Akustisk blitzudløser med tidsforsinkelse

Jeg imødeser gerne ideer fra fotografer

Jeg fik engang det spørgsmål, om jeg kunne lave en akustisk blitzudløser med tidsforsinkelse. Det tænkte jeg noget over og begyndte så at sammensætte nogle moduler, som til slut skulle virke efter hensigten. Men først lidt om, hvad denne akustiske blitzudløser skal bruges til. En fotograf tager billeder i sort/hvid med blænden åben i total mørke af en faldende genstand (stor tung kugle) mod en skrøbelig ting (måske en glasvase), i det øjeblik kuglen rammer vasen udløses et brag/klir. Et andet eksempel, en vanddråbe falder ned i et fad fyldt med vand. Dråben får vandet til at springe op med et svagt "blob". Disse lyde skal registreres og tids forsinkes i nogle mSec, hvorefter blitzen affyres og tager et billede af glasstumper og vand, som springer op i luften. Dette var kun to eksempler, men der er mange andre muligheder, som jeg vil undlade at komme ind på. Mikrofonforstærkeren skal derfor registrere det svage "blob" og det kraftige klir. Jeg ser gerne gode ideer fra både amatør og professionelle fotografer, så kredsløbet bliver bedst muligt, og kan anvendes til formålet.

Modulerne, som jeg vil anvende og bygge videre på, er flg.: Mikrofonforstærker, Ensretter med spændings dobbler, Comparator, Delay Line og Relæ Switch On/Off. I stedet for et relæ til at fyre flashen af, kan man også bruge en Silicon Controlled Rectifier (SCR). Blok diagrammet ses herunder. Mikrofonen er en højttaler i "Smart mikrofonforstærker", men i det næste diagram er det en electra mikrofon. Beklager, jeg har ikke de korrekte blokke for modulerne, som er vist herunder. Blok diagram Sound Activated Relay

Mikrofonforstærker: Denne mikrofonforstærker er opbygget på en speciel måde. Hovedtelefonen er forbundet i serie med batteriet, og ledningen til forstærkeren kan være meget langt, hvis blot modstanden ikke overstiger 10 Ohm. Hovedtelefonen brugt her, har en modstand på 30 Ohm og forbundet i parallel giver det så 15 Ohm. Mikrofonen kan være en dynamisk mikrofon på max 200 Ohm, men her er brugt en lille stereo højttaler, som blev ommonteret til to højttaler i serie, således blev modstanden 16 Ohm. Den dynamiske mikrofon må ikke have for stor impedans, for så opsamler den støj. Den skal også placeres meget tæt på printkortet (max 10 cm). Alle andre komponenter er mere eller mindre standardkomponenter. Men det vil være en god ide at udvælge komponenter så støjsvage som muligt. Modstande skal helst være 1 % filmmodstande, el. lytter med lille lækstrøm, transistor 2SD786S og op-forstærker NE5534 med ultra lav støj tal. Jeg har valgt disse, som ses på diagrammet nedenfor. Der er andre muligheder for transistorer, men vær opmærksom på at Collector og Base kan være byttet om (BC550). Det er ikke alle op-forstærker, som har kompensation pin 5 og 8. Men næsten alle har balance pin 1 og 8. Derfor valgte jeg NE5534A som har begge. Frekvensen falder med stigende værdi for C7, 0pF ca. 100KHz, 470pF ca. 10KHz. Så du kan selv prøve med andre værdier: 22pF, 47pF, 220pF. Mikrofonforstærkeren, som er vist her, kan du godt bygge og bruge som en selvstændig enhed for den virker. Sæt den ud i haven og træk en lang ledning ind i huset og hør fuglene synge i naboens have 200 meter borte. Bemærk IC NE5534A virker kun fra 0 til 70 °C, hvis du ønsker forstærkeren fast monteret i haven, bør du benytte RM5534A eller SE5534A, som går fra -55 til 125 °C. Prisforskellen er kun dobbelt op 9,00 kr til 18,00 kr. Når mikrofonforstærkeren skal anvendes til akustisk blitzudløser med tidsforsinkelse, skal der ikke bruges en hovedtelefon. Diagrammet ses på det underste billede. Batteriet + pol tilsluttes R2 og - pol til stel. C6 vendes om så + tilsluttes IC1 pin 6. Out er til ensretteren og Comparatoren. Mikrofonforstærkeren har en gain på 70 dB eller 3000 gange med R9 + P1 på ca. 30K Ohm. Forstærkningen reguleres med P1. Mikrofonforstærkeren kan arbejde med en forsyningsspænding mellem 6 Volt, 9 Volt og 12 Volt, men strømforbruget stiger fra 4 mA til 8 mA til 16 mA. Se min dB kalkulator. En bemærkning til Q1 og Q2, som danner en differential forstærker, er denne: Køb et "Differential par" eller så mange, at du kan udvælge 2 stk. med samme forstærkning hFE. Min. værdien opgives til 120 og max. værdien til 560. Så du kan se, at spredningen er stor. Der findes transistor clips, så man fysisk kan sætte to transistor sammen. Derved får begge transistorer samme temperatur og dermed forbedres Common Mode Rejection Ratio CMRR . Jeg har erfaret, at disse clips er vanskelig at få "tag" i, så jeg bruger en dråbe 1 sec. lim, det virker også efter hensigtningen. Smart mikrofonforstærker til aflytning på lang afstand

Ved at "ombygge" ovenstående smart mikrofonforstærker kan man bygge en forstærker, som kan styre et relæ ved at klappe i hænderne. Jeg har vist to diagrammer herunder, som i princippet kan det samme, men det øverste diagram er bygget til en 8 Ohm højttaler som mikrofon og er yderst følsom. Det underste diagram viser en forstærker med en indgang for en Electra mikrofon. For dem begge gælder, at højttaler og Electra mikrofon ikke må være monteret på PCB, hvor alle de andre komponenter er monteret. Det vil give selvsving og relæet vil stå og "klappe". Men det er vigtig, at ledningerne er korte og helst snoet. En anden mulighed er at bruge et skærmkabel. En kort beskrivelse af signalvejen gennem forstærkerne. Højttaleren optager lyden og er koblet til Base på Q1 der danner en differential kobling med Q2. Herfra sendes lyden videre til IC1A. Electra mikrofonen optager lyden og er DC koblet til IC1A non-inverting indgang. Herefter er signalvejen ens for begge forstærker. Lyden med højttaler som mikrofonen forstærkes 3000 gange eller 70dB. Forstærkningen fremkommer således. Indstil P1 til 20K Ohm således at P1 + R8 giver 30K Ohm. Av = 1 + ((P1+R8)/R6) = 1 + (30K/10) = 3001 gange. I dB er det 20*log3001=70dB. Så kan du selv udregne min og max forstærkningen, når P1 er 0 Ohm og 50K Ohm. Lyden med Electra mikrofonen forstærkes 151 gange eller 43,5dB. Forstærkningen fremkommer således. Indstil P1 til 120K Ohm således at P1 + R3 giver 150K Ohm. Av = 1 + ((P1+R3)/R2) = 1 + (150K/1K) = 151 gange. I dB er det 20*log151=43,5dB. Så kan du selv udregne min og max forstærkningen, når P1 er 0 Ohm og 470K Ohm. Til disse forstærker er der brugt en IC LM358 som har to forstærker, men ingen compension indgang Pin 5 og Pin 8. Derfor er den øvre grænsefrekvens sat på en anden måde. En kondensator på 100pF er monteret parallel over tilbagekoplingsmodstandene P1 og R3 (R8). Den sætter begrænsningen til 10KHz og forhindre RF til næste kreds. Nedre grænsefrekvens ligger omkring 30 Hz. IC1A styrer forstærkningen i første trin. Dioderne D1 og D2 fungere som en halvbølge spændingsdobler og bevirker at lydsignalet omdannes til en DC spænding over kondensatoren C4 (C5) 2,2uF, som er direkte proportional med lydniveauet. Denne DC spænding føres videre til næste forstærker IC1B Pin 5, som er en comperator. En spændingsdeler bestående af R5 (R11) 10K og R5 (R12) 2,2K giver på Pin 6 ca. 1,5 volt ved en forsyningsspænding på 9 volt. Den reelle spænding på IC1B er kun 9 volt minus spændingsfaldet over D3, som er 0,6 volt, altså 8,4 volt. Når spændingen over C4 (C5) 2,2uF overstiger disse 1,5 volt, går udgangen Pin 7 "High" og det bevirker at Q1 (Q3) går i On. Relæet får strøm og trækker, dermed går relæet i stilling NO. Her er en forklaring måske nødvendig. Betegnelsen NO betyder normalt åben (Normally Open) og NC normalt lukket (Normally Closed) og C fælles (Common). Så hvis et camera (blitz) var tilsluttet til NO, vil det udløse en optagelse. Q1 (Q3) forbliver ON sålænge spændingen på Pin 5 er over Pin 6 på 1,5 volt. Fordi trin IC1A har stor forstærkning og med "Diode Pump" dioderne D1 og D2 har kredsløbet en hurtig respons tid. Men udløbstiden (Relay On) tager ca. 3 sekunder, som er bestemt af C4 (C5) 2,2uF og R4 (R5) 1M Ohm samt hysteresis i LM358. (2,2u * 1M = 2,2 sec). Udløbstiden kan gøres længere ved at ændre på disse værdier. Ønskes en udløbstid på 30 sec ændres C4 (C5) til 10uF og R4 (R5) til 3,3M Ohm. Modsat hvis udløbstiden ønskes nedsat til 1 sec ændres C4 (C5) til 1uF og R4 (R5) forbliver uændret 1M Ohm. Indløbstiden (Relay Off) kan ændres ved at ændre på spændingsdeleren R5 (R11) og R6 (R12). Forøges R6 (R12) hæves spændingen på Pin 6 og indløbstiden forøges. Dioden D4 over relæet skal beskytte Q1 (Q3), når relæet afbryder - Back EMF. Diode D3 beskytter kredsløbet, hvis forsyningsspændingen vendes forkert. Kredsløbet trækker med en 9 volt spændingsforsyning fra 5mA til 10mA i Off og fra 30mA til 40mA i On, afhænger af det benyttede relæ. Sound Activated Relay

For at fuldende projektet mangler der nu en Time Delay mellem IC1B og transistoren Q1 (Q3). Jeg har fået oplyst, at tiden skal kunne indstilles mellem 0 sec og 1 sec. Det skulle være til at løse med en 555 timer. Kredsløbene herunder vil jeg bygge videre på. Det skal bemærkes, at timer LM555 skal trigges med en negativ gående puls, så udgangen på LM358 Pin 7 skal laves om fra at gå "High" til at gå "Low". Det ses senere på det endelige diagram, hvor Q1 BC557B er indsat mellem IC1B og IC2. To trins Time Delay med LM555 for relæ og SCR.

Kredsen skal også have noget at leve af, så en strømforsyning skal der til. Jeg har valgt en reguleret 12 volt enhed, der giver brugeren en stor valgfrihed med at vælge en anden kilden. Kredsen LM317 kan afgive 1,5A i området 1,2V til 37V. Den skal indstilles med potentiometer P4 til at give 12 volt. Derfor må kilden være mindst 12 volt plus spændingsfaldet over LM317 samt dioderne i brokoblingen, 12 volt + 1,25 volt + 1,5 volt ~ 15 volt. Der er valgt en brokobling uden de viste kondensatorer mod modulationsbrum. De er kun nødvendige i RF kredsløb. Transformatoren er sikret med sikringer på begge sider - Primær og Sekundær. En købt 230VAC/12VDC min. 150mA strømforsyning kan også bruges, hvis du ikke er fortrolig med 230VAC. 12 volt strømforsyning til kredsen med Gerth trafo 304.15

Nu skal enhederne blot tilpasses hinanden, sættes sammen til én enhed og afprøves Herunder findes løsningen Akustisk blitzudløser med tidsforsinkelse og mikrofon indgang blev så løsningen

Den endelige løsning ses overfor på diagrammet. Enheden er lavet på et "fumlebrædt" og virker helt efter hensigten. Der er skrevet mangt og meget om de forskellige enheder hver for sig, så hermed et resume over diagrammet med relæ udgang. SCR udgang vil også blive afprøvet. En electret mikrofon blev valgt på grund af enkeltheden og den gode performans. Nedre grænsefrekvens er 72Hz og øvre grænsefrekvens er 6,4KHz ved max gain (48dB) og 53KHz ved min gain (30dB). Ved average gain (42dB) er øvre grænsefrekvens 12,7KHz. Udløbstiden, bestemt af R4 og C5, er sat til 0,5 sec. Det er den samme tid for RLY1's holdetid, der er bestemt af R14 og C15, T = ln(3)*R14*C15 = 0,516 sec. Forstærkeren IC1A og komparatoren IC1B er en dobbelt OP forstærker, der ovenfor var angivet til LM358, men blev udskiftet med en TL082, da det viste sig, at LM358 var ustabil. Når enheden er i "Stand By", det vil sige ingen "Lyd", måles de angivne spændinger på IC1. Ved en "Lyd" skifter Pin 7 fra 1,3V til 11V og får Q1 i Off. Derved skifter spændingen på Collector fra 12V til 0V. Denne negative triggerpuls ind på Pin 2 får IC2 til at sende en triggerpuls ud fra Pin 3 efter en hvis tid. Tiden er bestemt af modstandene P3+R10+R11 samt kondensatorerne C10 og C11. Der er valgt tider fra 0,01 sec til 3 sec i to trin med omskifter S1. Når IC3 får denne forsinket triggerpuls ind på Pin 2, vil Pin 3 gå "høj" og trække relæet og holde det trukket i en hvis tid. Tiden er bestemt af R14 og C15, her 0,5 sec. Jeg har brugt et 12V Reed Relay HE721C1200 fra skuffen til forsøgs opstillingen, som iflg. datablad har 500 Ohm i spolemodstand og kan arbejde i området 8V til 22V. På diagrammet er angivet et 5V Reed Relay 7212-L 5V, som iflg. datablad har 500 Ohm i spolemodstand og kan arbejde i området 3,75V til 14V. Indsættes R15 med 200 Ohm får man 5V over relæet og der trækkes 10mA ud af Pin 3 på IC3. Brug derfor en type af 555, som kan give min 20mA ud. Jeg bruger altid IC sokler i mine printkort, så relæet skal indsættes i en 14 Pin sokkel, hvor Pin 3, 4, 5, 10, 11 og 12 tages ud, da der ikke er lavet huller i printet til disse Pin's. Vær opmærksom på, at der er et "falsk" hul mellem Pin 6 og J1 i den lodrette bane. Det er Pin 5. Programmet laver automatisk et lille hul i banerne, selv om hullet er sat til 0 mm. Når Pin 3 Out på IC3 går "høj" er spændingen 10,6V, efter LED2 er spændingen 7,6V. Diode D3 bevirker at IC3 aldrig vil "se" en negativ spænding på Pin 3 Out, men spændingsfaldet over dioden er 0,6V og relæet får kun 7V. Det er for lidt til et 12V relæ og for meget til et 5V relæ. Men mit relæ til 12V virker trods alt. Jeg har ikke afprøvet enheden med et 5V relæ endnu. På PCB er der gjort plads til en modstand R15, hvis det skulle vise sig at blive nødvendigt. Der trækkes ca. 10mA fra Pin 3, så modstanden bliver R15 = 2/0,01 = 200 Ohm. D7 og C16 er også med til at beskytte IC3 for EMF. Arrangementet er også med til, at relæet ikke "hænger" eller "klapper". Det viste sig, at jeg måtte indsætte en modstand R19 på 2,2 K Ohm i serie med min blitz, for ellers "fyrede" den blot løs, når relæet sluttede kontakt. Jeg har ingen forklaring herpå, men nu virker det. Jeg tror man kan finde løsningen her. Relækontakterne "svæver" i forhold til ground, hvis man ønsker Common forbundet til ground indsættes Jumper 8. Der er lavet 2 udgange for blitz trigger, en udgang (R) med en serie modstand på 2,2K og en udgang (0) uden modstand. Akustisk blitzudløser med tidsforsinkelse på fumlebrædt og enheden virker perfekt efter hensigten Enheden aktiveres ved et klap i hænderne og den røde LED lyser op de sekunder, som tidsforsinkelsen er indstillet til. Derefter slukker den og blitzen affyres. Det er her symboliseret med den blå LED, da jeg ikke kan tage et billede direkte mod blitzen. Det skal lige nævnes, at ved opstart går enheden i "Activ Mode" først, for så derefter at vende tilbage til "Passiv Mode", indtil den opfanger en "Lyd". I "Passiv Mode" bruger enheden 26mA og i "Activ Mode" 36mA. Jeg har valgt, at min enhed skal forsynes med 12VDC fra 230VAC. Strømforsyningen er vist på diagrammet ovenfor. Er du usikker på at lave en strømforsyning selv, kan du købe en standard 230VAC til DC strømforsyning på 12 volt og 150mA. Tilslut plus 12VDC til TP1 og minus til GND. Du finder selv ud af, hvordan det skal gøres, men husk så at komponenterne i strømforsyningen ikke skal bruges. Blitzen tilsluttes enheden med en Hama Blitzkabel Winkel nr. 697x, hvor x står for meter. Kablet klippes over, og den ende med hun-stikket bruges. Der monteres et DC-stik hun ø:2,1mm / Ø:5,5mm, som passer til DC-stik HEB 21 på indgangen i enheden.

PCB'en her er velegnet til indbygning i Teko Enclosure Model 10005.9 Black.

PCB for Enclosure TEKO Snap Design Model 10005.9

PCB aptering: Beskrivelsen herefter er almen gældende for alle PCB. Montering af enhedens komponenter er blot et spørgsmål om placering af alle komponenter i overensstemmelse med PCB Top Overlay og Materialelisten. Når alle komponenter er monteret og enheden afprøvet og fundet i orden, skal undersiden først renses for fluss midler (lodde harpiks) inden den lakeres med en transparent beskyttelseslak Plastik 70, som isolerer, beskytter og forsegler loddesiden af printet. Det bedste rensemiddel er isopropyl alkohol fra Matas. Der findes en PCB Cleaning 101 hjemmeside på engelsk. Montering af PCB foregår efter følgende princip, de laveste komponenter monteres først, d.v.s. jumper, små dioder, modstande, små kondensatorer, LED, transistorer, IC eller IC sokler, sikringer, klemrækker, trimmer, potentiometer, høje radiale el. lytter og nettrafo. LED monteres på frontpladen så man kan se, om enheden er i On eller Off. Til de, som ikke er så bekendt med elektronik, vil jeg blot sige: Der er nogle komponenter, som skal vendes korrekt - dioder, transistorer, IC, el. lytter, og nettrafo. De andre passive komponenter - modstande og kondensatorer, kan isættes vilkårligt, MEN vend modstandene ens, så farvekoden læses ens på alle lodrette samt alle vandrette modstande. Vend også kondensatorerne ens m.h.t. teksten. Det letter senere fejlfinding. Aksiale el. lytter vendes med påskriften opad, så værdien kan aflæses under et service tjek.

LÆS DENNE ANSVARSFRASKRIVELSE: Du er velkommen til at bygge denne akustiske blitzudløser efter diagrammet og mit PCB udlæg, men du skal ikke forvente hjælp, hvis det går "galt". Kredsløbet anvender potentielt dødelige niveauer af spænding og strøm fra 230VAC nettet. VÆR FORSIGTIG! Hvis du ikke er sikker på, hvad du gør, især når det kommer til kredsløb med strøm fra 230VAC. DET ER DIT ANSVAR: At hente hjælp, at forlade projektet, ikke komme til skade, ikke bygge sjusket kredsløb, ikke såre andre, ikke starte brande. Denne information stilles til rådighed som en service til enhver person. Et hvert ansvar for sikker og korrekt anvendelse for disse kredsløb fraskrives.

one.com