ВЗГЛЯД В ТЕМНОТУ

Человеческий глаз способен менять свою чувствительность в очень широких пределах с тем, чтобы он мог видеть очертания объектов в сумерках и, в то же время, не ослеп в яркий солнечный день. Если выйти ночью на улицу из ярко освещенного помещения, то в первые мгновения почти ничего не будет видно, но постепенно глаза приспособятся к новым условиям. Полное привыкание зрения к темноте занимает около одного часа, после чего оно достигает максимальной чувствительности, которая в 200 тыс. раз выше дневной [1]. Но даже кратковременное воздействие яркого света (вспышка карманного фонарика, например, или фары автомобиля) сводит темновую адаптацию на нет. Обычно в такой ситуации рекомендуется прикрыть один глаз, чтобы хотя бы на нем сохранить чувствительность к темноте. Однако бывают случаи, когда использовать искусственное освещение необходимо — посмотреть карту, подсветить шкалу прибора или вставить ключ в замочную скважину, и одновременно сохранить при этом светочувствительность глаза на достаточно высоком уровне. С подобной задачей постоянно сталкиваются в своей практике любители астрономии, а также все, кому необходимо рассмотреть что-то в условиях плохого освещения: туристы или автомобилисты, например. Тем же охранникам требуется источник света, минимально нарушающий «привычку» зрения к темноте.

При выборе цвета такого «дежурного» или «астрономического» фонарика надо помнить, что глаз максимально чувствителен к свету с длиной волны 550 нм (зеленый свет), а в темноте эта граница смещается в сторону коротких волн до 510 нм (эффект Пуркинье) [2]. То есть, в сумерках чувствительность глаза к красному свету меньше, а значит, и красное освещение меньше нарушит адаптацию к темноте. Благодаря этому эффекту в астрономическом фонаре предпочтительно использовать красные светодиоды, а не синие, или тем более зеленые.

На рынке сегодня представлено немного моделей фонарей [3-4], отвечающих заданным условиям. Да и те, что есть — довольно дорогие. В то же время, минимальная сложность подобных устройств делает оправданным их самостоятельное изготовление.

Как правило, самодельные фонари любителей астрономии состоят из элемента питания, выключателя, одного или нескольких светодиодов [5-8].

Рассмотрим один из таких подробнее. Он питается от пары гальванических элементов, типа АА. Источником света служат пять светодиодов EL1-EL5 L-1593IT, токоограничительные резисторы R1-R5 типа МЛТ-0,125 сопротивлением 510 Ом. В качестве корпуса для астрономического фонаря использована дорожная мыльница.

Не следует делать корпус слишком миниатюрным. Фонарь должен быть достаточно крупным и, что еще важнее, иметь светлую поверхность корпуса, для повышения заметности в темноте. Выключатель питания SA1 — любого типа, главный критерий выбора состоит в том, чтобы им было удобно пользоваться на ощупь или в перчатках. Подойдет, например, MRS-101 А-2СЗ (SWR41) или аналогичный.

Если фонарик играет роль «маячка», чтобы в темноте не наткнуться на угол мебели или опору телескопа, то его постоянное свечение не требуется. Даже наоборот: периодические вспышки привлекают к себе больше внимания (плюс химический источник тока используется рациональнее). Количество электронных схем, обеспечивающих мигание светодиода, огромно. К примеру, подобную конструкцию можно реализовать на основе блокинг-генератора [9-10], но она потребует катушки индуктивности или даже трансформатора.

Нежелание заниматься изготовлением намоточных элементов заставило меня остановиться на схеме симметричного мультивибратора [11]. Он находится в одном из двух состояний, постоянно переходя из одного в другое. В качестве VT1 и VT2 можно использовать транзисторы МП25-МП26. Резисторы R1 и R2 типа МЛТ-0,25 сопротивлением 1 кОм. Конденсаторы С1 и С2 — электролитические типа К50-6 емкостью 100 мкФ. Светодиоды VD1 и VD2 типа АЛ307 или аналогичные с любым цветом свечения. Мультивибратору необходимо напряжение питания в диапазоне 1-1,5 В, что позволяет питать его от одного солевого или щелочного элемента, либо никель-металл-гидридного аккумулятора, ток, потребляемый устройством, составляет 1-1,5 мА. Выключатель питания -ТВ-2 или любого другого типа, которым можно пользоваться в перчатках. Схема простая и нетребовательная к качеству и точному соблюдению номиналов радиокомпонентов.

Устройство собрано на псевдо-печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. В качестве корпуса мультивибратора использован корпус от вышедших из строя электромеханических часов, с отсеком на один элемент питания типа R14.

Компактная конструкция имеет батарейное питание, но при активных астрономических наблюдениях это не всегда оправдано. Особенно в зимний период, когда низкая температура воздуха сильно сокращает время работы химических источников тока. При этом современные модели автоматизированных телескопов, а также компьютерная техника, занимающая неотъемлемое место в работе любого астронома-любителя XXI века, чаще всего требуют питания от бытовой электросети. В таких условиях не составляет трудности получить красное освещение, работающее от того же источника. При частых и длительных наблюдениях — это наиболее рациональный и экономичный подход. С этой целью я сконструировал красную светодиодную лампу, которую можно устанавливать в стандартный резьбовой патрон Е27.

В лампе использовано шесть последовательно включенных светодиодов EL1-EL6 типа L-813SRD-E. Их питание осуществляется через диодный мост VD1 2W10 и токоограничительный резистор R1 типа МЛТ-2 сопротивлением 27 кОм. Параллельно светодиодам подключен электролитический конденсатор С1 типа К53-35 емкостью 4,7 мкФ на рабочее напряжение 400 В.

Устройство смонтировано на основе корпуса вышедшей из строя люминесцентной лампы NetHaus 2U-12 13W. В его боковой поверхности симметрично проделано шесть отверстий диаметром 10 мм для установки светодиодов, а торец закрыт пластиковой крышкой от поливитаминов с внешним диаметром 36 мм — она приклеена «Моментом». Также в корпусе и крышке просверлены 12 вентиляционных отверстий диаметром 2 мм, а в центре крышки — еще одно диаметром 8 мм для охлаждения резистора R1 (при работе он нагревается до температуры около +70 градусов).

Такую цветную светодиодную лампу можно использовать не только астрономам-любителям. Она пригодится для подсветки электрощита в гараже, например, и в отличие от обычной не будет слепить глаза, однако без проблем позволяя разглядеть все элементы щита.

Безтрансформаторное питание светильника допустимо только при условии, что контакт человека с ним полностью исключен, как в версии, описанной мною выше. Но ведь кроме стационарных фонарей, периодически возникает необходимость в переносном источнике света. И в целях повышения безопасности его желательно питать пониженным напряжением, особенно при условии, если он будет эксплуатироваться в сыром помещении или на улице.

Схемотехнически подобный фонарь выполнен аналогично предыдущему. Питание осуществляется через диодный мост VD1 2W10 и токоограничительный резистор R1 типа МЛТ-2 сопротивлением 3,3 кОм. Так как в этом случае требования к габаритам конструкции не столь критичны, то параллельно светодиодам подключен электролитический конденсатор С1 типа К53-35 емкостью 1000 мкФ на рабочее напряжение 63 В. Переменным резистором R2 типа СП-1 А-1 Вт сопротивлением 10 кОм можно регулировать яркость свечения светодиодов EL1-EL9 L-813SRD-E.

Так как этот светильник электробезопасен, то его корпус сделан открытым. Он состоит из передней и задней панелей прямоугольной формы размером 250×45 мм, вырезанных из оргстекла. Он соединены вместе четырьмя винтами М2,5×50, стойки из корпусов авторучек. Для подключения к электросети напряжением 42 В используется вилка У-87-РБ, в паре с которой можно использовать розетку ОП РП-2Б ПГ 42В. Применение в низковольтной электросети разъемов, конструктивно отличных от бытовых, исключает случайное включение устройства, рассчитанного на напряжение 42 В, к электросети 220 В и наоборот.

Все рассмотренные устройства предельно просты и хорошо подходят на роль первой конструкции начинающего радиолюбителя. Кроме, может быть, лампы с питанием от бытовой электросети, изготовление которой требует строго соблюдения всех правил электробезопасности, а потому не может быть рекомендовано человеку без необходимого опыта. В итоге же у вас получатся изделия, которые, не дублируя представленные на рынке образцы, будут отвечать вашим конкретным специфическим условиям использования.

Денис ЛЕКОМЦЕВ

ЛИТЕРАТУРА:

1. Энциклопедия для детей. Т. 8. Астрономия. — 2-е изд, испр. и доп. /Глав. Ред. М.Д. Аксенова. — М.: Аванта + , 1998г.- 688 с.

2. Сивухин Д.В. Общий курс физики: Учеб, пособие для вузов. В 5 т. Т. IV. Оптика. — 3-е изд., стер. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. — 792 с.

3. Поляков В. Сверхэкономичный индикатор. Журнал Юный техник №3 2008 г. с.72-77

4. Поляков В. Новогодние игрушки с автономным питанием. Журнал Юный техник №12 2009 г. с.72-77