Auslösehilfe für Kameras mit zwei Auslösedruckpunkten:
Two Step Trigger TST01 mit Microcontroller.

Erstellt am: 14.01.2001 Stand: 13.12.2004

This page is also available in English

Problem:
Bei vielen Kompakt- und Digitalkameras, so auch bei meiner SONY DSC 505 Cybershoot, erfolgt die Auslösung in zwei Schritten. Der Auslösevorgang von Hand läuft folgendermaßen ab: Auslöser leicht andrücken. Die Kamera misst das Objekt an und stellt die Belichtung, sowie die Entfernung automatisch ein. Nach einiger Zeit erfolgt ein Signalton und / oder ein Symbol, der Auslöser kann durchgedrückt werden, die Kamera löst aus. Dies dauert einige Sekunden und führt zu einer Auslöseverzögerung. Mit der Auslösung über ein Servo hat man dann Schwierigkeiten. Man kann ja den Auslöser nur schlecht leicht andrücken und auf ein akustisches Signal achten. Wird jedoch dieser Ablauf nicht eingehalten, kann es passieren, dass die Kamera nicht scharf stellt, oder gar nicht auslöst. Es gibt mehrere Lösungsmöglichkeiten für dieses Problem. Ich habe eine Schaltung mit einem Microcontroller gebaut, der die Kamera in zwei Schritten auslöst.

Den Two Step Trigger TST01.

Die fertig aufgebaute Schaltung des TST01 ist nur 28 x 40mm klein. Sie wird zwischen den Empfänger und das Auslöseservo geschaltet. Links im Bild ist der Microcontroller. Durch die acht Schalter lassen sich die Servowege und die Messzeit in weiten Grenzen an die eigene Ausrüstung und die Kamera anpassen. Die Leuchtdioden D1 und D2 zeigen den Ablauf des Auslösevorganges an. D1 leuchtet, in der Position MESSEN, D1 und D2 leuchten in der Position AUSLÖSEN.

Es werden nur ein paar Bauteile und eine kleine Platine benötigt, um den TST01 aufzubauen. Wichtig: Die beiden 33pF Kondensatoren müssen zuerst und sehr flach eingelötet werden, da sie unter dem IC-Sockel sitzen.

Funktion der Fersteuerung:
Ein Fernsteuersender erzeugt ständig eine Reihe von Impulsen, die er über die Antenne abstrahlt. Die Länge der einzelnen Impulse ist ein Maß für die Knüppelstellung und variiert zwischen 1 und 2 ms. In der Neutralstellung des Knüppels ist die Impulslänge 1,5ms. Der Empfänger empfängt die Impulse und teilt sie den angeschlossenen Servos nacheinander zu. Sind alle Servos bedient worden, so erfolgt eine Pause in der sich der Empfänger wieder auf den Sender syncronisieren kann. Danach beginnt der Vorgang bei Servo1 bzw. Kanal 1 wieder von vorn. Die Wiederholungsrate dieser Impulsreihen, der sogenannte Rahmentakt, beträgt üblicherweise 20ms, ist aber nicht kritisch. Mit 40ms Rahmentakt funktioniert es genauso gut.

Impulszug eines Vierkanal Fernsteuersignales. Oben sieht man das vom Sender abgegebene Signal für mehrere Servos. Unten ist ein einzelnes Signal für einen Kanal abgebildet. Dieses Signal ist, je nach Knüppelstellung, ein bis zwei ms lang. Nach ca. 20 ms beginnt der Sender mit der Übertragung des ächsten Impulszuges.

Lösung mit einem Microcontroller:
Der TST01 wird zwischen den Empfänger und das Auslöseservo geschaltet. Er überwacht ständig den vom Empfänger kommenden Impuls. Ist dieser Impuls länger als 1,7ms, so bedeutet dies, das der KAPer die Kamera auslösen möchte. Um jedoch Fehlfunktionen bei Übertragungsstörungen zu vermeiden, muß dieses Signal mindestens für 0,5 sek. anstehen damit die Auslösung eingeleitet wird. Der Microcontroller erzeugt dann neue Impulse für das Auslöseservo und steuert es in zwei Schritten:

Prototyp Aufbau des TST01 auf einer Experimentierplatte. So kann man leicht Veränderungen in der Hardware durchführen und verschiedene Konfigurationen testen. Die vom Sender, bzw. vom Empfänger kommenden Impulse werden hier von einem Servotester erzeugt.

Auslösung, erster Schritt:
Das Servo fährt aus der RUHELAGE in die Position MESSEN und die Kamera beginnt mit der Messung. Die Position des Servos, bei der diese Kamerafunktion ausgelöst wird, ist am TST01 über drei DIL-Schalter in 8 Stufen einstellbar. Danach erfolgt eine Pause in der die Kamera die Messungen und Einstellungen durchführt. Die Länge der Pause ist von Kamera zu Kamera verschieden und kann mit zwei DIL-Schaltern im Bereich von 2 bis 3,5 sec. vorgewählt werden.

Auslösung, zweiter Schritt:
Nach Ablauf der Messzeit fährt das Servo in die zweite Position AUSLÖSEN, in der die Kamera auslöst. Auch diese Position lässt sich an die vorhandenen Gegebenheiten über drei DIL-Schalter anpassen. Das Servo verweilt für ca.0,5 sec. in der Stellung AUSLÖSEN und fährt dann wieder in die RUHELAGE zurück.

Nun erfolgt eine Auslösesperre von ca.7 sec, in der die Kamera das Bild speichert und der Blitz neu geladen wird. Nach dieser Zeit ist der Auslöser wieder "scharf", die LED´s blinken ein paarmal und die nächste Aufnahme kann gemacht werden.

Zusatzfunktion:
Die Kamera ist mit einer Stromsparfunktion ausgestattet, welche Sie nach 3 Minuten ausschaltet, wenn sie nicht bedient wird. Ist die Kamera für längere Zeit in der Luft und man muss sich als KAPer um andere Dinge kümmern, kann es passieren, das der Timer in der Kamera abläuft und die Kamera ausschaltet. Um dies zu vermeiden, führt der TST01 ohne ein Auslösesignal vom Empfänger (Sender) nach einiger Zeit eine Messung durch ohne die Kamera jedoch auszulösen. Dadurch wird die Abschaltautomatik in der Kamera neu aktiviert bevor die 3 Minuten abgelaufen sind. Die Kamera bleibt so ständig eingeschaltet.

Technische Lösung:
Die Schaltung besteht als Hauptbestandteil aus einem PIC16F84 - Microcontroller der Firma Microchip, einem 4MHz Quarz, zwei Leuchtdioden, einem achtpoligen DIL-Schalter und ein paar weiteren Bauteilen. Mit dem DIL-Schaltern können die Servopositionen und die Messzeit an das eigene Rig und die Kamera angepasst werden. Die Leuchtdiode D1 leuchtet, in der Position MESSEN, D1 und D2 leuchten in der Position AUSLÖSEN.

Mit dem 8poligen DIL-Schalter lässt sich die Schaltung an das eigene Rig und die Eigenschaften der Kamera anpassen. S1: Messzeit low bit S2: Messzeit high bit S3: Position des Sevos MESSEN low bit S4: Position des Sevos MESSEN S5: Position des Sevos MESSEN high bit S6: Position des Sevos AUSLÖSEN low bit S7: Position des Sevos AUSLÖSEN S8: Position des Sevos AUSLÖSEN high bit		Der Schaltplan des TST01 ist sehr einfach, da der Microcontroller nur wenig äussere Bauteile benötigt.

Nachbau:
Wer schon einmal elektronische Schaltungen aufgebaut hat, wird mit dem Nachbau der Schaltung keine Probleme haben. Vielleicht kann ja auch ein Kollege dabei behilflich sein.
Zuerst muss eine Platinenfolie angefertigt werden. Dazu druckt man die Zeichnung aus und verkleinert sie auf einem Fotokopierer im richtigen Masstab auf eine Overheadfolie. Dadurch entsteht eine sehr feine und scharfe Auflösung. Mit dieser Folie wird das Basismaterial für die Platine belichtet, anschließend entwickelt und geätzt.

Die fertige Platine wird nun gebohrt (0,8mm) und auf das richtige Maß gefeilt. Entgraten nicht vergessen. Nach der mechanischen Bearbeitung sollte der Fotolack auf beiden Seiten mit Spiritus abgewaschen werden. Anschließend werden die Bauteile nach dem Bestückungsplan eingesetzt und verlötet. Die Brücke nicht vergessen. Achtung: Die beiden 33pF Kondensatoren müssen zuerst eingesetzt werden, da sie unter der IC-Fassung sitzen.
Für die Montage des Microcontrollers sollte man eine IC-Fassung verwenden. Der PIC16F84 wird in einem 18 poligen DIL-Gehäuse geliefert. 18 polige IC-Sockel sind jedoch manchmal schlecht zu bekommen. Aus diesem Grund habe ich auf der Platine einen 20 pol. Sockel vorgesehen. Wichtig ist dabei die Einbauposition des Controllers: Er muss linksbündig eingesetzt werden. Die beiden rechten Pins bleiben also frei.

Platine des TST01. Für einen Nachbau kann diese Zeichnung ausgedruckt werden. Auf einem Fotokopierer fertigt man sich im richtig verkleinerten Masstab (Mass 40mm) eine Platinenfolie an und belichtet damit das Basismaterial. Die Platinenzeichnung ist absichtlich spiegelverkehrt, damit beim Belichten mit der Folie die Schichtseite der Platinenfolie direkt auf dem Basismaterieal liegt. Dadurch kommt es weniger zu Unterstrahlungen beim Belichten und die Leiterbahnen werden schärfer.
Bestückungsplan des TST01. Zu beachten ist die Position des 18 poligen Microcontrollers in der 20 pol. IC-Fassung. Er muss linksbündig eingesetzt werden. Die Brücke links neben dem Controller nicht vergessen. Da die verschiedenen Fernsteuersysteme unterschiedliche Steckerbelegungen haben, werden an die Lötinseln Leitungen mit dem passenden Servostecker bzw. einer Kupplung angelötet.

Programmierung:
Wer an der Software Interesse hat kann sich bei mir per e-Mail melden. Ich werde Ihm dann den Assembler Quelltext "tst01-h.asm" zumailen.

Das grösste Problem beim Nachbau dürfte die Programmierung des Microcontrollers sein. Hier gibt es mehrere Lösungen:

1. Man hat einen Kollegen, der bereits die nötige Software und ein Programmiergerät für die PIC - Controller besitzt. Das Programm muss dann nur assembliert und der Controller programmiert werden.
2. Im Internet gibt es viele Anleitungen zum Bau eines Programmiergerätes für den PIC 16F84. Diese einfachen Geräte können dann zwar meistens nur diesen einen Typ programmieren, sind jedoch schon für ca. 40,-DM aufzubauen. Siehe Linkliste.
   Der Assembler zum Übersetzen des Quellcodes in ein Assemblerprogramm ist auf der Homepage der Firma Microchip zu bekommen.
3. Wer intensiver in die Programmierung der PIC – Controller einsteigen möchte, sollte sich das Starterset der Firma Microchip zulegen. Es enthält alles was man zur Programmentwicklung, zum Debugging und zur Programmierung benötigt. Mit dem Programmiergerät können dann fast alle Microcontroller des Herstellers programmiert werden. Zwei CD-ROMs enthalten die komplette Entwicklungsumgebung mit Assembler, Programmer, Debugger, sowie eine Kopie der Microchip-Homepage mit technischen Beschreibungen, Datenblättern, Handbüchern und vielen Beispielprogrammen.

Stückliste:

In Betriebnahme:
Die Schaltung ist für einen Betrieb mit den üblichen Empfängerakkus, also für 4,8V vorgesehen.
Ist die Schaltung aufgebaut und der programmierte Microcontroller eingesetzt, so kann die Schaltung getestet werden.
Steht ein Netzteil zur Verfügung, so kann man natürlich die Schaltung zunächst mit dem Netzteil versorgen und die Stromaufnahme beobachten. Die beiden LED´s blinken beim Einschalten ein paarmal und zeigen somit an, das der Controller das Programm ausführt. Ohne ein angeschlossenes Servo beträgt die Stromaufnahme ca. 3mA ohne LED und 20mA wenn beide LED´s leuchten. Ist dieser Test positiv verlaufen, so kann der TST01 mit der Fernsteuerung getestet bzw. justiert werden.

Am TST01 werden zunächst alle DIL-Schalter auf 0 gestellt. Dann wird der TST01 an den Fernsteuerempfänger oder an einen Servotester angeschlossen und die Anlage in Betrieb genommen. Die beiden LED´s blinken ein paarmal und zeigen somit an, das der Controller das Programm ausführt.

Betätigt man nun den Steuerknüppel so sollten ab einer bestimmten Position (etwas oberhalb der Neutralstellung) die beiden LED´s die Funktionen MESSEN (D1) und AUSLÖSEN (D1 und D2) nacheinander anzeigen. Ein angeschlossenes Servo bewegt sich dabei nur ganz minimal in zwei Schritten.

Nun kann mit den DIL-Schaltern S3 bis S5 die Position des Auslöseservos so eingestellt werden, das in der ersten Servoposition der Auslöser der Kamera gerade soweit durchgedrückt wird, das die Kamera eine Messung durchführt, jedoch nicht auslöst.

Anschliessend wird mit den DIL-Schaltern S1 und S2 die Messzeit, also die Zeit die das Servo in der Position MESSEN verweilt, an die Bedürfnisse der Kamera angepasst. Die Einstellmöglichkeit geht hier von 2,0 bis 3,5 sek.

Zuletzt stellt man mit den DIL-Schaltern S6 bis S8 die Position des Servos so ein, das die Kamera in der zweiten Stufe auslöst.

Mögliche Verbesserungen in einer späteren Version:
Man kann den DIL-Schalter weglassen und die Anpassung der Servowege und Messzeiten über eine Programmiertaste vornehmen. Die eingestellten Werte können dann in einem EEPROM im Controller abgelegt werden, welches auch beim Abschalten der Versorgungsspannung nicht flüchtig ist. Dann könnten auch die Zeiten, die sich bei der Version TST01 nicht einstellen lassen, sondern fest vorgegeben sind, einprogrammiert werden.


Viel Spaß beim Nachbau und natürlich beim KAPen mit dem Two Step Trigger.
Für Fragen zum Nachbau stehe ich gerne zur Verfügung.

Manfred

Links zum Thema Microcontroller, zu anderen KAPern und mehr findet Ihr in meinem Surfers Guide.

Für Fragen Anregungen oder Erfahrungsaustausch stehe ich gerne zur Verfügung.

Über einen Eintrag in meinem Gästebuch würde ich mich sehr freuen.

Manfred
http://KAP-Man.de

Manfred