пристрій ЕОП
Я вже коротко розповідав про принципи роботи приладів нічного бачення (ПНВ). Тепер настав час більш детально розібратися з їх пристроєм, а також з найбільш важливими і цікавими з точки зору любителя електроніки елементами.
Як вже говорилося, основою приладу нічного бачення є електронно-оптичний перетворювач, скорочено ЕОП. На заході такі прилади називають Photomultiplier tube (скорочено PMT). На перший погляд може здатися, що ЕОП - це щось на зразок електронної лампи. Кінескоп телевізора я б назвав родичем електронно-оптичного перетворювача. Далі ви дізнаєтеся, чому.
Розглянемо пристрій ЕОП'а на прикладі конкретної моделі - ЕП-33 (EP33). Точно стверджувати не можу, але побічно припускаю, що в мої руки потрапив саме цей екземпляр або його модифікація. На жаль, при демонтажі маркування на ньому була пошкоджена.
Принцип дії електронно-оптичного перетворювача.
Суть роботи будь-якого електронно-оптичного перетворювача полягає в наступному. Як ми знаємо, в нічний час доби зовнішнє освітлення відсутнє. Зовнішнє освітлення - це видиме людським оком випромінювання від Сонця, ламп розжарювання та інших приладів освітлення.
Але, крім видимого випромінювання, простіше кажучи - світла, є ще інфрачервоне випромінювання (ІК), яке виходить від нагрітих предметів, тіл, будівель. Воно невидимо для людського ока. Інфрачервоне випромінювання також виходить від Місяця і зірок. Потрапляючи в атмосферу, воно розсіюється і створює якусь інфрачервону підсвітку. Ось це те випромінювання і вловлює електронно-оптичний перетворювач. Варто відзначити, що ЕОП сам по собі не потрібен. Для його роботи необхідний об'єктив. Він проектує зображення на невелику площу фотокатода.
На фото - об'єктив від мисливського прицілу Dedal 164 Night Vision.
Найпростіший ЕОП являє собою скляний циліндр, з якого відкачано повітря. Одна зі стінок циліндра є напівпрозорим фотокатодом. На площину фотокатода проектується невидиме інфрачервоне випромінювання від об'єкта за допомогою об'єктива.
Спрощена схема роботи ЕОП.
Ось так виглядає площину фотокатода. Як бачимо, його поверхня прозора.
Під дією інфрачервоного випромінювання, завдяки фотоелектричної емісії у поверхні фотокатода утворюється електронну хмару, густина якого точно відповідає зображенню, отриманого з об'єктива. Далі це «електронне зображення» необхідно перетворити на видиме людським оком.
Для цього на іншій стороні скляного циліндра завдано люмінофорний шар. Кругла біла поверхня - це площина екрану з нанесеним шаром люмінофора.
При «бомбардуванні» електронами цього шару, він починає світитися зеленувато-жовтим кольором яке видно людським оком.
Світіння екрану електронно-оптичного перетворювача (об'єктив знято).
Зображення на екрані ЕОП, отримане за допомогою об'єктива (Мисливський приціл Dedal 164 Night Vision).
Зображення, отримане на екрані ЕОП.
Щоб перенести «електронне зображення» з площини фотокатода, електрони в «хмарі» необхідно розігнати і сфокусувати на площину люминофорного шару. Це робиться за рахунок електричного поля. Воно створюється пришвидшує постійною напругою в 12 - 17 кіловольт, яке докладено між електродом фотокатода і анодом з боку люминофорного шару.
Щоб зображення на екрані з люмінофорним шаром було більш чітким, всередину ЕОП'а встановлюється спеціальна фокусуються система.
Умножитель напруги ЕОП.
Як вже говорилося, для роботи ЕОП потрібно високовольтний джерело харчування. У найпростішому випадку це генератор, який навантажений на підвищувальний трансформатор. Генератор працює на частоті в кілька кілогерц. Далі знімається змінна напруга з вторинної обмотки трансформатора додатково підвищується за допомогою багатоланкового діод-ємнісного умножителя. В результаті на виході такого перетворювача виходить постійна напруга величиною в 10 - 17 кВ.
На фото - помножувач напруги без ЕОП від приладу нічного бачення. Всі елементи умножителя напруги залиті герметиком і надійно ізольовані від металевого підстави прицілу. Так як перетворювач робочий, то до "кісточок" я його розбирати не став. Незважаючи на це, крізь прозорий герметик можна розгледіти деякі його елементи.
Друкована плата виконана у вигляді гнучкого підстави, на якому змонтовані автогенератор і трансформатор. Діод-ємнісний умножитель зібраний на SMD конденсаторах і розташований окремо. Компактний розмір прицілу накладає обмеження на габарити умножителя напруги.
На виході помножувача можна змінювати величину високої напруги між анодом (екраном) і катодом (фотокатодом) ЕОП'а.
Ось найпростіша схема підвищуючого перетворювача. Як бачимо, схема досить примітивна.
На транзисторі VT1 і трансформаторі T1 зібраний автогенератор, який працює на частоті близько 1000 Гц. Джерелом живлення автогенератора служить хімічне джерело струму - батарея GB1.
З вторинної обмотки підвищувального трансформатора L1 знімається підвищена напруга. Але воно недостатньо для роботи ЕОП. Для подальшого його підвищення використовується каскадний діод-ємнісний умножитель на діодах VD1, VD2, VD3 ... VDN і конденсаторах C1, C2, C3 ... CN. Число ступенів множення близько 20.
Даний умножитель напруги розрахований на роботу з ЕОП типу «МІНІ-1» вітчизняного виробництва.
У серійних приладах нічного бачення застосовуються більш складні схеми помножувача напруги, але схемотехніка і принцип дії, як правило, схожий з тим, який описаний.
Інфрачервоне підсвічування.
Так як светоусіленіе ЕОП першого покоління недостатньо при глибокому затемненні, то застосовується інфрачервона підсвічування. Це пристрій типу ліхтарика або прожектора, тільки світить він в інфрачервоному діапазоні хвиль. Довжина хвилі
В якості випромінювача використовується ІК-діод. Для регулювання яскравості підсвічування послідовно з діодом включається резистор. Зазвичай застосовуються кілька резисторів з різним номінальним опором, які комутуються перемикачем. Так досягається ступінчаста регулювання інтенсивності випромінювання.
При перевірці ЕОП'а або ПНВ варто дотримуватися одне дуже важливе правило. Ні в якому разі не можна включати ці прилади при природному або штучному освітленні.