Устройство для удаленного управления камерой
Хобби автора данной самоделки — фотография. В процессе работы зачастую необходимо устройство дистанционного управления камерой.
Использование реле в качестве переключателя работает, но такие схемы потребляют большое количество энергии. К тому же у них большое время отклика, что влияет на качество снимков.
Мастеру нужно было устройство, которое потребляет мало энергии и имеет быстрое, стабильное время отклика.
Решение — использовать оптопары. Они предлагают отличную скорость, низкую стоимость, низкое энергопотребление.
В данном примере схема используется в качестве электронного дистанционного триггера затвора, но она подходит и для других задач фотографии, например, кнопка вспышки.
Инструменты и материалы:
-Arduino Nano (версия 3.0);
-Оптопара — 4N35 6-контактный DIP — 2 шт;
-Резистор 220R — 2 шт;
-Резистор 2K2;
-Тактовая кнопка — 2 шт;
-Макетная плата;
-Соединительные провода;
-Кабель дистанционного управления камерой;
-3-х штыревой разъем;
-Батарея 9V;
-Держатель батареи;
-Два светодиода;
Шаг первый: о схеме и комплектующих
Оптопара 4N35
Оптопара 4N35 представляет собой светоизлучающий диод и фототранзистор NPN BJT (транзистор с биполярным переходом), встроенный в 6-контактный DIP-чип.
NPN-транзистор обычно приводится в действие с помощью напряжения, приложенного между базой и эмиттером транзистора, тем самым включая транзистор и позволяя току проходить от коллектора (вывод 5 микросхемы 4N35) через переход в эмиттер (вывод 4 микросхемы 4N35) к заземлению.
В данном случае открытие транзистора осуществляется освещением перехода база — эмиттер инфракрасным светодиодом.
В этом проекте есть ряд больших преимуществ использования оптрона, ключевым из которых является отсутствие прямой электрической связи между самим светодиодом и транзистором, действующим в качестве переключателя. Оптопара работает как оптоизолятор с эффективным напряжением изоляции 5000 В.
Ограничение тока — Вход
Как и на любой другой светодиод, необходимо ограничить ток, подаваемый на инфракрасный светодиод, встроенный в 4N35.
Изучив технический паспорт, видно, что светодиод будет работать при номинальном прямом напряжении где-то между 0,9 и 1,7 вольт с потребностью в прямом токе около 10 мА.
Для правильной работы камеры нужно использовать максимально допустимый ток, чтобы запустить механизм фокусировки и затвора.
Глядя на графики в спецификации видно, что транзистор «включен» с номинальным напряжением питания 10 мА и имеет максимальный прямой ток 50 мА. Можно предположить, что для управления светодиодом нужно 15 мА.
Arduino использует логику 5 В, поэтому нужно рассчитать значение подходящего резистора, которое ограничит подачу 5 В до 15 мА на диод, который, как мы знаем, имеет максимальное падение прямого напряжения 1,7 вольта. Уравнение является законом Ома:
R = ((Vs — Vled) / Iled)
Vs = Напряжение питания (5 В), Vled = Падение напряжения светодиода (1,7 В), Iled = Ток светодиода (15 мА)
В данном случае результат составляет 220 Ом.
Далее вычислим мощность резистора.
Р = IV
15 мА через резистор 200R дает падение напряжения 3,3 В. Ток протекающий через резистор составляет 15 мА.
Значит: 15 мА х 3,3 В = 0,0495 Вт.
Резистор мощностью 1/4 ватта прекрасно справится с этой задачей.
Ограничение тока — Выход
Максимальный ток для выходного транзистора указан как 50 мА, при максимальном поддерживаемом токе 100 мА при условии, что пропускная способность равна или меньше 1 миллисекунды.
Измерив ток, который камера пропускает через каждую из цепей (фокусировка и затвор), стало ясно, что схема будет пропускать около 500 мА. Значит необходимо ограничить ток, протекающий по цепи, чтобы обеспечить надежность микросхемы 4N35.
Однако мастер обнаружил, что электроника в камере требует минимального тока около 300 мА, иначе схема не будет работать. Камера не будет фокусироваться, и затвор не сработает, если ток слишком мал.
Путем экспериментов мастер выяснил, что резистор 2K2 позволит пропускать достаточный ток по цепи для управления камерой, при этом значительно ограничивая потребляемый ток.
Но этом случае возникает риск сильного нагрева транзистора.
После измерения напряжения коллектор-эмиттер в цепи, когда резистор установлен в цепь, падение на транзисторе 5,5 мВ. Таким образом, при пропускной способности по току 300 мА 4N35 потребляет около 1,7 мВт энергии. Это значительно ниже максимального номинала устройства 70 мВт.
Подключение Камеры
В данном случае для подключения используется фирменный 10-контактный разъем Nikon, но у многих камер будет система управления триггером, которая использует аналогичную систему.
Как и у многих камер, у камер Nikon есть двухступенчатая кнопка спуска затвора, при половинном нажатии которой камера активируется и запускается механизм автоматической фокусировки.
На втором этапе затвор срабатывает при полном нажатии кнопки спуска затвора.
Этот процесс должен учитываться при разработке схеме. Поэтому есть две схемы оптрона, где одна активирует камеру и включает автофокусировку, другая активирует срабатывание затвора.
Распиновку конкретно под каждую камеру нужно определить или с помощью тестера,или изучив схему устройства.
Шаг второй: сборка макета
Для проверки работоспособности схему, он собирает ее на макетной плате.
Есть некоторые важные элементы при монтаже:
Убедитесь, что Arduino правильно подключен к макетной плате.
Убедитесь, что микросхемы 4N35 находятся в правильной ориентации. Контакт 1 на корпусе будет обозначен точкой, и / или верхняя часть корпуса будет обозначена насечкой.
Убедитесь, что тактильные переключатели установлены правильно.
Мастер удалил перемычки эмиттера на оптопарах и заменил их некоторыми светодиодами. Это очень упрощает тестирование схемы, так как светодиоды загораются при нажатии кнопок.
Конечно, можно оставить светодиоды на месте для рабочего примера, тогда придется пересчитать номиналы токоограничивающих резисторов. Теперь необходимо учитывать два падения напряжения:
R = ((Vs — V4N35led — VRedled) / Iled)
Однако мастер опытным путем установил, что резистор 220R, даже с дополнительными светодиодами в цепи, не вызывает никаких проблем для устройства.
Убедившись, что схема построена правильно, можно переходить к загрузке кода.
Шаг третий: код
Перед загрузкой кода нужно убедиться, что выбрана правильная плата в диспетчере выбора плат IDE.
Как только код будет загружен, схема должна корректно работать.
При этом, при нажатии кнопки «Фокус» загорится светодиод фокусировки и только потом можно активировать кнопку затвора. Если нажать только кнопку спуска затвора, светодиод затвора не загорится по умолчанию.
Код можно скачать ниже. Показать / Скрыть текст// Set serial for debug console (to the Serial Monitor, default speed 115200) #define SerialMon Serial // Define pins const int trigFocus = 10; const int trigShutter = 9; const int camFocus = 3; const int camShutter = 2; void setup() { // Start up the USB Serial port for debugging Serial.begin(115200); // opens serial port, sets data rate to 115200 while (!Serial) { ; // wait for the serial port to connect } // Setup the serial pins pinMode (trigFocus, INPUT_PULLUP ); pinMode (trigShutter, INPUT_PULLUP ); pinMode (camFocus, OUTPUT); digitalWrite(camFocus, LOW); pinMode (camShutter, OUTPUT); digitalWrite(camShutter, LOW); } // end of setup() void loop() { // Main code here, to run repeatedly: if (digitalRead(trigFocus)==LOW) { digitalWrite(camFocus, HIGH); Serial.println("Focus Triggered"); if (digitalRead(trigShutter)==LOW) { digitalWrite(camShutter, HIGH); Serial.println("Shutter Triggered"); } else { digitalWrite(camShutter, LOW); } } else { digitalWrite(camShutter, LOW); digitalWrite(camFocus, LOW); } } // end of loop()
Шаг четвертый: окончательная схема
На последнем макете схема смонтирована в соответствии с исходной схемой. Мастер удалил светодиоды и заменил их перемычками. После проверки работоспособности схемы можно подключить ее к камере.
При этом, если схема будет работать от внешнего источника питания (через USB), необходимо изменить схему. В приведенном здесь примере мастер использует батарею на 9 В.
Вывод 29 на Nano по-прежнему используется для земли, но вывод 30 (VIn) используется для соединения + Ve. Контакт 30 подключается к микросхеме регулятора LM1117, которая снижает напряжение до 5 В, необходимых для Arduino. Если подключить батарею 9 В не к тому контакту, то можно повредить схему.
Использования для питания обеих источников питания (батарея и по кабелю USB) не допускается.
Кабель, который мастер использует для подключения схемы к фотоаппарату имеет три цвета: белый, это провод активации / фокусировки, красный — спусковой крючок, черный — общий провод. Но эта распиновка верна именно для данного устройства/фотоаппарата. Остальные нужно тестировать.
Распиновка предназначена для камеры Nikon, которая есть у мастера. Для определения контактов своего устройства можно перейти на сайтhttps://www.doc-diy.net/photo/remote_pinout/. На нем собрана большая информация по широкому ряду моделей камер: Canon, Fuji, Olympus, Panasonic / Lumix, Pentax, Sigma, Sony и даже Hasselblad.
Шаг пятый: печатная плата
После проверки работоспособности схемы мастер спроектировал и изготовил схему на печатной плате. Также он разработал печатную плату, которая использует небольшую схему с двумя светодиодами, которая также очень хорошо работает, и он использовал ее в ряде экспериментов.
Этот базовый модуль подходит для самых разных целей и множества различных процессоров. Nano является недорогим, дешевым процессорным модулем и работает хорошо, но добавление чего-то более сложного, например, ESP32, открывает гораздо более широкий спектр возможностей.
В дальнейшем он построил схему и подключил Blynk (программа на платформе iOs или Android для управления Arduino, Raspberry Pi, ESP8266 и других платформ прототипирования через Интернет). Через данную программу можно создать сложную беспроводную систему дистанционного управления, которая облегчает дистанционное управление камерой и синхронизирует снимок со вспышкой.
Для демонстрации своего фототворчества мастер представляет две фотографии капель, сделанных с помощью данного устройства.
Источник (Source)
Источник: