Zeitmessgerät für Kameraverschlüsse

 

        

Wer kennt die Situation auch? Gerade hat man eine mechanische Kamera, wo auch immer erworben…

Der Verkäufer schreibt dann vielleicht…Verschlusszeiten klingen plausibel, auch lange Zeiten laufen ordentlich ab...

Mal abgesehen davon, daß das menschliche Gehör durchaus in der Lage ist, die Belichtungszeit von 1 Sekunde akustisch von 1/100 Sekunde zu unterscheiden, ist es für die richtige Belichtung eines Filmes auch von Bedeutung, wie lang die mechanischen gebildeten Belichtungszeiten nun wirklich sind.

 

Kamera Verschlußzeitmessgerät mit Laptop zur Auswertung

 

Die über Hemmwerke gesteuerten Verschlüsse der mechanisch gesteuerten Kameras, unterliegen verschiedenen Stör-oder Toleranzfaktoren. Neben dem vielleicht offensichtlichsten Verzögerungsgrund der Bewegung, nämlich verhärteten Schmierstoffen, existieren auch noch Verschmutzungsprobleme, Ermüdungserscheinungen in diversen Federspannungen oder vielleicht auch nur das Problem von versuchter Reparatur und missglückter Justage des Verschlusses.

Mittlerweile existieren ja im Internet für fast alle mechanischen Kameras mehr oder weniger detaillierte Reparatur- und Justageanleitungen. Vielfach fehlt aber einfach eine Messmöglichkeit, um die eingestellten mechanischen Verschlusszeiten zu überprüfen.

Generell gibt es bei den 2 gebräuchlichen Verschlusstypen, Zentral- und Schlitzverschluss, natürlich verschiedene Wirkprinzipien. Um absolut exakte Messwerte  der effektiv wirksamen Verschlusszeiten (vor allem bei Zentralverschlüssen) zu erhalten, wäre es notwendig, eine Lichtmengenmessung auf der Filmebene bei konstanter und genormter Beleuchtungsstärke durchzuführen. Hier müsste dann über entsprechende Differenzialfunktionen aus der gemessenen Lichtmenge die effektive Belichtungszeit rückwärts errechnet werden. Nach diesem Prinzip arbeiten einige professionelle Geräte.

Der Aufwand hierfür ist für ein Eigenbauprojekt sehr hoch, unter anderem sind die Normlichtquelle und deren optische Justage schwierig für ein Universalgerät zu realisieren.

Eine preiswerte und für die Praxis vollkommen ausreichende Alternative (vorzugsweise für Kameras mit Schlitzverschluss) ist die zeitliche Messung des durch die Kameraverschlusszeit begrenzten Lichteinfalles auf ein entsprechendes Fotoelement.

 

Projektrahmen

Der Gesamtpreis für den Selbstbau des Verschlusszeitenmessgerätes soll deutlich unter dem kommerzieller Geräte bleiben. Es sollen mehrere universelle Funktionen zur Zeitmessung bereitgestellt werden

 

  • Zählung einer quarzgenauen definierten Impulsfolge über angeschlossenen externen Universalzähler
  • Möglichkeit, über den Soundkarteneingang eines Computers die vom Kameraverschluss gesteuerte Taktung einer kurzen Impulsfolge, grafisch mittels geeigneter Freeware, auf dem Computerdisplay zeitlich darzustellen.
  • Optische Triggerschaltung (vom Verschlussablauf längenabhängiger 1-Impuls) zum Beispiel für Speicher-Oszilloskope

 

Wegen den VDE-Bestimmungen soll das Messgerät mit Batterien betrieben werden.

Vertikale und Horizontale Justagemöglichkeiten der Messanordnung zur Anpassung an die verschiedenen Kameragehäuse sind vorteilhaft.

Sämtliche für das Projekt erforderliche Materialien sollen möglichst allgemein erhältlich und mit heimwerkerüblichen Geräten bearbeitbar sein.

Die erforderliche Steuerelektronik soll mit wenigen preisgünstigen Standardschaltkreisen realisiert werden, damit auch eine vielleicht notwendige Reparatur einfach möglich ist.

 

 

Mechanischer Aufbau

Das Gerät wird auf einer stabilen Grundplatte (Holz, OSB- oder MDF-Werkstoff realisiert)

Die optische Torschaltung, als Lichtschranke realisiert, sitzt auf horizontal- und vertikal verschiebbaren Trägern und Winkeln. Dadurch können Abstand und Höhe von Lichtquelle zum Empfangssensor (Fototransistor) entsprechend dem zu testenden Kameragehäuse verschoben werden. Im einfachsten Fall kommt man ohne horizontale Schienen aus, da die Träger dann mit Holzschrauben an der entsprechenden Stelle auf dem Grundbrett fixiert werden. Flexibler ist die Konstruktion, falls man mit Metall- oder Plastikschienen zur Verstellbarkeit arbeitet.

 

Schematischer Aufbau

 

Die Lichtquelle wird mittels eines roten Laser-Pointers (den gibt es komplett fertig für sehr wenig Geld) realisiert. Hintergrund dieser Variante ist der gebündelte Laserstrahl welcher im Durchmesser geringer als der kleinste (beim Schlitzverschluss durch die Verschlussrollos gebildete) Spalt ist.  

 

 

Laserpointer als Lichtquelle
Laserpointer als Lichtquelle

 

Zur Befestigung wird dieser Laser-Pointer einfach in eine passend dimensionierte Bohrung auf der vertikalen Holztrageplatte eingepresst. Bitte diese Bohrung exakt senkrecht, z. Bsp. mittels Ständerbohrmaschine, herstellen. Ansonsten bekommt man Probleme mit der Lichtstrahl-Parallelität.  

 

Laserpointer als Lichtquelle
Laserpointer wird in Lichtschranke eingepresst

 

 

Der Laser-Pointer hat meistens nur einen Drucktaster zum Einschalten. Da man bei der Arbeit mit dem Verschlusszeitenmessgerät aber vielleicht beide Hände braucht, empfehle ich einen kurzen Kabelbinder über den Betätigungsknopf zu legen und moderat (ohne den Taster durch Druck zu betätigen) anzuziehen. Durch Drehen des Kabelbinders wird dann der Taster entsprechend permanent betätigt. Diese Idee stammt nicht von mir, sondern aus dem Internet.

Die Empfangsseite der Lichtschranke wird durch einen, gleichfalls auf der Trägerplatte eingepressten, Fototransistor realisiert. Auch diese Bohrung soll exakt senkrecht verlaufen. Bitte vorher die Elektroden des Fototransistors mit den erforderlichen Anschlussdrähten kontaktieren.

 

Ansicht von oben

 

Die Lichteintrittspupille (Linse) des Fototransistors ist relativ groß dimensioniert. Um keine Fehlmessungen durch das Umgebungslicht zu produzieren, ist es vorteilhaft, die optisch wirksame Fläche des Transistors mit einer Blende zu versehen. Diese realisiert man am einfachsten mit einem Stück belichteten Schwarz-Weiß-Film (Anfang oder Ende, Hauptsache möglichst lichtundurchlässig). In das Stück Film wird mittels einer Stecknadel ein kleines Loch gestochen, diese Blende wird mit schwarzem Klebeband zentrisch über dem Fototransistor auf der Trägeplatte befestigt. Dazu einfach den Laser-Pointer einschalten und entsprechend dem roten Lichtstrahl die Blende zentrieren. (Deshalb sollen Empfänger und Sender achsparallel montiert sein …)

 

Ansicht von vorn

 

Elektronische Steuerung

Die gesamte Schaltung ist mit Standard-Schaltkreisen und diskreten Bauelementen realisiert. Sie ist in einem kleinem Plastikgehäuse auf einer Universalleiterplatte untergebracht.

Kernstück ist eine Lichtschranke, gebildet durch ein kleines Laserlicht und einem normalen Fototransistor vom Typ BPY62. Der zwischen Laser-Lichtquelle und Fototransistor ablaufende Kameraverschluss steuert einen entsprechenden Analogschalter welcher wiederum eine bestimmte Anzahl von Zeitimpulsen zu 100 ns (bei Verwendung eines 10 MHz-Quarzes) zum angeschlossenen externen Zähler am Ausgang Out3 durchschaltet. Natürlich reicht auch ein 1 MHz-Quarz vollkommen aus, für die benötigte Genauigkeit können auch noch niedrigere Impulslängen verwendet werden. Weiterhin wird durch die Lichtschranke ein zweiter Analogschalter getriggert, welcher eine interne Rechteckschwingung von ca 16 kHz für die Zeit des Verschlussablaufes über den Ausgang Out1 zum Eingang einer Soundkarte am Computer durchschaltet. Durch Aufzeichnung dieses Tonbursts (Tonfolge) über den Soundkarteneingang als Audiodatei lässt sich am PC genau die Öffnungszeit des Kammeraverschlusses erkennen. Dabei sollte die maximale Samplerate der Soundkarte eingestellt werden, damit verbessert sich die Auflösung der Zeitsignales (Tonburst) in der Auswertung. 

 

Auswertung mit Soundkarte bei Verschlußzeit von 1 Sekunde

 

Auswertung mit Soundkarte bei Verschlußzeit von 1/125 Sekunde

 

Auswertung mit Soundkarte bei Verschlußzeit von 1/1000 Sekunde

 

Natürlich braucht die preiswerte eingebaute Soundkarte entsprechend dem internen PCM Sample-Algorithmus etwas Einschwingzeit, für eine Beurteilung der Verschlussablaufzeit ist diese Methode jedoch hinreichend genau. Als weitere Steuerung wird die Möglichkeit der Triggerung eines Speicheroszillographen für die Zeit des Verschlussablaufes realisiert. Am Ausgang Out2 liegt für die Zeit des Verschlussablaufes +5V Potential, ansonsten Massepotential. Diesen Ausgang kann man dann auch für eine Zeitmessung über eine RS232-Schnittstelle am Computer nutzen. Ein moderner Fototransistor schaltet schnell  genug, um bei den üblichen Kameraverschlusszeiten bis maximal 1/8000 Sekunde keinen erheblichen Fehler zu produzieren. Die Verzögerungszeiten beim Einschalten der Lichtschranke werden in guter Annäherung beim Ausschalten kompensiert.

 

Stromlauf Zeitmessung Verschlusszeit
Stromlaufplan für das Verschlusszeitmessgerät

 

 

Stromversorgung

Aus Sicherheitsgründen wird das Verschlusszeitenmessgerät mit einer 9V Batterie (Monoblock) versorgt. Die Spannung wird intern über einen kleinen Festspannungsregler auf +5V stabilisiert. Die gesamte Schaltung hat im Ruhezustand einen Stromverbrauch von 10mA, beim Durchschalten der Lichtschranke und Triggerung der Analogschalter werden es ca. 22mA Betriebsstrom. Damit ist die Batterielebensdauer ausreichend lang. Nach Benutzung sollte man den Batterieschalter entsprechend ausschalten, also auf die Betriebs-LED achten.

Die Laser-Lichtquelle funktioniert über ins Gehäuse integrierte und austauschbare Knopfzellen.

 

 

 

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