Noktowizyjny obraz do kamery.pdf

Układ ten zbadany został w laboratorium elektronicznym AVT jako

miniprojekt. Główną cechą miniprojektów jest ich łatwość praktycznej

realizacji. Na zmontowanie i uruchomienie układu wystarcza zwykle

kwadrans. Mogą to być układy stosunkowo skomplikowane funkcjonalnie, nie

mniej proste w montażu i uruchamianiu, gdyż ich złożoność i inteligencja jest

zawarta w układach scalonych

Noktowizyjny obraz z Twojej kamery

- widzimy niewidzialne

Wiele osób chciało bu potrafić skonstruować

noktowizor, który mógłby znaleźć zastosowanie

np. przy badaniach przyrodniczych. Układ taki jest

jednak trudno osiągalny, a to z bardzo prozaicznej

przyczyny: niemożliwością zakupu odpowiednich

przetworników.

Tak więc zbudowanie noktowizora, który

moglibyśmy zakładać na oczy jak okulary (któż nie

pamięta wspaniałych scen z M ilczenia owiec, w których

przestępca tropiony przez liczną agentkę FBI, używał

właśnie takiego urządzenia) odkładamy na później. Na

razie zajmiemy się czymś prostszym: układem, do

którego możemy nabyć części za niewielką kwotę, w

każdym sklepie z podzespołami elektronicznymi.

Współcześnie produkowane diody IRED dysponują

chyba dostateczną mocą, aby za ich pomocą oświetlić

Zdobyte doświadczenie pozwoliło na

skonstruowanie prototypu układu, który przeszedł

wszystkie stosowne próby, potwierdzając swoją

użytecznością. Układ umożliwiał swobodne

filmowanie nawet w bardzo dużych pomi es z cz eni ach.

N ie co g orz ej wyglądała sprawa ze zdjęciami

pl ene r ow ymi (br ak odbicia światła od ścian), ale i tu

uzyskaliśmy zadawalające rez ult at y. O cen a

pracy układu w plenerze była dość trudna, ponieważ

nie istnieje całkowicie ciemne miejsce w terenie

otwartym, nawet przy pochmurnym niebie.

Teraz należ powiedzieć parę słów o

uzyskiwanym obrazie. Jest on oczywiście

monochromatyczny, o niebieskawym odcieniu, nieco

innym niż obraz z noktowizora. Szczegóły są doskonale

widoczne, natomiast kamera wideo miała wyraźne

kłopoty (przy testach z kamerowidem) z automatycznym

ustawieniem ostrości. Trudno jedn ozn aczn ie

stwierdzić, co powodowało ten efekt. Naj-

prawdopodobniej przyczyną było to, że obiektyw był ko-

rygowany wyłącznie na światło widzialne, a ustawienie

ostrości przy zdjęciach w podczerwieni jest nieco inne,

niż przy świetle widzialnym. Jeśli chodzi o walory

artystyczne obrazu, to są one godne najwyższego

pożałowania. Ale nie o efekty artystyczne nam przecież

chodziło, ale o prostą rejestracji rzeczywistości!

Na zaskoczenie tego przydługiego wywodu po-

wiedzmy parę słów o sygnalizowanych już kłopotach.

Spowodowane one były wąskim kątem świecenia diod

IRED, wynoszącym ok. 30 O . Tymczasem najczęściej

używanym kątem widzenia obie kt ywu - t ak k amer y,

j ak i aparatu fotograficznego - jest kąt 90 O , zbliżony do

kąta widzenia oczu człowieka. Podczas filmowania

kamerą wideo ten problem nie był szczególnie

d ok uczli w y, ponieważ zawsze można w niej, z a

pomocą transfokatora, nie

obi ekt ywu . N at omi ast obr az w n as zej k amer ze

przemysłowej był doskonale oświetlony w kole

wpisanym w prostokąt kadru, natomiast w rogach

obrazu siła światła nieco malała. Można temu zaradzić

na tr z y sp os ob y:

-zakładając do kamery obiektyw o dłuższej

ogni sk owej, -zmieniając ogniskową stan-

d ard oweg o obie ktywu z a pomocą ujemnej soczewki

nasadkowej. Ponieważ pracujemy ze światłem

mon ochr omat yczn ym, p og ors ze nie jakości

obr azu p o z ast os owaniu s ocz ewk i ni e p owinn o

być zbyt rażące, stawiając oświetlacz nie co za

kamerą, co jednak może w pewnym stopniu zmniejszę

intensywność oświetlenie planu.

Można także poeksperymentować z ustawieniem

diod na płycie czołowej oświetlacza. Próby takie

ni e były wykonywane, ale można sądzić, że ustawienie

diod w formie wachlarza o kącie rozwarcia ok. 90 O

powinno poprawię nieco równomierność oświetlenia

pl an.

ły plan zdjęciowy? Teoretyzowanie nic by tu nie dało i

dlatego przep r ow ad z one zostały próby, których

rezultaty przeszły najśmielsze oczekiwania.

Do testów były używane diody firmy KING-

B RI GHT t ypu L -53 SF4C i L53F3C. Ponieważ

rezultaty dla każdego z typów diod były nieco różne, w

tab. 1 podajemy skróconą charakterystykę tych

elementów.

Już pierwsze próby wykazały, że do oświetlenia

małego planu zdjęciowego wielkości nie przekraczają-

cej wymiarów kartki z zeszytu wystarczy użyć kilku

diod. Od razu też pojawiły się problemy, których do

końca nie udało się usunąć. Ale po kolei. Najpierw

opowiedzmy o tym, co udało się zrobić i co można

wykorzystać, a później powiemy o trudnościach.

Zdecydowanie najlepsze rezultaty uzyskano z

diodami typu L-53F3C, co wydaje się świadczyć o tym,

że kamera l epiej widzi podczerwień o większej długości

fali, bardziej zbliżonej do zakresu światła

w idzi al neg o.

Po stwierdzeniu, że diody IRED doskonale nadają

się do zbudowania oświetlacza do kamery, przyszła

pora na dalsze eksperymenty. Pierws z ym i

jednocześnie najważniejszym była próba

i mpulsowego zasilania diod. Kilka diod zostało

połączonych ze sobą równolegle i zasilanych z

k olekt or a tr an z yst or a ster o wanego z generatora

o częstotliwości ok. 20kHz. Po wzrokowej ocenie "siły"

światła (oczywiście przez w iz jer k ame r y) k ol ekt or

tr anzystora zasilającego diody został zwarty do

masy. Diody zaczęły od tej pory świecić światłem

ciągłym. Okazało się, że - oceniana wprawdzie

subiektywnie - jasność obrazu w wizjerze prawie się

nie zmieniła.

Tak, więc dowiedzieliśmy się dwóch rzeczy:, że zbudo-

wanie oświetlacza noktowiz yjn eg o d o k amer y

w ide o je st w pełni możliwe i że możemy zastosować

impulsowe zasilanie diod, co pozwoli na znaczna

oszczędność energii. Ta druga możliwość ma

szczególne znaczenie przy zasilaniu oświetlacza

przenośnego, zamontowanego na kamerze wideo, a

zasilanego z baterii lub z akumulatorów.

Opis działania układu

Schemat elektryczny oświetlacza został pokazany na rys. 1. Wszystkie diody IRED zostały połączone szeregowo -

równolegle, w jedenaście grup po 5 diod każda. Prąd płynący przez diody jest ograniczany za pomocą rezystorów

szeregowych R1..R11.

Takie połączenie diod umożliwia zasilanie oświetlacza ze źródła o stosunkowo niskim napięciu. Diody są włączane za

pomocą tranzystora T1, którego baza jest sterowana przebiegiem prostokątnym z wyjścia generatora, zbudowanego z wyko-

rzystaniem popularnego układu NE555 - IC1. Częstotliwość pracy tego generatora jest określona wartością re-

zystancji R13 i R14 oraz pojemnością C3 i z wartościami podanymi na schemacie wynosi ok. 300Hz.

Układ może być zasilany napięciem stałym o wartości 9..1 2VD C, n iek on ie cznie st a bilizowanym. Do pracy sta-

cj on ar nej n ajl epiej zast os ować zasilacz sieciowy, natomiast przy pracy w terenie (np. podczas wykonywania zdjęć

przyrodniczych) można zastosować zasilanie z 8 akumulatorków NiCd lub w ostateczności z baterii R20 w tej samej liczbie.

Prob. prądu przez układ wynosi maksymalnie ok. 500mA, przy napięciu zasilania 12VDC.

Montaż i uruchomienie

Na rys. 2 przedstawiono

rozmieszczenie elementów na płytkach

drukowanych oświetlacza (widoki

ścieżek znajdują się na wkładce we-

wnątrz numeru).

Na pierwszej płytce zostały

umieszczone wszystkie diody IRED, a na

drugiej pozostała część układu.

Płytki zostały dokładnie zwymiarowane

pod obudową typu KM48N i mogą

zostać w niej zamocowane zamiast płyty

czołowej, co pozwala na łatwe wykonanie

urządzenia o zadawalających walorach

estetycznych.

Można zmontować je „palcami”, czyli

stronami lutowania do siebie, lub też

połączyć płytki ułożone połączyć płytki

ułożone w jednym kierunku. W każdym

wypadku do połączenie płytek potrzebne

nam będzie 12 odcinków srebrzanki lub

w ostatecznoúci miedzianego drutu.

Łączymy ze sobą punkty A..L i A ' ..L '

tak, aby płytki znajdowały się w

odległości ok. 1cm od siebie.

Tak zmontowany pakiet możemy, bez

konieczności jaki ek ol wie k

mocowania, umieścić we wnętrzu

obud ow y KM48N . W ob udowi e

p ozost ani e jeszcze ilość miejsca w

zupełności wystarczająca na

umieszczenie dwóch koszyczków z

aku mu latork ami R6.

Montaż wykonujemy w typowy,

wielokrotnie już omawiany na łamach EP

sposób, rozpoczynając od elementów

najmniejszych. Jedyną odrobiną

trudniejszą czynnością będzie wlutowa-

nie w pierwszą płytkę 55 di od IR E D.

Najlepiej zrobię to, przestrzegając

następującej kolejności montażu:

n ajpierw wlutować cztery diody w

czterech narożnikach płytki, lutując

jedynie po jednej nóżce każdej z diod.

Następnie należy włożyć w otwory w

punktach lutowniczych wszystkie

pozostałe diody i po ułożeniu pakietu na

gładkiej powierzchni przylutować po

jednej nóżce pozostałych diod.

Ostatnią czynnością tego etapu montażu

będzie wyrównanie szeregów diod i

przylutowanie wszystkich ich nóżek.

Po zmontowaniu obydwóch płytek,

należy podjąć decyzje, jak połączyć je ze

sobą.

W układzie prototypowym

zastosowano rezystory ograniczające

prąd płynący przez diody IRED o wartości

68~. Gdyby jednak komuś zależało

n a uz ys k aniu je sz cze większego

natężenia światła, to można zastosować

rezystory o wartości nawet

30~ . Jednak w takim przypadku może

okazję się konieczne wyposażenie tran-

zystora T1 w niewielki radiator.

Wzmianka, że zmontowany układ nie

wymaga żadnej regulacji ani uruchamia-

nia jest chyba zbędna. Z b ig niew

R abe, AV T

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: