СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Российский патент 1998 года по МПК G02B23/12 

Изобретение относится к оптико-электронной технике и может быть использовано при изготовлении приборов ночного видения с электронно-оптическими преобразователями (ЭОП) в самых разнообразных условиях эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому является способ включения ЭОП в приборе ночного видения.

Недостатком такого способа включения ЭОП является сложное преобразование электронными схемами низковольтного напряжения батарей питания в высоковольтное для питания ЭОП и наличие собственно сменных элементов питания, что создает неудобства в производстве и при эксплуатации.

Целью изобретения является исключение электронных схем преобразования низковольтного напряжения батарей питания в высоковольтное для питания ЭОП, а также исключение собственно сменных элементов питания, упрощение подачи питания на ЭОП и повышение удобства в работе с прибором ночного видения при его эксплуатации за счет использования количества электричества, появляющегося при сжатии (или расжатии) пьезоэлементов (ПЭ).

Эта цель достигается тем, что торцы ПЭ (или нескольких параллельно соединенных ПЭ) соединены один с анодом, другой с катодом ЭОП, а подачу напряжения питания на ЭОП осуществляют механическим сжатием (или расжатием) ПЭ.

На чертеже дана схема осуществления предлагаемого способа.

Сущность способа включения ЭОП заключается в том, что фотокатод и анод ЭОП 3 соединяют с торцами ПЭ или нескольких параллельно соединенных ПЭ 1 и 2. При механическом сжатии (или растяжении) ПЭ появляется количество электричества, заряжающее грани ПЭ и соединенный с ними ЭОП 3 до напряжения, соответствующего величине F усилия сжатия ПЭ (при параллельном соединении ПЭ их емкости складываются, выходной сигнал увеличивается, см. Келим Ю.М. Электрические и магнитные элементы систем автоматики. М.: Высшая школа, 1991, с. 89-93). Величина усилия F выбирается из соотношения

где
U_max - предельно допустимое рабочее напряжение на ЭОП;
U_min - минимальное значение рабочего напряжения на ЭОП;
K - пьезоэлектрический модуль материала ПЭ;
N - количество ПЭ;
C_вх - емкость ЭОП и подводящих цепей питания ЭОП;
C - емкость пьезоэлемента.

Пример расчета усилия при использовании электронно-оптического преобразователя типа ЭП 46 САГР. 433240.006 ТУ (изготовитель - завод "Экран", г. Новосибирск) и элементов пьезокерамических ЭП-9-07-Ст-002 ОДО. 712.030 ТУ (изготовитель - предприятие ЭЛПА, г. Зеленоград Московской области):
1. U_max=20 кВ;
2. U_min=16 кВ;
3. C_вх=100 пФ;
4. C=14 - 30 пФ (среднее значение 22 пФ);
5. N=2;
6. K=160•10^-12 Кл/Н;
7. Предел прочности при статическом сжатии Q_сж=343•10⁶ Н/м²;
8. Размеры ПЭ: диаметр D=7 мм, длина L=15 мм.

Подставляя значения, получают
9000 Н ≥ F ≥ 7200 Н
Величина усилия F сжатия ПЭ должна быть не менее 7200 Н и не более 9000 Н, а усилие на ПЭ, при превышении которого наступает разрушение ПЭ, определится исходя из предела прочности Q_сж (343•10⁶ Н/м²) и площади S сечения ПЭ диаметром D (38,477•10^-6 м²);
F_разруш=13197,7 Н
Таким образом, величина F, необходимая для обеспечения питания ЭОП, меньше предельно допустимого усилия, разрушающего ПЭ. Пока сохраняется усилие на ПЭ, обеспечивается питание ЭОП прибора ночного видения. При снятии усилия с ПЭ прекращаются подача питания на ЭОП и работа прибора ночного видения.

Способ включения электронно-оптического преобразователя (ЭОП) может быть использован при изготовлении приборов ночного видения. При этом фотокатод и анод ЭОП соединяют с торцами пьезоэлемента (ПЭ) или нескольких параллельно соединенных ПЭ. Подачу напряжения питания на ЭОП осуществляют сжатием ПЭ. Величину усилия (F), воздействующего на ПЭ, выбирают из соотношений

где U_max - предельно допустимое рабочее напряжение на ЭОП; U_min - минимальное значение рабочего напряжения на ЭОП; К - пьезоэлектрический модуль материала ПЭ; N - количество ПЭ; C_вх - емкость ЭОП и подводящих цепей питания ЭОП; C - емкость ПЭ. 1 ил.

Способ включения электронно-оптического преобразователя (ЭОП), отличающийся тем, что фотокатод и анод ЭОП соединяют с торцами пьезоэлемента (ПЭ) или нескольких параллельно соединенных ПЭ, а подачу напряжения питания на ЭОП осуществляют сжатием ПЭ, при этом величина усилия (F), воздействующего на ПЭ, выбрана из соотношения

где U_m a x - предельно допустимое рабочее напряжение на ЭОП;
U_m i n - минимальное значение рабочего напряжения на ЭОП;
K - пьезоэлектрический модуль материала ПЭ;
N - количество ПЭ;
C_в х - емкость ЭОП и подводящих цепей питания ЭОП;
C - емкость ПЭ.