Trigger Impuls für eine Kamera

Hallo an alle,

bin neu hier und auf der suche nach einer lösung für ein projekt bei der eine industrie ccd kamera (sony XCD-SX910CR) per impuls beim externen trigger eingang ausgelöst werden soll..
grundsätzlich soll eine rotierende achse pro umdrehung ein bis vier impulse, die dann die kamera auslösen, rausschicke.
ich dachte mir am besten ginge dies wahrscheinlich mit einer kleinen lichtschranke und einer drehscheibe, die vier löcher hat und ich jeweils die nicht benötigten löcher abdecke.

leider hab ich von elektronik nicht so viel ahnung und bevor ich nun meine kamera mit unsinnigen stromschlägen quäle wollte ich hier um hilfe fragen.

hier sind mal die angaben zum trigger die ich vom kamera datenblatt habe:
Bild hier  

die belichtungszeit werd ich per software einstellen, die zeit des impulses scheint also nicht wichtig zu sein, solange es länger als 10microsek ist..

dies die gabellichtschranke SFH9340 (low-aktiv und mit integriertem schmitt trigger) die mir empfohlen wurde (ich hoffe ich find die noch irgendwo, produktion ist scheinbar eingestellt worden):
http://www2.produktinfo.conrad.com/d...9340_de-en.pdf

auf grund einiger recherchen (und hilfe von netten leuten) bin ich zu folgendem erstem schaltschema gekommen.. schwarz ist aus den datenblättern kopiert, grün von mir, rot auch (aber wahrscheinlich unsinn):
Bild hier  

bin nun aber nicht sicher ob ich dass alles richtig zusammengeklebt hab (ist mein erstes schaltschema) und ob die kamera die so erzeugten impulse versteht (und erträgt ohne abzurauchen), wenn also jemand mit mehr erfahrung einen blick darauf werfen könnte wäre ich sehr dankbar

viele grüsse und besten dank
christoph

Hi!

Das sollte so problemlos funktionieren. Da alles auf 5V läuft, brauchst Du Dir um die Kamera keine Sorgen zu machen.
Der 190 Ohm Vorwiderstand ist rein rechnerisch völlig korrekt (180 Ohm aus der Normreihe ist ok). Warum die im Datenblatt 47 Ohm angegeben haben, ist mir ehrlich gesagt schleierhaft. Probier erst mal den höheren Widerstand, runter gehen kannst Du nachher immer noch, wenn's nicht klappt.

Den RL würde ich auf 330 Ohm oder besser noch 390 Ohm vergrößern. Mit 280 Ohm ist der Ausgang schon grenzwertig belastet und dann kommen noch die 10kOhm von der Kamera dazu.

Gruß,
askazo

Zitat:

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Zitat von askazo

Der 190 Ohm Vorwiderstand ist rein rechnerisch völlig korrekt (180 Ohm aus der Normreihe ist ok). Warum die im Datenblatt 47 Ohm angegeben haben, ist mir ehrlich gesagt schleierhaft.

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hab ich mich auch gefragt, und wieso die den hinter und nicht vor die diode geschaltet haben.. dann ist mir der gedanke gekommen dass für die testschaltung vielleicht eine 1.2V spannung an den eingang gehängt worden ist, der 47 Ohm wiederstand würde dann den strom auf ca 25mA begrenzen und die spannung belassen.. mit dem 190 Ohm wiederstand an einer 5V spannungsquelle komme ich ebenfalls auf 26mA und vernichte auch gleich noch 3.8V spannung...
soweit die theorie (oder wie ich mir das vorstelle ;).

Zitat:

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Den RL würde ich auf 330 Ohm oder besser noch 390 Ohm vergrößern. Mit 280 Ohm ist der Ausgang schon grenzwertig belastet und dann kommen noch die 10kOhm von der Kamera dazu.

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da hast du sicher recht, der R[L] kommt auch noch aus der testschaltung wo kein anderer verbraucher dazwischengeschaltet war... ich denke wahrscheinlich wäre sogar ein 1KOhm widerstand angemessen, bzw es gige auch ohne, ich danche mir nur ich lass etwas da damit sozusagen ein "notabfluss" da ist ;)

aber grundsätzlich denkst du auch dass die signale klar genug (und richtig rum) bei der kamera ankommen?

++ christoph ++

Zitat:

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Zitat von voon

hab ich mich auch gefragt, und wieso die den hinter und nicht vor die diode geschaltet haben..

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Ob der Widerstand vor oder hinter der Diode liegt, ist egal. Der Effekt der Strombegrenzung ist der selbe.

Zitat:

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ich denke wahrscheinlich wäre sogar ein 1KOhm widerstand angemessen, bzw es gige auch ohne, ich danche mir nur ich lass etwas da damit sozusagen ein "notabfluss" da ist ;)

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Mag sein, dass es auch ohne RL geht.
Kann aber auch sein, dass der Ausgang der Lichschranke eine Mindestlast braucht, um vernünftige Signale zu liefern.

Zitat:

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aber grundsätzlich denkst du auch dass die signale klar genug (und richtig rum) bei der kamera ankommen?

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Ob die Signale Richtig herum ankommen, kommt auf Deine Drehscheibe an. Die Lichtschranke liefert einen Low-Impuls, sobald die Scheibe Licht durchlässt. Die Scheibe musst Du dann so auslegen, dass das Signal im richtigen Moment kommt.
Sauber genug sollten die Signale aber auf jeden Fall sein.

askazo

Bei Deiner Schaltung müssen die 5V und sämtliche mit der Kamera verbunden Geräte absolut galvanisch getrennt sein, weil Du den Mittelanschluss mit +5V verbunden hast und die Masse als Signalleitung benutzt. Bei jedem Impuls ziehst Du mit dem Lichtschrankenausgang also die gesamte Schaltung mit, das sollte man vermeiden. Liefert die Lichtschranke nicht ohnehin low-aktives Ausgangssignal? Dann solltest Du die Schaltungsmasse mit dem äusseren Pol der BNC-Buchse verbinden und den Signalsausgang der Lichtschranke mit dem Mittelstift, so bleibt Masse Masse und Signal Signal. Dein Spannungsregler am Eingang legt nahe, dass Du die Schaltung aus derselben Quelle wie die Kamera speisen willst, dann ist es unbedingt erforderlich, dass Du die Schaltung entsprechend änderst!!!

hi shaun,

genau das sind die details bei denen ich mich nicht auskenne (und drum angst habe die kamera zu schrotten, die nicht gerade billig ist)..

ich hab den trigger zwischen V[CC] (+5V) und OUT (signal?) geschaltet weil dies die anordnung für den messwiederstand R[L] der testschaltung ist. ich finde das zwar auch seltsam weil ja so eigentlich der OUT ausgang auf +5V hochfahren muss damit das potential zwischen V[CC] und OUT auf 0V fällt, aber dache die leute die das ding gebaut haben verstehen wohl mehr davo als ich ;)..
ich glaub das grundproblem ist dass ich die sache mit active "high" und active "low" noch nicht ganz verstanden hab, und dass datenblatt aus dem ich die schaltung hab für beide typen gilt.

wenn ich dich richtig verstehe schlägst du vor die trigger BNC buchse zwischen signal (OUT) und masse (GND) zu hängen?
dann würde zwischen OUT-GND solange kein licht durchkommt ein +5V potential anliegen, dass bei lichtdurchlass auf 0V fällt?

die kamera selbst wird übrigens durch ein firewire kabel von einem rechner gespeist und ist auf eine holzplatte geschraubt, ist also unabhängig von der lichtschranke... aber die 12V spannung soll noch eine halogenlampe und einen motor steuern... nur habe ich gehofft, dass die triggerimpulse so wenig strom ziehen dass dies eigentlich keinen einfluss auf die anderen stromkreise hat.

besten dank für die hinweise
++ christoph ++

Zitat:

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Zitat von askazo

Ob der Widerstand vor oder hinter der Diode liegt, ist egal. Der Effekt der Strombegrenzung ist der selbe.

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ja klar, für die strombegrenzung schon, aber vor der diode würde der wiederstand doch auch noch zu einem spannungsabfall führen? deshalb meine vermutung dass die testschaltung aus dem datenblatt von 1.2v gespeist wurde.

Zitat:

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Mag sein, dass es auch ohne RL geht.
Kann aber auch sein, dass der Ausgang der Lichschranke eine Mindestlast braucht, um vernünftige Signale zu liefern.

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hmm.. daran hab ich gar nicht gedacht, ist aber gut möglich.. werde es also mal mit nen 500 Ohm versuchen, danke.

++ christoph ++

Zitat:

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ja klar, für die strombegrenzung schon, aber vor der diode würde der wiederstand doch auch noch zu einem spannungsabfall führen? deshalb meine vermutung dass die testschaltung aus dem datenblatt von 1.2v gespeist wurde.

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Das ist ne Reihenschaltung - egal ob der Widerstand nun vor oder hinter der Diode ist, der Strom durch ihn ist immer gleich - und somit auch der Spannungsabfall an ihm.
Wenn man die Testschaltung im Datenblatt mal zurückrechnet, müssten die den Eingang mit 2,2 - 2,5V beschaltet haben...

askazo

Ahh, ich Depp, da hab ich gar nicht richtig drauf geachtet... ](*,)
Die BNC-Buchse muss natürlich zwischen OUT und GND.
RL arbeitet dann als Pull-Up Widerstand und ist zwingend notwendig.

askazo

ich glaub jetzt hab ichs begriffen, macht nun auch alles mehr sinn...
korrigierter plan:

Bild hier  

nun hoffe ich dass die lichtschranken bald eintrudeln und dann gehts ans basteln.
vielen dank an alle
++ christoph

ps: bei den kondensatoren kann ich so ziehmlich alles nehmen oder?
zb kleine keramik dinger?

Ja, so ist's wunderbar.
Für die C's solltest Du Keramik-Kondensatoren nehmen.

askazo

also,

habe die schaltung nun wie oben aufgebaut (zur einfacheren positionierung auf zwei mini-lochplatinen mit kabel verbunden) und die gute nachricht ist, es klappt, zumindest theoretisch...
solange die lichtschranke geschlossen ist bekomm ich auf dem trigger pin 5V (naja, 4.6V) und wenn die lichtschranke sich öffnet fällt die spannung auf 0V (real 0.04V), soweit so gut...

die kamera löst denn auch aus (nochmals gut) aber bei längeren intervallen nimmt sie zwei bilder pro schaltimpuls auf... nur wenn die von der software vorgegebene belichtungszeit länger ist als die unterbrechung bekomme ich ein einzelbild pro öffnen-schliessen zyklus.

habe im manual folgenden zusatz gefunden, steig aber nicht richtig durch was man nun tun kann:
Bild hier  


hat jemand ne ahnung was da los sein könnte?
++ christoph

Wenn ich das richtig sehe, darf Dein Trigger-Impuls nicht länger sein als die Belichtungszeit.

Als Lösung des Problems könntest Du den Triggerimpuls mit Hilfe einer monostabilen Kippstufe auf 15-20µs begrenzen. Damit würdest Du die minimale Triggerdauer von 10µs einhalten, kommst aber andererseits nicht mal in die Nähe der minimalen Belichtungszeit.

Die Schaltung einer solchen Kippstufe findest Du hier (Bild 1). Da diese Schaltung allerdings aus einem negativen Impuls einen positiven macht, müsstest Du an den Ausgang noch einen Inverter hängen (z.B. 7404).

Alternativ kannst Du das ganze auch diskret mit Transistoren aufbauen (Bild 3), da würdest Du Dir den Inverter sparen.

Gruß,
askazo

hi askazo,

vielen danks für die links, bei der lösung mit nem 555 (erster link, bild 1)
Bild hier  
heisst es aber

Zitat:

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Die Trigger-Impulse müssen kleiner als 1/3 x Ub sein, ihre Dauer muß kleiner als td sein.

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.. leider sind meine trigger impulse aber sehr lang (100ms-1sec) und die modifizierten signale sollte wohl so um die 0.1-1ms sein.

die schaltung auf basis von transistoren...
Bild hier  
scheint mir sehr gut geeignet (komme mit ICs eh noch nicht so gut klar ;), die sollte auch keine probleme mit langen triggersignalen haben, oder?.
ausserdem heisst es:

Zitat:

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Der Kippvorgang wird durch einen negativen Impuls am Eingang EIN ausgelöst, der für die durch C1 vorgegebene Dauer beide Transistoren sperrt.

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weiss jemand wie ich die schaltdauer aus C1 berechne, bzw welchen wert ich für einen 0.1-1ms impuls brauche?

und blöde frage zum schuss: gibt's nen grund wieso die bei +Ub 12V hinschreiben oder ist das einfach nur ein beispiel? (ich würd die schaltung gern direkt mit 5V betreiben)

grüsse und geniesst den heissen tag (und das spiel ;)
++ christoph ++

Die NE555-Schaltung hat am Eingang ja deshalb auch ein RC-Glied mit einer Zeitkonstante von 1msec, das kannst Du auch noch deutlich kürzer auslegen (statt 100n einen 1n einsetzen->10usec). Die Aussage, Du kämest mit ICs nicht so gut klar und bevorzugst Transistoren solltest Du mal in der Praxis verifizieren. Ein IC ist, solange es am Eingang nach Datenblatt beglückt wird zufrieden und pflegeleicht und liefert im Grossen und Ganzen das, was man am Ausgang erwartet. Diskrete Transistorschaltungen entbehren der Einfachheit halber alles, was nicht nötig ist und erfordern daher viel mehr Verständnis der Abläufe, haben meistens einen viel weiteren linearen Bereich, der zu putzigen Erscheinungen in der angeschlossenen Schaltung führt und und und... also ich habe daaaaaamals (also so vor 20 Jahren) deutlich mehr Spaß mit 555ern gehabt als mit Transistorstufen, da bin ich erst langsam hinter gekommen. Aber das muss letztlich jeder selbst wissen.

hi shaun,

ich glaub dir sofort das ICs in vielen (bzw fast allen) fällen die bessere lösung sind, nur verstehe ich sie nicht (will nicht heissen dass ich andere schaltungen wahnsinnig gut verstehe, aber wenigestens sehe ich wo der strom durchfliesst :).. in 20 jahren sehe ich das dann bestimmt auch anders.
aber da die transistorschaltung nur grad mal drei bauteile mehr benötigt und ein richtigrum gepoltes signal ergibt, scheint es mir nicht so dumm zu sein. (ausserdem erspare ich mir den ärger mit Ub > 3 x trigger)

ausser jemand sieht andere probleme bei der transistor schaltung (verzögerung, versorgungsspannung, impulslänge etc)?

++ christoph ++

[edit:] nachdem ich nun auch begriffen hab was ein RC-glied ist nehm ich mal an dass der impuls bei bild 3 so im bereich 27ms liegt (27KOhm x 1uF x konstante um 1) und ich mit einem 50nF kondensator so im bereich 1ms liegen müsste. frage mich nur ob das auch klappt wenn die triggersignale richtig lang sind (rechtecksignal mit ca 1 sec dauer)?

Hi,
da bist Du genau auf das Problem von Transistorschaltungen gestossen: die Zeitkonstante kann man in dieser Schaltung nicht einfach ablesen, sie steht auch in keinem Datenblatt. Du hast hier nur zwei Möglichkeiten: jemand hat die Schaltung für genau Deinen Anwendungsfall mit denselben Potenzialen schon mal durchgerechnet und dabei berücksichtigt, dass Exemplarstreuungen der Transistoren keinen nennenswerten Einfluß haben, oder Du musst eine analytische Beschreibung der Schaltung anhand des elektrotechnischen Urschleims finden. Alternative wäre schliesslich noch eine Simulation mit PSpice (oder SwitcherCAD, was letztlich auch ein Spice-Derivat ist, aber frei zu haben und easy zu handlen) - da erschlägst Du den analytischen Ansatz dann mit brutaler Rechneleistung. Bei der IC-Lösung musst Du im Prinzip nicht verstehen, was jeder einzelne Transistor im 555 macht, sondern nur die Funktionsblöcke verstehen: RS-Flipflop, zwei Komparatoren und ein Schalttransistor. Die Zeitkonstanten für diverse Einsatzfälle stehen im Datenblatt, es wird einem auch dadurch einfach gemacht, dass die Schwellen bei 1/3 und 2/3 UB liegen, bei leerem Kondensator dauert es also genau R*C Sekunden, bis 2/3 UB erreicht sind (naja plusminus ein paar Prozent). Bei der 555-Schaltung ist die Breite des Eingangsimpulses egal, nur die fallende Flanke zählt, sofern Du das eingangsseitige RC-Glied ausreichend klein dimensionierst. Die Umkehrung des Ausgangspegels kannst Du dann mit einer einfachen Transistorstufe machen, die schaltet nur, das ist harmlos im Vergleich zu der diskreten monostabilen Kippstufe. Wo Du die "Ub > 3xtrigger" her hast ist mir im Moment schleierhaft, trifft beim 555 auf jeden Fall nicht zu.

Zitat:

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Wo Du die "Ub > 3xtrigger" her hast ist mir im Moment schleierhaft, trifft beim 555 auf jeden Fall nicht zu.

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Ich denke mal, voon hat diese Aussage

Zitat:

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Die Trigger-Impulse müssen kleiner als 1/3 x Ub sein

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etwas falsch verstanden. Das bedeutet nicht, dass Ub größer sein muss als die positive Spannung am Triggereingang. Gemeint ist hiermit, dass die Spannung des Triggersignals beim Low-Impuls z.B. bei Ub=5V maximal 1,67V groß sein darf.

Was die Bedingung td > tTrigger betrifft, kann ich Dir leider bin ich mir allerdings auch nicht sicher. Aber eigentlich müsste Shaun Recht haben, nur die negative Flanke ist ausschlaggebend, nicht die Breite des Triggersignals.

askazo

Zitat:

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Zitat von askazo

Das bedeutet nicht, dass Ub größer sein muss als die positive Spannung am Triggereingang. Gemeint ist hiermit, dass die Spannung des Triggersignals beim Low-Impuls z.B. bei Ub=5V maximal 1,67V groß sein darf.

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ah, nun dämmerts.. das macht viel mehr sinn ;)

Zitat:

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Was die Bedingung td > tTrigger betrifft, kann ich Dir leider bin ich mir allerdings auch nicht sicher. Aber eigentlich müsste Shaun Recht haben, nur die negative Flanke ist ausschlaggebend, nicht die Breite des Triggersignals.

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ich glaub das verstehe ich nun auch, da steht ja auch noch:
[...]ihre Dauer muß kleiner als td sein. Letzteres kann durch Wechselspannungs-Ankopplung (wie in Bild 1 gezeigt) erreicht werden. Falls der Triggergenerator hinreichend kurze Triggerimpulse liefert, kann dieser direkt gekoppelt werden, wobei C3, R3 entfallen.

mit anderen worten: wenn tTrigger sowieso kleiner als td ist kann man sich R3 und C3 sparen, ansonsten (wie in meinem fall) erzeugen diese beiden bauelemente einen kurzen trigger impuls aus dem langen. die exakte länge hängt wohl wieder von der grösse des RC glieds ab.

in dem beispielschema ist td = R1 x C1 x 1.1 = 47K x 330n x 1.1 = 17ms während tTrigger von R3 und C3 abhängt, also 10K x 100n (x Konstante?) = ca 1ms.

wenn ich nun C1 und C3 um den faktor 10 kleiner wähle sollte das doch alles klappen, und td in den bereich 1-2 ms rücken?

wieder einiges gelernt, werde mich wohl doch an die IC lösung wagen (auch wenn ich die schwierig auf lochplatinen zu löten finde ;)

vielen dank an alle
++ christoph ++

ps: kann mir ev jemand noch nen tip geben welche art von transistor ich am besten benutze um aus dem positiven td signal wieder ein low-aktives signal mache und wie herum ich den anschliessen muss?

Ein DIP8 ist doch nicht schwer zu löten?! Man muss ja nicht TSSOP mit Fädeldraht und Superglue auf 2.54mm-Rasterplatinen frickeln (doch muss man :) ), aber das ist doch wirklich nicht schwer. Transistor: BC548, Basis über 10k an Pin 3 vom 555, Emitter an Masse, Kollektor ist der neue Ausgang, bei Bedarf noch ein Pullup vom Kollektor nach +5V (wenn der in der Kamera noch nicht drin ist - ich vermute, er ist bereits eingebaut, mess mal, was an der offenen BNC-Buchse anliegt. Wenn am Mittelstift ein paar Volt liegen, ist einer drin)

kurzes update:

habe mich also tatsächlich an die 555er monoflop schaltung gewagt und dahinter wie von shaun beschrieben den transistor als inverter und nach zwei tagen fluchen gings dann auch tatsächlich (obwohl ich keine ahnung hab was zu beginn falsch war).

wie auch immer, die kamera macht also brav bilder (und nur eins pro signal), der transportmotor läuft auch so mehr oder weniger, dafür hat's mir heute mein altes netzteil weggeraucht (kurzschluss, weiss jemand wo man günstig n netzteil herbekommt? 12V, strom ev regelbar, so 1-4A?)).. langsam hab ich das gefühl bei der elektronik ist es wie bei computern, da weiss man auch nie warum es manchmal klappt und manchmal nicht.

dickes danke an alle und ich werd mich sicher wieder melden wenn ich wieder nerven hab um einen bildzähler zu basteln ;)

++ christoph ++