Um mich in der Dunkelheit möglichst unauffällig fortbewegen zu können ohne dabei gesehen zu werden oder zu stolpern entstand dieses kleine Spaßprojekt: Ein simples Nachtsichtgerät. Es nutzt das Prinzip, das Infrarotlicht für das menschliche Auge quasi unsichtbar ist, CMOS oder CCD Kameramodule jedoch in diesem Bereich sehr empfindlich sind, sofern kein IR-Filter eingebaut ist (Farbkameramodul).

Professionelle Geräte benutzen sogenannte Restlichtverstärkerröhren und kommen somit ohne Infrarotscheinwerfer aus. Jedoch sind solche Röhren teuer, schwierig zu beschaffen und haben nur eine begrenzte Lebensdauer. Aus diesem Grund greife ich zum Experimentieren auf ein schwarz-weiß CMOS Kameramodul mit 0,5 Lux Empfindlichkeit zurück welches für wenig Geld bei namenhaften Online-Auktionshäusern zu beschaffen ist.

Nach ersten Versuchen mit verschiedenen Kameramodulen und Infrarotdioden kam die Frage nach einem geeigneten Monitor auf, welcher das Bildsignal des Kameramodules darstellen sollte. Ich dachte zuerst an ein kleines TFT Display, allerdings reduziert dieses die Handlichkeit und ist im Dunkeln zwecks Hintergrundbeleuchtung nicht gerade unauffällig. Im Bastelkeller fand ich einige defekte VHS Camcorder mit CRT Sucher. Schnell war klar, dass diese bestens geeignet sind.

Die verwendeten Sucher enthalten eine winzige Kathodenstrahlröhre mit 1cm Diagonale. Achtung: Auf der Platine liegen einige kV Hochspannung sowie einige hundert Volt für die Ablenkung an. Niemals in den laufenden Versuchsaufbau fassen!

Die Pinnbelegung vom Sucher zu ermitteln ist ein wenig schwierig. Sofern der Rest des Camcorders noch vorhanden und soweit lauffähig ist, kann man mit Oszilloskop und Multimeter die Spannungspegel und Videoanschlüsse ausmessen. Wenn nicht hilft genaues Hinschauen auf das Layout (wo Kondensatoren sind könnte Betriebsspannung anliegen) und vorsichtiges Probieren. Auf jeden Fall ein Labornetzteil mit Strombegrenzung verwenden um eine Zerstörung des Suchers zu vermeiden. Spannungen immer langsam hochdrehen. Ist die Ablenkung / das Bild zu klein ist die Spannung zu niedrig. Wenn die Röhre unscharf wird ist die Hochspannung und damit auch die Betriebsspannung zu hoch. Bei den beiden von mir getesteten Suchern braucht einer 9 Volt und der andere 5 Volt. Außerdem kam einer der beiden Sucher nicht mit dem Signal des (ohnehin nicht Lichtstarken) Conrad Kameramoduls klar. Anscheinend liegt das an der reduzierten TV Auflösung. Falls der Bildschirm schwarz bleibt also einfach mal eine andere Videosignalquelle probieren. Brauchbare Kameramodule kommen mit 0,5 Lux oder weniger Beleuchtung klar, und machen eine hohe Auflösung von mindestens 500 TV Zeilen.

Im nächsten Schritt musste eine geeignete Infrarotquelle her. Tests mit verschiedenen Dioden ergaben, dass ein besonders schmaler Abstrahlwinkel vorteilhaft ist. Im Keller fand ich eine Hand voll OPE5885, diese haben 850nm Wellenlänge und einen Abstrahlwinkel von 17 Grad sowie eine Intensität von typisch 40mW/sr. Mit Sicherheit gibt es hier bessere Typen, aber ich hätte sonst extra bestellen müssen. Die Lichtausbeute des Prototypen ist zumindest brauchbar.

Wichtig ist noch, dass IR-Dioden ihre volle Leistung erst im Pulsbetrieb erreichen, in diesem Fall bei 1/100 Tastung mit 0,1ms Länge und 0,5A(!) Impulsstrom.

Diese Tastung erzeuge ich mit einem Atmel Mikrocontroller, welcher gleichzeitig die Batteriespannung überwacht und mit einer roten LED im Sucher warnt und später die LEDs komplett deaktiviert, um die verwendeten Akkus zu schonen.

Damit wären wir auch gleich bei der nächsten Problematik angelangt - der Stromversorgung. Sucher und Prozessor laufen mit 5 Volt, die gepulsten LEDs (teilweise in Reihenschaltung) mit 24 Volt und das Kameramodul mit 12 Volt. Um möglichst effizient zu bleiben und einen weiten Eingangsspannungsbereich abzudecken habe ich hier drei Schaltregler miteinander vereint. Die Betriebsspannung kann ungefähr zwischen 6 und 10 Volt liegen ohne dass Probleme auftreten. Es sind somit gleichermaßen NiMh als auch Lithium Zellen denkbar. Spannungsschwellen und LED-Taktung sind Softwaremäßig im Quelltext des Controllers programmierbar.

Nun zum fertigen Schaltplan:

Das Platinenlayout ist dafür ausgelegt, in ein 45er Rohr hineingeschoben zu werden. Sucher und Kamera finden auf einer Seite Platz, ein zweiter mit M3 Schrauben am ersten Rohrstück befestigter Abschnitt beinhaltet Steuerplatine und IR Scheinwerfer.

Wichtig beim IR Scheinwerfer sind die Ausgleichswiderstände, da LEDs durch Toleranzen abweichende Werte haben könnten und damit einzelne Reihenschaltungen mehr als die anderen belastet würden und mit der Zeit durchbrennen. Es sind vier mal 15 LEDs mit einem 82 Ohm Widerstand in Reihe geschaltet. Insgesamt sind also 60 LEDs verbaut.

Mit einer Digitalkamera lässt sich die korrekte Funktion aller LEDs wunderbar überprüfen. Bitte niemals direkt in einen solchen Scheinwerfer blicken, auf Dauer könnte die Netzhaut Schaden nehmen!

Im letzten Schritt fehlt nun nur noch die Software. Diese habe ich, um die Entwicklungszeit kurz zu halten, schnell in Bascom zusammengehackt. Es sind rund 40 Zeilen Code für den ATTiny25. Als Referenz zum Spannungsmessen wird die interne 2,56V Referenz aktiviert. Die Tastung erzeugt Timer0 via PWM.

Video

Downloads

• Schaltplan
• Layout, Sourcecode