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Alt 31.10.2010, 09:42   #1
Niggoh
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Registriert seit: 02.04.2010
Ort: Nürnberg
Beiträge: 712
Standard Bastelanleitung: Arduino-basierter Lichtschranken-Trigger

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Im Rahmen der Wassertropfenfotografie habe ich einen Weg gesucht, die Fotos etwas berechenbarer zu machen. Mein Ziel war es, mit (für mich) möglichst einfachen Mitteln eine regelbare Lichtschranke zu bauen, die die Kamera für mich auslöst. Ich mache beruflich etwas völlig anderes und habe mich auch sonst bisher nie mit Elektrotechnik beschäftigt, habe allerdings zu Schulzeiten ein paar Grundkenntnisse in einfachen Programmiersprachen erworben, weshalb mir eine Softwarelösung wesentlich sympathischer war, als ein reiner Hardware-Aufbau.

Es gibt diverse kommerzielle Varianten, die diese Aufgabe wesentlich besser erfüllen und darüber hinaus noch für viele andere Dinge eingesetzt werden können. Das hier ist (auf vielfachen Wunsch) eine Anleitung von einem Laien für andere Laien, die für relativ wenig Geld eine funktionierende Lösung dieses speziellen Problems haben möchten. Ich habe nur wenig Ahnung von dem, was ich hier gebaut habe, deswegen bin ich für Anregungen und Verbesserungsvorschläge von technisch versierteren Menschen dankbar. Ich übernehme keine Verantwortung für Fehlfunktionen, Schäden oder Unfälle, die aus dem Nachbau resultieren.

Grundlage und gleichzeitig teuerstes Element meiner Schaltung ist ein Arduino Uno. Infos und Bezugsquellen finden sich auf http://www.arduino.cc/
Daran angeschlossen sind zwei kleine Schaltungen: die Lichtschranke und der Auslöser für meine Kamera.

Lichtschranke

Aufbau des Senders

benötigt werden
  • Infrarot-LED
  • Widerstand, z.B. 220 Ohm
  • Lüsterklemme (3-fach)
  • Batteriefach für 2 Mignonbatterien mit Anschluss für
  • 9V Batterieanschlusskabel
  • 2 Mignonbatterien oder Akkus




Batteriekabel ans Batteriefach stecken. An der Lüsterklemme an den beiden äußeren Klemmschrauben wie gezeigt das rote und schwarze Kabel anschließen. Der mittlere Kontakt bleibt auf dieser Seite frei.
Auf der gegenüberliegenden Seite müssen wir den Widerstand und die Infrarot-LED einschrauben. Dazu lösen wir zunächst alle drei dem Batteriekabel gegenüberliegenden Klemmschrauben. Auf der Seite, auf der das rote Batteriekabel angeschlossen ist, wird der Pluspol (also das längere Bein auf der gerundeten Seite der LED) eingesteckt. Der Minuspol (kürzeres Bein auf abgeflachter Seite) kommt in die Mitte. Von der Mitte zum schwarzen Kabel wird dann noch der Widerstand als Verbindung eingeschraubt. Dieser hat keine Polarität, es ist egal wie er gedreht ist. Es bietet sich an, die Beinchen umzubiegen und etwas zu kürzen.
Batterien einlegen würde ich erst, wenn die Lichtschranke fertig ist, weil ein Sender ohne Empfänger bringt nicht sonderlich viel. Außerdem gibt es keinen Ausschalter, weshalb man die Batterien wieder entnehmen sollte, wenn man den Sender nicht benutzt.

Aufbau des Empfängers

benötigt werden
  • Fototransistor
  • Widerstand, z.B. 220 Ohm
  • Lüsterklemme (3-fach)
  • 3 isolierte Drähte, lieber zu lang als zu kurz



Der Aufbau ist ähnlich dem Aufbau des Senders. Zunächst die drei Drähte abisolieren und in drei verschiedene Anschlüsse auf einer Seite der Lüsterklemme einschrauben. Gegenüber schrauben wir wie beim Sender einen Widerstand ein. Der Fototransistor sieht so ähnlich aus, wie die LED, nur muss man ihn andersherum einschrauben, d.h. die abgeflachte Seite kommt gegenüber vom roten Draht und die runde Seite in die Mitte.

Die andere Seite der Drähte wird wie folgt ans Arduino angeschlossen:
  • Rot - 5V
  • Schwarz - GND
  • Gelb - A0

Sender und Empfänger müssen sich gegenüberstehen, damit das ganze funktioniert. Ich habe sie einfach auf einen kleinen Holzrest geschraubt.

Kameraauslöser

Auch hier kommen wieder Lüsterklemmen zum Einsatz. Hier wäre ein Lötkolben allerdings tatsächlich hilfreich, weil man dann anstelle der Krokodilklemmen einfach eine 3,5 mm Klinkenbuchse verbauen könnte, das werde ich auch in näherer Zukunft nachholen.

benötigt werden
  • Transistor (Typ N2222)
  • 4 Drähte
  • Lüsterklemme (1-fach)
  • Lüsterklemme (2-fach)
  • 2 Verbindungskabel mit Krokodilklemmen
  • Kameraspezifisches Fernauslösekabel mit 3,5 mm Klinkenstecker auf der anderen Seite (bei mir Canon N3)




Der Transistor hat 3 Beinchen. Das mittlere wird vorsichtig nach hinten gebogen, die anderen beiden nach vorn (dort ist der Transistor abgeflacht) und leicht zur Seite. Das hintere Beinchen kommt in eine 1-fach-Lüsterklemme, auf der anderen Seite wird ein Draht eingeschraubt. Die beiden vorderen Beinchen kommen in eine 2-fach-Lüsterklemme, auch hier werden auf der anderen Seite Drähte eingeschraubt. Der rote Draht ist allein, auf die andere Seite kommen zwei Drähte, bei mir schwarz.

Die Drähte werden wie folgt ans Arduino angeschlossen:
  • einer der beiden schwarzen Drähte - GND
  • grün - 7

Den zweiten schwarzen Draht und den roten Draht habe ich über Verbindungskabel mit Krokodilklemmen mit meinem Fernauslösekabel verbunden. Hier kommt das rote Kabel an die Spitze des 3,5 mm Steckers und das schwarze Kabel an den unteren Teil. Der mittlere Ring ist für den Autofokus, der wird nicht angeschlossen, weil sowieso manuell fokussiert werden muss.
Wesentlich eleganter wäre es, die beiden Drähte an eine 3,5 mm Klinkenbuchse anzulöten und den Stecker einfach da reinzustecken. Aber hatte ich den fehlenden Lötkolben schon erwähnt?


Programmierung des Arduino

Zunächst auf http://arduino.cc/en/Main/Software die Arduino-Software herunterladen. Es wird Java benötigt, gibts auf http://www.java.com/. Hinweise zur Treiber- und Softwareinstallation finden sich auf http://arduino.cc/en/Guide/HomePage. Nach Treiberinstallation kann das Arduino über ein USB-Kabel an den Computer angeschlossen werden.
Nach dem Starten der Software erscheint ein leeres weißes Feld. Hier wird der folgende Programm-Quelltext eingefügt:

Code:
#define ausloeser 7
#define led 13
#define lichtschranke A0

void setup() {
  pinMode(led, OUTPUT);
  pinMode(ausloeser, OUTPUT);
  digitalWrite(ausloeser, LOW);
  Serial.begin(9600);
  
}

void loop() {
  int schwelle = 40; // Schwellenwert für die Lichtschranke hier festlegen
  int verzoegerung = 120; // Auslöseverzögerung in ms festlegen
  int sensorValue = analogRead(lichtschranke);
  Serial.println(sensorValue, DEC); // Daten der Lichtschranke auf dem Computer ausgeben => darüber Schwellenwert festlegen
  if (sensorValue < schwelle)
   { 
     delay(verzoegerung); // Kameraauslösung verzögern
     digitalWrite(ausloeser, HIGH); // Kameraauslöser betätigen
     digitalWrite(led, HIGH); // LED anmachen zur Bestätigung, dass die Kamera ausgelöst hat
     delay(500); // Kameraauslöser loslassen verzögern
     digitalWrite(ausloeser, LOW); // Kameraauslöser wieder loslassen
     delay(10000); // 10 Sekunden warten, bevor der Trigger wieder "scharf" ist
     digitalWrite(led, LOW); // nach 10 Sekunden auch die LED wieder abschalten
   }
}
Die Werte für die Auslöseschwelle und die Auslöse-Verzögerung werden direkt im Quelltext an den kommentierten Stellen eingegeben. Es gäbe sicherlich komfortablere Lösungen, die ich in näherer Zukunft hier noch anbieten kann. Um die richtigen Werte für den Schwellenwert zu ermitteln, baut man seine Lichtschranke auf und klickt auf das Symbol ganz oben rechts im Programmfenster. Daraufhin sollten eine Menge Zahlen angezeigt werden, die alle relativ nah beieinander liegen. Den Schwellenwert setzt man einfach etwas niedriger an. Die Auslöseverzögerung hängt von der Fallhöhe und evtl. eingestellter Spiegelvorauslösung an der Kamera sowie natürlich vom gewünschten Ergebnis ab.

Ich wünsche viel Spaß beim Basteln!
Für Hinweise von technisch begabteren Menschen zur Schaltung und zur Programmierung des Arduino bin ich wie gesagt dankbar, weil ich im Grunde genommen keine Ahnung von der ganzen Geschichte habe. Zum Schluss noch einige Quellen, die mir sehr geholfen haben:

http://arduino.cc/
http://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=714343
http://www.glacialwanderer.com/hobbyrobotics/
http://www.dieelektronikerseite.de/
http://www.hiviz.com/kits/instructions/instructions.htm
http://www.dslr-forum.de/showthread.php?t=407068

Ich bin mir bewusst, dass die Fotos zur Anleitung furchtbar sind, das werde ich bei Gelegenheit nochmal ändern.
Angehängte Grafiken
Dateityp: jpg batteriefach.jpg (272,5 KB, 17190x aufgerufen)
Dateityp: jpg infrarotsender.jpg (254,1 KB, 17187x aufgerufen)
Dateityp: jpg infrarotempfaenger.jpg (206,5 KB, 17153x aufgerufen)
Dateityp: jpg auslöser.jpg (240,2 KB, 17202x aufgerufen)
Dateityp: jpg auslösekabel.jpg (238,9 KB, 17179x aufgerufen)

Geändert von Niggoh (31.10.2010 um 18:44 Uhr)
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Stichworte
lichtschranke , trigger


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