Источник света для подводной фотосъемки

Получение качественных подводных снимков, особенно при съемке на цветную пленку, возможно только при использовании искусственных источников света, близких по составу дневному свету (Т=5500° К). Наибольшее распространение для подводной фотографии получили электронные импульсные осветители, различные варианты которых уже рассматривались в выпусках сборника.

Для предлагаемой в данной статье подводной вспышки отличительной особенностью является компактность и универсальность источников питания.

Краткие технические данные: энергия импульса вспышки — 72 Дж; напряжение питания — 5—9 В; интервал между вспышками — 15—50 с; габариты — Ø 92 мм, длина 230 мм; масса — 1,5 кг; глубина погружения — 60 м.

Особенностью данной конструкции является наличие транзисторного преобразователя напряжения с автоматической бесконтактной схемой отключения преобразователя при достижении номинального напряжения на накопительном конденсаторе. Это позволяет достичь экономии энергии источника питания, использовать различные источники.

Принципиальная электрическая схема приведена на рис. 1. Функционально схема содержит три устройства: преобразователь напряжения с выпрямителем, схему вспышки и автоматическое устройство отключения и включения преобразователя напряжения.

Преобразователь напряжения собран по стандартной схеме на транзисторах V1 и V2 (П217Г или аналогичные), подключенных к трансформатору Т1. Резистор R1 устанавливает токи базы транзисторов, а конденсатор С1 регулирует ток в зависимости от частоты генерации (частота такого генератора увеличивается по мере заряда накопительного конденсатора и снижения нагрузки).

Для трансформатора использован сердечник и каркас выходного трансформатора приемника «Соната-2», но может быть использован и любой другой подходящий магнитопровод из пермаллоя сечением не менее 1 см² (при использовании магнитопровода из других материалов эффективность работы трансформатора существенно меняется). Вазовые обмотки содержат 2X20 витков провода ПЭВ-2 Ø 0,3 мм. Коллекторные обмотки содержат 2X35 витков провода ПЭВ-2 Ø 0,4 мм. Обмотки наматываются одновременно двойным проводом и включаются в соответствии со схемой. Вторичная обмотка содержит 4000 витков провода ПЭВ-2 Ø 0,07 мм с прокладками из конденсаторной бумаги. Конденсатор С2 служит для облегчения пуска генератора в начальный момент.

Выпрямление осуществляется обычной мостовой схемой диодами V3— V6 (диоды должны выдерживать обратное напряжение не менее 400 В).

Сама вспышка собрана по предельно простой схеме. Импульсный трансформатор Т2 без сердечника содержит 3000 витков провода ПЭВ-2 0 0,07 мм с прокладками из конденсаторной бумаги и 20 витков провода ПЭВ-2 0 0,2 мм. При намотке сначала наматывается 3000 витков, а лотом равномерно 20 витков.

К схеме вспышки подключается автомат отключения преобразователя и диод V7. В те моменты времени, когда отключена схема посредством выключателя ВК, на конденсаторе С4 поддерживается напряжение источника питания. Это позволяет уменьшить ток разряда накопительного конденсатора и затраты энергии и времени при первых включениях.

Индикатор напряжения на С4 выполнен на регулируемом делителе R4—R6 и неоновой лампе Л2. В исходном состоянии напряжение на конденсаторе С4 отсутствует или мало, неоновая лампа не горит, ток через лампу не протекает, и триггер, выполненный на транзисторах V8 и V9, держит открытыми транзисторы V11, V12, V13. Транзистор V13 подключает источник питания к преобразователю, и преобразователь заряжает С4. По мере увеличения напряжения на конденсаторе С4 растет напряжение и на Л2. При зажигании неоновой лампы (напряжение зажигания настраивается резистором R4) через нее идет ток, триггер переходит в другое состояние и запирает транзисторы V11, V12, V13, при этом источник питания отключается от генератора и схема переходит в ждущий режим. Генератор запустится только при снижении напряжения на С4 до 260—250 В.

При указанных данных трансформатора и напряжении источника питания не менее 5 В преобразователь способен зарядить емкость С4 до 400 В. Но при достижении напряжения 300 В автомат отключает преобразователь. Такой «запас» позволяет вести зарядку накопительного конденсатора по крутой экспоненте и достичь минимального времени заряда. Это показано на графике рис. 2. Надо заметить, что t1—t2 меньше 2 мин. Таким образом достигается возможность использовать различные источники питания, что существенно снижает зависимость от наличия определенных источников питания. Автор использовал разные источники питания и получил показатели готовности к работе, приведенные в таблице.

Рис. 2. График заряда накопительного конденсатора:
1 — напряжение источника питания 5 В; 2 — напряжение источника питания 9 В; t1 — время отключения преобразователя; t2 — время включения преобразователя.

Одного комплекта батарей КБСЛ хватает на 40÷50 вспышек, а батарей «Марс» на 70÷90 вспышек. При значительном истощении батарей длительность заряда достигает 3 мин. Аккумуляторы КНГ-1,5 необходимо заряжать через 40 вспышек.

Для удобства настройки автомата рекомендуется после проверки монтажа вместо С4 подсоединить другой конденсатор, меньшей емкости. Изменяя напряжение отключения преобразователя резистором R6, настраивают верхний порог заряда 305÷310 В. Если генератор сразу не заработает (при этом должен начать «пищать» трансформатор Т1), надо поменять местами коллекторные или базовые концы трансформатора Т1. Схема размещается на печатной плате Ø 80 мм.

При проверенных деталях и отсутствии ошибок в монтаже схема начинает работать сразу.

Следует иметь в виду, что напряжение на заряженном конденсаторе достигает 310 В и прикосновение к его клеммам опасно. Поскольку у конденсаторов типа К50-17 корпус металлический и может находиться под напряжением, его следует изолировать лакотканью. Не следует уменьшать величину резисторов R2 и R3, так как они выполняют и защитную функцию — ограничивают ток от конденсатора С4 при замыкании его на корпус (корпус фотоаппарата, как правило, всегда соединен с синхроконтактом).

При желании регулировать энергию вспышки резистор R6 можно через сальник вывести наружу. Известно, что энергия заряженного конденсатора прямо пропорциональна квадрату напряжения. Таким образом, устанавливая предельное напряжение заряда, можно бесконтактно регулировать энергию вспышки.

Конструктивное исполнение осветителя показано на рис. 3.

Рис. 3. Схема осветителя:
1 — текстолитовая прокладка; 2 — уплотнительное кольцо; 3 — ось выключателя; 4 — выключатель МТ-3; 5 — крышка; 6 — иллюминатор неоновой лампы; 7 — неоновая лампа; 8 — накидная гайка; 9 — корпус; 10 — стойки; 11 — батареи; 12 — конденсатор К50-17; 13 — печатная плата; 14 — отражатель; 15 — лампа ИФК-1 20; 16 — оправа; 17 — иллюминатор ИФК-120.

Герметизация осуществляется резиновыми кольцами круглого сечения.

Осветитель крепится к фотобоксу на трехзвенном поворотном шарнире. Это позволяет без каких-либо разборок быстро менять расположение осветителя относительно фотоаппарата и объекта съемки.

Синхронизирующий кабель к фотобоксу размещается в прозрачной пластикатовой трубке. Если произойдет повреждение шланга, то замкнется синхрокабель, вспышка мигнет и больше не зарядится. При повреждении осветителя разряд придется на внутреннюю поверхность корпуса и дальнейшего заряда накопительного конденсатора не произойдет. Напряжение источника питания мало и потому безопасно.

Энергия вспышки данного импульсного осветителя достаточна для съемки на цветную пленку чувствительностью 45 ГОСТ до расстояния 2 м в прозрачной воде (видимость 12÷15 м) и 1,5 м при малопрозрачной воде (видимость 4÷5 м). Этого вполне достаточно для большинства видов подводной съемки.

Подводный осветитель был испытан в течение четырех сезонов на Японском и Черном морях и хорошо зарекомендовал себя. Особенно удобной оказалась компактность аппаратуры, позволяющая при съемке под водой достигать труднодоступных мест.