MotionFreezer

MotionFreezer ist ein Gerät für die High-Speed Fotografie.
Mittels diverser Sensoren (Licht, Schall, Kontakt) lassen sich Blitze mit einer einstellbaren Verzögerung auslösen.
Diese Version ist seit Sommer 2008 in Betrieb.

Eine neue Version (Steuerung über Microprozessor) ist in Arbeit, Infos dazu hier.



Der Reiz der Tropfen PDF Drucken E-Mail
Geschrieben von: Manfred Fuchs   
Sonntag, den 27. September 2009 um 00:34 Uhr

Tropfenbilder in diversen Fotoforen brachten mich auf den Geschmack. Also Kamera aufs Stativ und selbst ausprobiert.
Die ersten eigenen Versuche erfolgten bei Dauerlicht. Dies brachte jedoch sehr schnell die Erkenntnis, dass so ein Tropfen unheimlich flink sein kann. Ein richtig scharfes Ergebnis war damit nicht zu erreichen, in der Regel war nie genügend Licht für wirklich schnelle Verschlusszeiten vorhanden.
Die nächsten Versuche erfolgten dann bei abgedunkeltem Raum mit Blitz. Das Ergebnis war ein scharfer Tropfen auf dem Bild. Wenn man tatsächlich auch einen Tropfen aufs Bild bekam. Gute Bilder waren rein zufällig und das Verhältnis zum Ausschuss ungefähr 1:200. Das Hauptproblem dabei war neben dem rein gefühlsmäßigen Auslösen die Verzögerung der Kamera.
Also noch eine Stufe weiter: Die Kamera wird auf "bulb" gestellt und vor dem fallenlassen des Tropfens (über Pipette) wir der Verschluss geöffnet. Da ja alles im abgedunkelten Raum geschieht trifft nicht genügend Licht auf den Sensor um für eine nennenswerte Belichtung zu sorgen. Um den Tropfen festzuhalten muss also nur noch der Blitz manuell ausgelöst werden. Die Ausschussrate sank etwas, aber das Hauptproblem, das Auslösen nach Gefühl, blieb.
Man erhält mit viel Übung gute Ergebnisse, das ist keine Frage. Es bleibt jedoch ein hoher Ausschuss, schöne Ergebnisse sind rein zufällig und nicht planbar.

Irgendwann stieß ich im Internet auf diese Seite: Liquid Sculpture
Die Bilder von Martin Waugh sind für mich die absolute Königsklasse der Tropfenfotografie. Solche Bilder sind ohne entsprechende Hilfsmittel einfach nicht durchführbar. Zudem wäre der Aufwand bei manchen Aufnahmen astronomisch. Teilweise zerschellen die Tropfen auf einer spiegelnden Oberfläche, nach jeder Aufnahme müsste die Oberfläche erst wieder geputzt werden. Oder es entstehen Mischungen indem die herabfallenden Tropfen mit Tropfen einer anderen Farbe kollidieren. Für solche Aufnahmen kann man das Timing nicht mehr dem Zufall überlassen.

Die sinnvollste Lösung ist eine Lichtschranke. Kommerzielle Lösungen sind allerdings nicht gerade billig. Ich stieß dann auf die Seite von HiViz, dort befinden sich Anleitungen und Schaltpläne für günstige Lichtschranken- und Schallauslöser.

Damit nahm alles seinen lauf...

Zuletzt aktualisiert am Montag, den 28. September 2009 um 08:48 Uhr
 
Die Planung PDF Drucken E-Mail
Geschrieben von: Manfred Fuchs   
Sonntag, den 27. September 2009 um 14:31 Uhr

Ich hatte einiges an Basisinformationen und Schaltplänen aus dem Internet zusammengetragen. Mit diesem Grundlagenwissen begann ich mit der Planung eines eigenen Systems für die High-Speed Fotografie.

Folgende Anforderungen sollte das Gerät erfüllen:

  • Anschluss verschiedener Sensoren (Lichtschranke, Schall, Kontakt)
  • Einstellmöglichkeit der Eingangsempfindlichkeit der Sensoren
    Wählbare Auslöseverzögerung sowohl über einen breiten Bereich als auch mit hoher Genauigkeit
  • Steuerung des Kameraverschlusses
  • Ansteuerung von bis zu 3 Blitzen
  • Stromversorgung über das 230V Netz
  • Stromversorgung für die Blitze, damit diese keine Batterien benötigen

Zudem sollen verschiedene Auslösemöglichkeiten möglich sein:

  • Manuelles Auslösen der Blitze
  • Auslösen der Blitze bei jedem Sensorimpuls
  • Einmaliges Auslösen der Blitze mit Öffnen/Schließen des Kameraverschlusses
Zuletzt aktualisiert am Sonntag, den 27. September 2009 um 14:34 Uhr
 
Die Entwicklung PDF Drucken E-Mail
Geschrieben von: Manfred Fuchs   
Sonntag, den 27. September 2009 um 14:50 Uhr

Auf Basis meiner Anforderungen und den zusammengetragenen Informationen begann ich nun mit der Entwicklung eines eigenen Gerätes.
Was Elektronik betrifft, bin ich allerdings ein ziemlicher Laie. Deshalb war ich sehr froh, auf den umfangreichen Wissensschatz eines Arbeitskollegen und Freundes zugreifen zu können (Danke Thilo, ohne Dich hätte ich es vermutlich nicht realisieren können).

Ich war für die nächsten Wochen ein sehr häufig gesehener Kunde bei Conrad. Das ging sogar soweit, das mich die Mitarbeiter der Elektronikabteilung in der Mittagspause auf dem Rückweg vom McDonalds erkannten und grüßten.

Als Kraftwerk dient ein 8 Volt Trafo. Mit ein paar Festspannungsreglern werden daraus zwei Versorgungskreise erzeugt. Ein 6 Volt Kreis für die Stromversorgung der Blitze über das Akkufach. Diese Spannungsregler müssen einiges Leisten und erhalten deshalb Kühlkörper.
Der zweite Kreis mit 5 Volt ist für die Versorgung der Steuerlogik.

Die Steuerung selbst besteht aus ein paar ICs (hauptsächlich Timerbausteine), Stufenschaltern (für die Funktionsauswahl) und mehreren Potentiometern (für die Regelung).

Als größte Hürde stellte sich die Regelung der Verzögerung heraus. Nahm ich ein Potentiometer mit geringen Werten, war der zeitliche Regelbereich viel zu gering. Ein Potentiometer mit hohem Widerstandswert hingegen ließ sich nicht genau genug regeln.
Schließlich wurde daraus eine Kombination aus drei Schaltern und zwei Potis:
Der erste Schalter diente zur generellen Aktivierung der Verzögerungsschaltung. Somit lässt sich schnell zwischen keiner Verzögerung (z.B. für Schallsensor, dort wird die Verzögerung primär über den Abstand des Mikrofons gesteuert) und Verzögerung mit eingestelltem Wert umschalten.
Über die anderen beiden Schalter lässt sich der Regelbereich verschieben (vorgeschaltete Mindestverzögerung) und dehnen (größerer Zeitbereich, dafür niedrigere Genauigkeit), dies ist natürlich kombinierbar.
Das erste Potentiometer ist für die grobe Einstellung der Verzögerungszeit.
Das zweite Potentiometer ist ein spezieller 10-Gang Poti (10 Umdrehungen mit Skala), damit lässt sich die Verzögerung in sehr feinen Abstufungen einstellen. Die Auflösung ist dabei so hoch, dass sich damit die Tropfenposition auf den Millimeter genau verschieben lässt.

Da meine für die High-Speed Fotografie verwendeten Blitze eine Auslösespannung von 250 Volt besitzen, erfolgt die Ansteuerung über Thrystoren.

Die Schaltung wurde in Teilen vorab auf eine Steckbrett zusammengestellt und umfangreich getestet. Dabei wurde einige Male die Planung etwas umgestellt und Bauteile getauscht.

Nachdem bei den Tests alles wie geplant funktioniert erfolgte die Endphase. Alles sollte auf eine gängige Europaplatine (160x100 mm) gelötet werden. Da es bei den vielen Bauteilen etwas eng werden würde, musste die Bestückung vorher gut geplant werden. Eine große Hilfe war dabei das Programm LochMaster der Firma Abacom. Damit lassen sich Bestückungspläne für handelsübliche Platinen erstellen.

Zum Schluss baute ich alles noch in ein schönes Gehäuse und hatte nun endlich mein Wunschgerät. Die Sensoren dazu bestehen aus einer Infrarot Lichtschranke und einem Piezo Schallwandler.

Was die Kosten betrifft: Alles in allem kam es dann doch auf ungefähr 200 Euro. Wenn man dann noch die unzähligen Stunden für die Planung und Entwicklung miteinbeziehen würde...
Aber dafür habe ich nun eine Steuerung ganz nach meinen Wünschen und ein weltweit einzigartiges Gerät.

Zuletzt aktualisiert am Montag, den 28. September 2009 um 08:51 Uhr
 
Das Gerät PDF Drucken E-Mail
Geschrieben von: Manfred Fuchs   
Sonntag, den 27. September 2009 um 15:32 Uhr

Anbei noch ein paar Bilder des fertigen Gerätes, der Platine, der Sensoren und den von mir verwendeten Blitzen. Die Blitze wurden so umgebaut, dass sie sich auf einheitliche Lichtstärken einstellen lassen. Zudem erfolgt die Stromversorgung nicht mehr über Batterien/Akkus sonder über den MotionFreezer.

Zuletzt aktualisiert am Dienstag, den 29. September 2009 um 17:53 Uhr
 
Die Peripherie PDF Drucken E-Mail
Geschrieben von: Manfred Fuchs   
Dienstag, den 29. September 2009 um 17:54 Uhr

Hier sind noch ein paar Bilder der Lichtschranke, des Schallsensors und des Infusionssets für die Tropfenabgabe. Das vierte Bild ist ein MakingOf, welches in der Entwicklungsphase entstanden ist.

Zuletzt aktualisiert am Mittwoch, den 30. September 2009 um 00:22 Uhr
 
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