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Servoelektronik lernt fotografieren

Kamera – Auslöser im Eigenbau

Jens Arndt


Die Kamera steckt hier in einer stromlinienförmigen Verkleidung und wird starr mit der Fläche verschraubt. Der Tragflügel ist das größte am Modell vorhandene Dämpfungselement, die Verbindung zum Rumpf ist federnd-elastisch. Das garantiert zwar keine wackelfreien Bilder, aber es hilft. Außerdem schattet die Tragfläche das Objektiv gut gegen unerwünschtes Streulicht von oben ab. Ein negativer Einfluß auf die Flugleistungen war bislang nicht feststellbar. Viele Modelle könnten bei Bedarf mit so einer Gondel ausgerüstet werden.

Es gibt zahlreiche Berichte über Flugmodelle, die ausreichend leistungsfähig sind, um eine Digitalkamera an Bord zu nehmen, um Luftbilder anzufertigen. Es gibt auch jede Menge Informationen und technische Abhandlungen über Digitalkameras, die klein und leicht genug sind, um in ein solches Flugmodell zu passen. Aber auch das soll hier nicht das Thema sein, sondern die Beschreibung einer einfachen Elektronik zum Auslösen der Kamera über einen Fernsteuerungskanal.

Um Luftbilder anfertigen zu können, benötigt man zwangsläufig einen Auslöser für die Kamera. Dafür gibt es verschiedene Ansätze: Ein Servo, dessen Hebelarm auf den Auslöser drückt. Der Vorteil liegt darin, dass dieses eine sehr einfache technische Lösung ist und keinen Eingriff in die Kamera erfordert. Der Nachteil: Manchmal sind auch zwei Servos notwendig, um die Kamera während des Fluges auch einschalten zu können. Leider erfordert diese Lösung recht viel Platz und vor allem auch mechanische Präzision. Ein Zeitschalter, der in definierten Abständen den Auslöser betätigt, wäre eine weitere Möglichkeit.

Die beste Lösung ist eine Elektronik, die an Bord das Servosignal direkt in einen Befehl für die Infrarot-Schnittstelle der Kamera umwandelt. Das wird bereits bei hochwertigen Kameras so angewendet. Der Haken: Ich habe keine solche Kamera mit IR-Schnittstelle. Doch dann kam mir eines Tages die Idee, eine Servoelektronik zu einem Kameraauslöser umzubauen. Die Elektronik stammt aus einem SES 190 BB von Simprop, aber das ist eher nebensächlich. Grundsächlich funktioniert der hier beschriebene Weg mit jedem alten Servo. In Gedanken schrauben wir das Teil einmal auseinander und spielen den Umbau Schritt für Schritt durch.


Der Anfang: die Elekrtonik aus einem alten oder defekten Servo

  1. Das interne Potentiometer wird durch einen Spindeltrimmer ersetzt und damit der Neutralpunkt eingestellt. Der Motor steht. Bewegt man den Steuerknüppel nach rechts oder links, dreht der Motor in die entsprechende Richtung.
     
  2. Eine Diode, die statt eines Anschlussdrahts zwischen Elektronik und Motor gelötet wird, lässt den Motor nur noch in eine Richtung laufen. Es ist unbedingt darauf zu achten, dass der Motor nur anläuft, wenn die Servoimpulse länger werden. Auf dem Senderdisplay steht  +100% oder anders ausgedrückt: Ein Drehzahlsteller würde auf Vollgas stehen. Ist das nicht der Fall, wird die Diode einfach nur umgekehrt angelötet oder in die andere Zuleitung zwischen Elektronik und Motor eingesetzt.
     
  3. Ersetzt man nun den Servomotor durch ein kleines 5 V-Relais und bewegt wieder den Steuerknüppel aus der Neutrallage, hört man zunächst ein Brummen, denn der Anker schwingt im Takt der Servoimpulse. Bewegt man den Knüppel weiter bis zum Anschlag, hört das Brummen wieder auf, das Relais hat angezogen (idealerweise ein Reed-Relais).
     
  4. Ein Elektrolytkondensator, 47µF bis 100µF (Mikrofarad), parallel zur Relaiswicklung gelötet, unterdrückt das Brummen ein wenig. Ganz Vorsichtige dürfen jetzt noch eine Freilaufdiode parallel zur Wicklung löten.
     
  5. Jede Elektronik hat eine Temperaturdrift, doch diese spielt in dem speziellen Fall keine Rolle mehr. Diese Anordnung funktioniert bei +40°C genau so wie bei –15°C, also auch dann, wenn wohl kaum noch jemand fliegen geht. Jetzt schließen wir ein Multimeter an den Ausgang an, aber nicht an das Relais, sondern direkt an die Elektronik. Bei Neutralstellung des Knüpels beträgt die Spannung knapp über oder unter 0 V. Wir stellen nun mit dem Spindeltrimmer zuerst eine Spannung von etwa -2 V ein. Bewegt man nun den Steuerknüppel, so muss das Relais bei einem Drittel bis zur Hälfte des Knüppelweges sicher anziehen. Ist das nicht der Fall, hat man mit einiger Sicherheit das Multimeter falsch herum angeschlossen. Die gemessene Spannung muss positiv sein, wenn die Servoimpulse länger werden und negativ, wenn die Impulse kürzer werden. Abhängig von der verwendeten Elektronik, kann die einzustellende Spannung etwa zwischen -1 V und -3 V liegen. Nachdem der Neutralpunkt derartig „verstellt“ ist, sind Temperaturschwankungen für das sichere Auslösen nebensächlich.

  1. Glückwunsch, Sie haben soeben einen 1-Kanal-Servoschalter „gebastelt“.
    Alternativ kann man die Punkte 1 bis 6 überspringen und ab dieser Stelle mit einem käuflich erworbenen Servoschalter mit Relais weitermachen.
     
  2. Nun ist die Kamera an der Reihe. Sie wird aufgeschraubt und zwei Drähte werden an die Kontakte des Auslöser-Tasters angelötet (wenn man möchte, auch gleich noch vorsorglich ein Paar Drähte an die Kontakte des Einschalters/Tasters, und ein weiteres Paar an die Batteriekontakte, also Plus/Minus der Stromversorgung. Und wenn man es gleich ganz richtig machen will, führt man diese drei Paare auf eine verpolsichere, sechspolige Steckverbindung). Vorzugsweise benutzt man dazu ein Gerät, bei dem die Garantie bereits abgelaufen ist. Man braucht aber wirklich keine Angst zu haben, die Kamera zu beschädigen, es kann praktisch nichts passieren. Die zwei Auslöser-Drähte werden mit dem Schließer-Kontakt des Relais verbunden und der ferngesteuerte Kamera-Auslöser ist im Prinzip schon fertig. Vor dem ersten Einsatz sollte man aber mindestens die Bauteile sauber auf eine kleine Lochrasterplatine löten und mit Schrumpfschlauch isolieren und schützen.

Doch so einfach machen es uns die Kameraentwickler leider nicht, denn fast alle Kameras besitzen eine automatische Abschaltung nach 30 Sekunden und nur selten kann man diese Funktion bei einfachen Geräten abschalten. Am Boden ist das auch sinnvoll, um die Batterien zu schonen. In Flugmodellen ist diese Funktion eher störend, denn bis man auf Ausgangshöhe geklettert ist, hat sich die Kamera schon von alleine abgeschaltet. Wenn man es mit einer solchen Kamera zu tun hat, sollte man jetzt wie folgt vorgehen:

  1. Den Auslöser der Kamera nicht mit dem Schließer, sondern mit dem Öffner des Relais verbinden und prüfen, ob damit die automatische Abschaltung umgangen werden kann. Bei der SLIM CAM 3000 hat das zum Beispiel funktioniert, bei der PEN CAM SD hingegen nicht.
     
  2. Den Einschalter, üblicherweise nur ein Taster, durch einen Schalter ersetzen oder diesen parallel zu den Kontakten löten und hoffen, dass diese Maßnahme die Abschaltung lahm legt. Bei der SLIM CAM 3000 funktioniert es und wird zum Teil jetzt noch so gehandhabt. Es würde bei dieser Kamera auch dann noch funktionieren, wenn man den Taster einfach nur mit einer Lötbrücke dauerhaft kurzschließt.
     
  3. Ein zusätzlicher Zeitschalter, der mindestens ein Mal auslöst, bevor die Kamera abschaltet, wäre auch eine Option. Oder ein zweiter Servoschalter, mit dem man die Kamera in der Luft auch wieder einschalten kann.


Schaltplan

Damit wäre der einfachste Fall beschrieben, ausgeführt mit relativ wenig Aufwand zu verwirklichen. Ein altes oder defektes Servo, ein kleines 5-Volt-Relais, ein Kondensator, eine Diode, ein Spindeltrimmer, etwas Draht, Schrumpfschlauch, ein Stückchen Lochrasterplatine und zwei Stunden Arbeit. Das war es schon. Noch was vergessen? Ja, den Spindeltrimmer. Das muss wirklich ein Spindeltrimmer sein, ein einfacher Miniaturtrimmer ist nicht genau genug. Diese relativ einfache Lösung ist allerdings nicht perfekt.

Ein Nachteil ist, dass die Kamera immer auf eigene Batterien oder Akkus angewiesen ist, und wenn diese mal leer sind, ist Schluss mit dem Fotografieren. Außerdem muss die Kamera auch weiterhin von Hand eingeschaltet werden, was gelegentlich schon mal vergessen wird. Dabei liegt die Lösung so nahe: Drei in Reihe geschaltete Dioden verringern in Folge ihrer Durchlassspannung von je 0,7 V die Empfängerakkuspannung oder BEC-Spannung von etwa 5 V auf etwa 3 V für die Kamera. Batterien oder Akkus werden dabei überflüssig. Die 5 V Bordspannung direkt, über den USB-Port, einzuspeisen, funktioniert in vielen Fällen nicht, weil einfache Digitalkameras dann automatisch in den Web-Camera-Modus wechseln. Ein zweites Relais zieht an, so bald die Versorgungsspannung anliegt und schaltet die Kamera automatisch ein. Dadurch ist es möglich, das kamerainterne Batteriefach vollständig zu entfernen und stattdessen die Elektronik an dieser Stelle einzubauen. Dadurch ist die Kamera so einfach zu handhaben wie ein Servo: An einen freien Kanal anschließen und loslegen.


Vorzugsweise benutzt man dazu ein Gerät, bei dem die Garantie bereits abgelaufen ist. Man braucht aber wirklich keine Angst zu haben, die Kamera zu beschädigen, es kann praktisch nichts passieren.

Alternativ kann man natürlich auch eine sechspolige Steckverbindung und/oder die Elektronik außerhalb der Kamera unterbringen. So bleibt die Kamera für die ursprüngliche, „trägergestützte“ Verwendung erhalten.


Hier ist nun der nach der gesammelten Erfahrung verbesserte Auslöser. Das Batteriefach wurde vollständig enfernt und so die Elektronik an dieser Stelle eingebaut. Damit ist die Kamera so einfach zu handhaben wie ein Servo: An einen freien Kanal anschließen und loslegen.

Aber Vorsicht: Die Kamera ist nun galvanisch mit der RC-Anlage verbunden. Sauber arbeiten und gut isolieren ist daher oberstes Gebot, wenn man nicht irgendwann einmal einen Kurzschluss oder eine andere, hausgemachte Störung produzieren will. Daher empfiehlt sich vor dem ersten Start auch immer ein Reichweitentest.

Ausgelöst wird bei mir mit einem zusätzlichen Schalter am Sender, und zwar mit einem nicht rastenden Schalter mit Mittelstellung, also ein Schalter mit Tastfunktion. Der Knebel ist bei mir um 5 cm verlängert. So kann ich ohne die Finger von der Steuerung nehmen zu müssen mit dem Mittelfinger gegen den verlängerten Schalter schnipsen und so eine Luftaufnahme anfertigen. Oder, bei anderen Modellen, eine Außenlast ausklinken. Das ist mir im Interesse der Sicherheit sehr wichtig. Das sichere Fliegen hat unbedingten Vorrang, also haben Daumen und Zeigefinger an den Steuerknüppeln zu bleiben.

An dieser Stelle noch ein Wort zu den verwendeten Kameras. Die SLIM CAM 3000 nimmt 41 Bilder im Format 1200 x 1600 Pixel auf. Die beiden anderen Einstellungen und den Digitalzoom kann man getrost vergessen. Es ist eine typische 3 Megapixel Schnappschusskamera. Und weniger als 3 Megapixel sollten es auch nicht sein. Einen Einschub für Speicherkarten gibt es nicht, dafür einen Mini-USB-Anschluss. Man sollte so ein Teil nur bei ausreichenden Lichtverhältnissen einsetzen. Es ist eben nur eine einfache Schnappschusskamera mit einem lichtschwachen Objektiv. Bei 2 von 6 Kameras stimmte darüber hinaus die Einstellung „unendlich“ nicht. Die Objektive wurden daher neu justiert. In mehreren kleinen Schritten und jeweils mit Probeaufnahmen zur Kontrolle. Das ginge auch im Web-Cam-Modus, bei laufender Kamera, ist aber nicht so präzise.

Ich habe inzwischen mehrere Kameramodelle getestet und mich dennoch für diese entschieden, weil sie eben klein, leicht, einfach, zuverlässig und auch noch preiswert ist. Sollte es mal zu einem Defekt oder Verlust kommen, so werde ich mich höchstwahrscheinlich nicht über die Kamera ärgern, sondern viel mehr darüber, dass die damit angefertigten Fotos weg sind. Das Teil eignet sich ideal zum Üben, Testen und Experimentieren. Da es aber in der heutigen schnelllebigen Zeit nicht selbstverständlich ist, dass die Kamera nach Veröffentlichung dieses Beitrages überhaupt noch lieferbar ist, wird man sich wohl nach preiswerten Alternativen umsehen müssen. Aber ich bin mir sicher, dass es stets Kameras dieser Machart für wenig Geld zu kaufen geben wird.

Das bis hierher angesammelte Wissen ist in der Zwischenzeit mindestens 18 Monate alt. In diesem Zeitraum hat keine der Kameras auch nur ein einziges Mal versagt. Nur einmal musste ich ein Objektiv nachjustieren.


Die SLIM CAM 3000 nimmt 41 Bilder mit 1200 x 1600 Pixel auf. Starten, fliegen, fotografieren und landen. Einen Einschub für Speicherkarten gibt es nicht. Daher wird für den nächsten Flug neben einem frisch geladenen Akku eben auch noch die nächste Kamera ins Modell eingeschoben.


Hier steckt die Kamera gut geschützt im Rumpf, direkt hinter dem Flugakku. Ich habe einen kleineren, leichteren Antrieb eingebaut, zehn große Zellen gegen sieben kleine getauscht und so Platz für die Kamera geschaffen.


Teil 2: Fotoflug – ZEUG - Und nun lernt das Teil fliegen

Auch erschienen bei Neckar-Verlag Modell 7/2006

Stand: 08.03.2007