Backstage: Funkauslöser Nr. 1

[11.04.2004]
Diese Seite habe ich am 13.05.2007 von meiner anderen Website "doktor-markuse.de" hierher übernommen, da ich
den Inhalt auf doktor-markuse.de demnächst einstampfen werde.

Die übernommenen Texte sind leicht an das Schema hier auf www.gismeth.de angepasst worden, inhaltlich aber nicht verändert.
Ich wünsche viel Spaß beim lesen.

Funk-Fernauslöser für Minolta Dimage D7/xx und A1

Es war mal wieder basteln angesagt...

Den Kabel-Fernauslöser für die Minolta Dimage 7/Hi / A1 und kompatible Modelle habt Ihr auf meiner Seite sicherlich schon gesehen.


Nun ist es so, daß sich meine Kamera bereits seit 5 Wochen bei Minolta in der Reparturabteilung befindet [heute = 11.04.2004]. Eigentlich sollte ich das gute Stück nach einer Garantiereparatur ja wieder in den Händen halten (Objektivtubus hatte sich gelockert), aber nachdem die Kamera wieder zurückgesendet wurde, ging gar nichts mehr -> Transportschadem. Hmpf! Und gleich wieder abschicken :-(

Na ja, und was macht man so in der kameralosen Zeit? Nase bohren? Ja, auch. Langweilen? Nö, bestimmt nicht! Äh, na dann aber basteln? Bingo!

Anm.: Irgendwie beneide ich ich mich gerade selbst [13.05.2007]. Vor drei Jahren hatte ich ja noch echt ne menge Zeit und Elan. Heute bin ich "schlag-alle", wenn ich von der Maloche komme und hab dann noch ne Menge anderer Dinge zu erledigen. :-(

Diesmal wollte ich den Aktionsradius meines Fernauslösers erweitern, da ich z.B. auch Fotos von Vögeln am Futterplatz in unserem Garten schiessen möchte. Die Angsthasen fliegen aber sofort wieder weg, wenn sich Mensch dem Futterplatz nähert.

Also, was bleibt mir da übrig? Das Kabel am Fernauslöser verlängern? Ja, geht schon, aber das muß dann erst mühsam durchs Fenster nach draußen gelegt werden und sonderlich handlich ist so eine Rolle mit 20 Metern Kabel auch nicht. Also muß es ein Funk-Fernauslöser sein.

Hey, klasse! aber wo bekommt man so ein Ding her? Gar nicht, hier ist selbstbauen angesagt. Und wieder holte ich mir im (übrigens weltbesten und freundlichsten Minoltaforum ;-) ) D7-Userforum Anregungen zu meinem neuen Projekt.
Ah, das hat zum Beispiel jemand eine Funk-Klingel zum Fernauslöser umgebaut, gute Idee. Fortan war ich auf der Suche nach etwas "funkigem", was nicht viel kosten sollte. Ich hatte bei ebay einige Funk-Klingeln unter Beobachtung. Aber so richtig überzeugten die mich nicht, so daß ich lieber anderweitig weitersuchte.

Irgendwann entdeckte ich dann bei meinen Streifzügen durch diverse low-budget-Märkte ein richtig "billiges" Funk-ferngesteuertes Spielzeugauto. Warum billig in Anführungszeichen steht? Nun ja, das Auto fährt vorwärts und links-rückwärts - und das auch noch mit voller Absicht. Na super, was für ein Spaßfaktor! Die Kids lassen die Kiste bestimmt nach 15 Metern stehen und treten lieber in den örtlichen Meditationskurs ein, das ist spannender (wenn sie nicht gar auf das Auto eintreten). ;-)

Wie dem auch sei, jedenfalls kaufte ich mir dieses Auto ohne zu wissen wieviel Aufwand ich noch hineinstecken müsste, um die Elektronik an die Kamera anzupassen.

Der "Teilelieferant":

 

Hier oben seht Ihr den "Miniflitzer" :-)
Erstaunlicherweise fiel es mir emotionell nicht sonderlich schwer das neue Teil sofort zu zerlegen und sogar zu zersägen, um einen brauchbaren Batteriekasten zu erhalten. Okay, den Batteriekasten habe ich im "Endprodukt" nicht benötigt, aber er leistete mir beim Umbau der Elektronik gute Dienste.

Jetzt ging es darum die ausgebaute Platine zu erforschen und zu bestimmen, wie und wo man dort am besten eine Schaltungs-Verbindung zur Kamera realisiert.
Hier erst mal das Herzstück des Spielzeugautos:

Die Empfängerplatine mitsamt der kompletten Motorsteuerung:

 

Die Steuerung des Autos beschränkt sich bei diesem -äh- Spielzeug auf das Umschalten der Motor-Richtung bzw. das Ausschalten des Motors.

Drückt man den linken Knopf der Fernsteuerung (F), dann dreht der Elektromotor des Autos rückwärts, drückt man den rechten Knopf (A), dann dreht er vorwärts. Wird kein Knopf gedrückt, dann...? Na...? Richtig: ist der Motor aus. :-)

Die eigentliche Funktion des Autos links-rückwärts zu fahren haben unsere chinesischen low-budget-Produzenten so umgesetzt, daß die Vorderachse des Autos auf der rechten Seite beweglich angebracht ist, so daß die Achse beim Rückwärtsfahren sich so verschiebt, daß das Auto einen Bogen fährt *ROTFL*. Okay, dies hat nun aber nichts mit der weiteren Funktion der Schaltung zu tun. :-)


Übrigens das F und A stand vorher nicht auf Fernsteuerung, sie beschreiben jetzt die Kamerafunktionen Fokus und Auslösen. Es ist zwar schon eine ganze Weile her, daß ich aktiv mit Elektronik zu tun hatte und der "Superelektroniker" war ich auch nie, aber hier konnte nach kurzer Zeit eine Bestimmung der Baugruppen erfolgen. Glücklicherweise kommt mir bei dieser Platine die Motorsteuerung so entgegen, daß ich keine externe Kopplungsbauteile zur Ansteuerung der Kamera benötige - juhu! :-)


Funktionsweise der Fernauslöserbuchse an der Kamera:

Hier links ist die Remote-Buchse der Minolta-Kamera zu sehen.

Im Endeffekt muß folgendes passieren, um die Kamera mit der Fernbedienung zu steuern:
Beim Druck auf Fernsteuerknopf "F" muß Pin Fokus der Kamera mit Pin GND (minus) verbunden werden.
Beim Druck auf Fernsteuerknopf "A" müssen Pin Fokus und Pin Auslöser der Kamera mit GND verbunden werden.


Funktionsweise der Empfängerplatine:
Aber nun zurück zur Platine. Folgende Funktionsgruppen befinden sich darauf:

Die Signale der Fernsteuerung werden durch den Empfangskreis aufgenommen. Die Fernsteuerung sendet im 40 MHz-Bereich. Ob nun Amplitudenmoduliert oder Frequenzmoduliert kann ich nicht sagen.

Die Dekodierung der Steuersignale findet im "Super-Chip" statt (*brüll* :-D ). Hier werden die aufmodulierten Steuerfrequenzen ausgewertet und die Motorsteuerung entsprechend angesteuert.

Die Ansteuerung des Motors: Die Transistoren T1 und T2 werden direkt von zwei Ausgängen des Dekodierers angesteuert. Diese wiederum steuern gegenpolig die Transistoren T3/T4 und T5/T6 an, welche die Batteriespannung direkt an den Motor durchschalten.

 


Die Motorsteuerung legt die beiden Pole des Elektromotors jeweils gegenpolig direkt auf Masse (-) bzw. Plus (+) der Stromversorgung. Kommt kein Steuersignal, dann liegt an den beiden Motoranschlüssen gleiches Potential an, so daß der Motor steht.

Als mechanisches Ersatzschaltbild würde die Ansteuerung ungefähr so aussehen:



Die Versorungsspannung liegt dabei unten an den gelben Kontaktstellen an und fließt jeweils über den Schalterkontakt (rot) zum Motoranschluß.

Ein Druck auf den linken Knopf der Fernsteuerung "verschiebt" den Schalter nach links (so wie jetzt in der Zeichnung). Der rechte Knopf der Fernsteuerung würde die roten Schalterkontakte nach rechts verschieben, so daß (+) rechts und (-) links zum Motor geleitet werden. (Der Fall, daß kein Knopf gedrückt wird kann mit diesem mechanischem Schaltbild zwar nicht 100%ig abgebildet werden, aber es reicht wenn man sagt der Schalter würde in der Mitte stehen und gar keine Pole miteinander verbinden).

Meine Idee war es jetzt die Motorsteuerung so zu "kastrieren", daß die beiden Motoranschlüsse wechselseitig nur noch mit Masse (-) verbunden werden und ich die beiden Steuertransistoren für die Polung auf Plus (+) deaktiviere. Somit würde ich pro Motoranschluß je einen Schaltvorgang gegen Masse erreichen. Dazu hätte ich die beiden mittleren der vier Transistoren (T4 und T5) auslöten müssen.Das habe ich dann aber doch verworfen, denn die beiden unnützen Transistoren verhelfen dem Fernauslöser zu einem neuen feature. :-)
Wenn ich die von T4 und T5 kommende Spannung einfach vom Motoranschluß trenne und sie statt dessen für die Ansteurung von zwei LEDs benutze, dann kann ich damit den jeweiligen Schaltzustand des Fernauslösers optisch durch eine LED anzeigen lassen.Die geänderte mechanische Motorsteuerung würde dann so aussehen:



Der jeweilige Plus-Strang zum Motoranschluß ist hier unterbrochen und es sind zwei neue Anschlüsse für die beiden LEDs dazugekommen (orange).Die genaue Verschaltung der Motorsteuerung an die Kamera und die LEDs sieht im mechanischen Ersatzschaltbild so aus:



Anm.: Die gestrichelte Linie an den LEDs ist mit dem Minuspol der Versorgungsspannung verbunden. Ich wollte nur nicht quer über die Zeichnung malen :-)

Ganz so einfach ist die Verschaltung in der Praxis allerdings nicht.
Die LEDs müssen z.B. noch Vorwiderstände bekommen und es muß dafür gesorgt werden, daß beim Aktivieren des Kontaktes "Auslösen" der Kamerakontakt "Fokus" gleichzeitig mitaktiviert wird.
Dies erreicht man, indem man die Kamerakontakte "Fokus" und "Auslösen" mit einer Schottky-Diode verbindet. Die Diode sorgt dafür, daß bei geschlossenem Auslösen-Kontakt über sie auch die Verbindung Fokus zu Masse (-) erfolgen kann. Anders herum verhindert sie durch ihre Sperrfunktion in Gegenpolung, daß bei geschlossenem Fokus-Kontakt eine Verbindung Auslösen zu Masse (-) entstehen kann.

Die Schaltbilder zur Verdeutlichung sehen so aus:

  
[Verschaltung der Diode / Stromfluß bei Fokus / Stromfluß bei Auslösen]


Umbau der Empfängerplatine:
So, nun aber endlich zum praktischen Umbau der Platine.

Das Auftrennen der Verbindung von T4 / T5 zum jeweiligen Motoranschluß erfolgte an den beiden Plus-förmigen Leiterbahnen (im roten Kreis). Hier habe ich mit einem Dremel einfach die Verbindung weggefräst (die gelbe Markierung). Die Diode habe ich auch gleich an die verbliebenen Motoranschlüsse gelötet.

 
[Anm.: Die Diode muß anders herum eingezeichnet werden - leider habe ich das Originalbild nicht mehr, um das zu korrigieren :-(]

Das gelbe und grüne Kabel, die im rechten Bild über der in Schrumpfschlauch verpackten Diode, gehen direkt an den Pluspol der beiden Leuchtdioden (LEDs). Der Minuspol beider LEDS geht dann gemeinsam über einen 56 Ohm Widerstand zur Masse an der Platine (rechtes Bild: oranges Kabel, links oben).

Da hier immer nur eine LED zur selben Zeit leuchtet, konnte ich auf einen zweiten Widerstand verzichten und habe eben nur diesen einen in die gemeinsame Masseleitung gelegt. Den Widerstandswert habe ich experimentell ermittelt. Er ist recht klein gewählt, aber ich wollte, daß die LEDs sehr hell leuchten, damit ich auch bei weiter Entfernung sehen kann, ob die Kamera ausgelöst hat.

Erster Test ohne Kamera:
Dann habe ich das erste mal einen Schaltversuch durchgeführt und mittels der LEDs geprüft, ob die Plus-Spannung geschaltet wird. Die LEDS leuchteten schon mal korrekt. Jede nur dann, wenn der entsprechende Knopf an der Fernsteuerung gedrückt wurde.
Danach habe ich die beiden Motoranschlüsse mit einem Digitalmultimeter (Piepser) geprüft, um zu sehen, ob auch sie korrekt gegen Masse durchgeschaltet werden. Das Schalten der einzelnen Motor-Anschlüsse Fokus und Auslösen klappte wunderbar. Ich testete das ganze danach noch einmal mit einer kleinen Glühlampe und einer 3 Volt Batterie - auch hier keine Probleme.

Nun gut, Glühlämpchen und Piepser sind eine Sache, meine Minolta D7/Hi eine andere.
Leider kann ich heute noch nicht sagen, ob das alles auch an der Kamera funktioniert, da ich diese zum Zeitpunkt der Texterstellung noch immer nicht zurück habe. Am Ende dieses Textes werdet Ihr aber sicherlich einen nachgeschobenen Praxistest finden. :-)

Ein passendes Gehäuse finden:
Also, die Elektronik funktioniert (theoretisch). Jetzt ging es nur noch darum ein passendes Gehäuse zu finden.
Hmmm, warum eigentlich ein eigenes Gehäuse? Ich habe doch den selbstgebauten Kabelfernauslöser... und der hat mehr Luft als alles andere in seinem Gehäuse! :-)

Okay, dann schauen wir doch mal, ob das Empfänger-Platinchen da rein paßt.



Ups, gerade so. Die breite Holzklemm-Vorrichtung, die da zuvor drin war, mußte ich auch reichlich verkleinern. Da ich die Platine mit den mechanischen Schaltern (rechts) nicht in das Gehäuse einkleben wollte, bin ich bei der Holzklemm-Methode geblieben. Funktioniert auch nach der Verkleinerung des Klemm-Hölzchens wunderbar.

Die Selbstbau Batteriehalterung :
So, die Platine paßte schonmal "knirsch" rein. Spätestens jetzt konnte ich mich aber schon mal von der Stromversorgung mittels 3 x AA-Batterien verabschieden. Die passen da nämlich nie im Leben rein. :-) Also habe ich ein bißchen gewühlt im Bastelkeller und zwei 3 Volt Knopfzellen "ausgegraben".
Nun läuft diese Platine im "Original" aber mit 4,5 Volt. Also mußte ich die 6 Volt Spannung der Knopfzellen entsprechend verringern.
Man kann sicherlich ganz tolle Konstantstromquellen bauen oder gleich fertige Chips dafür benutzen, aber ich habe mich für die schnellste und einfachste (dreckigste?) Lösung entschieden: Einen Vorwiderstand in die Versorgungsleitung setzen :-P.

Nach einigem Messen bin ich bei 10 Ohm gelandet.
Okay, jetzt mußte noch eine geeignete Batterie-Halterung her. Und zwar eine, die erstens nicht käuflich ist (denn ich wollte das Ding an genau diesem Wochenende auch fertigbauen!) und zweitens eine, die von den Abmessungen her noch in das Gehäuse paßt.
Kein Problem! Man nehme zwei kleine Platinenstücke, etwas Klebeband, drei Lötperlen und ein wenig Schrumpfschlauch. Das ganze forme man zu so einem Gebilde:



Und fertig ist eine 1A Knopfzellenhalterung. Dieser "Batterieklotz" findet Platz auf dem "Superchip" der Empfängerplatine und wird durch den oberen Gehäusedeckel sanft eingepresst, so daß er nicht wackelt.

So, jetzt mußten nur noch die beiden Motor-Anschlüsse und die Masse (-) der Empfängerplatine mit den Anschlüssen des Remote-Steckers des Fernauslösers verbunden werden. Dazu habe ich die drei Leitungen der Empfängerplatine gleich mit den Anschlüssen der mechanischen Schalter auf der Lochraster-Platine rechts nebenan verbunden.

Ich habe der Schaltung noch eine LED zur Anzeige der Betriebsbereitschaft spendiert. Dieser LED habe ich einen 360 Ohm Widerstand vorgesetzt, da sie nicht so hell leuchten muß wie die beiden anderen. Sie soll ja nur anzeigen, ob der Empfänger eingeschaltet ist oder nicht.
Der Rest war dann nur noch mechanisches Anpassen des Gehäuses.

Es mußten noch Öffnungen gebohrt und gefeilt werden für den Ein/Aus-Schalter, die Betriebs-LED und die beiden LEDs, die den Status der gedrückten Knöpfe signalieren. Der Schalter ist übrigens (wie alles in diesem Fernauslöser) auch in Klemmtechnik eingebaut worden. Und trotzdem hält alles bombenfest.

Deckel drauf, einschalten, testen und... hey, es leuchtet! :-)

 

 

So weit, so gut, jetzt steht aber noch immer der ultimative Test mit meiner Kamera aus. Ich hoffe, daß sie die nächste Woche kommt. Ein bißchen Bammel habe ich ja schon. Immerhin gehe ich mit einer Schaltung an die Kamera, die eine eigene, externe Spannungsquelle besitzt. Ich habe zwar alle Anschlüsse des Remote-Steckers erfolgreich auf Fremdspannungsfreiheit überprüft und theoretisch kann da auch gar nichts schiefgehen, aber trotzdem wird das erste Anschließen und Einschalten des Funk-Fernauslösers mich bestimmt ein wenig bangen lassen. :-/

Für die Interessierten unter Euch hier eine Aufstellung aller verwendeten Teile (die für den Bau des Empfängers notwendig sind):
1 x Ferngesteuertes Spielzeugauto
1 x Kunststoffgehäuse
1 x Platinenrest für die Batteriehalterung
1 x Kopfhörerkabel für die Verbindung Empfänger -> Kamera
1 x Stück 2mm Buchsenleiste + 1 mal 2,54 Buchsenleiste für den Remotestecker
1 x Schiebeschalter zum Ein/Aus-schalten
1 x Schottky-Diode (1N5817)
3 x LEDs
1 x Widerstand 56 Ohm für die beiden LEDs die den Schaltzustand anzeigen
1 x Widerstand 360 Ohm für die LED "Betriebsanzeige"
1 x Widerstand 10 Ohm zum herabsetzen der Eingangsspannung
etwas Litze als Antenne sowie Litze zum Verdrahten und ein wenig Schrumpfschlauch

Die gesamte Schaltung zieht im Ruhezustand ca. 30 mA, im Schaltzustand ca. 50 mA. Die Batterien haben ca. 280 mAh, das sollte also für Pi x Daumen = 7 Stunden Dauerbetrieb reichen, sofern man nicht alle 10 Sekunden ein Foto schießt.

Wer Interesse an einem Nachbau hat, der möge (falls in der Nähe vorhanden) in der "Teppich-Domäne Harste" nach eben diesem Spielzeug schauen, denn dort habe ich es gefunden. Alternativ könnte ich es gegen Portoerstattung versenden, sofern es in dem Laden noch zu kaufen gibt.
Anm. [13.05.2007]: Dieses Auto-Modell gibt es leider seit einiger Zeit nicht mehr zu kaufen.

Das war es für's erste mal wieder. Ich hoffe, daß ich diesen Text nicht ganz vergeblich getippt habe und Ihr auch ein bißchen Spaß beim lesen hattet. Sollten mir inhaltliche, elektrische oder sonstige Fehler in diesem Bericht unterlaufen sein, dann scheut Euch bitte nicht mir dies mitzuteilen. Danke! (Syntaxfehler sind davon ausgenommen ;-) )


Nachtrag vom 15.04.2004:
Heute habe ich meine Kamera zurückerhalten! Tja, was soll ich sagen? Der Funk-Fernauslöser funktioniert wunderbar an der Kamera.
Keine Zicken, kein Rauch oder Feuer! ;-)

Als i-Tüpfelchen scheint sogar eine Eigenart der Fernbedienung extra wie für den Einsatz als Fernauslöser gemacht zu sein. Es ist nämlich so, daß von den zwei Knöpfen an der Fernsteuerung der rechte Knopf den linken übersteuert. Im originalen Einsatzbereich hieß das: Das Auto fuhr geradeaus, wenn beide Knöpfe gleichzeitig gedrückt wurden.
Da der linke Knopf jetzt Fokus und der rechte Auslösen ist, paßt dieses Verhalten excellent zum fotografieren. Denn, wenn ich jetzt nur den rechten Knopf drücke, dann fokussiert die Kamera erst und löst dann aus. Das kann u.U. schon ein bißchen Zeit kosten. Dank der Übersteuerung durch den rechten Knopf kann ich jetzt aber erst mit dem linken Knopf fokussieren, den Knopf dann gedrückt lassen und wenn dann irgendwann das Objekt [z.B. ein neugieriger Vogel] ins Bild hüpft, kann ich mit Klick auf den rechten Knopf blitzschnell auslösen, ohne daß die Kamera erneut fokussieren muß. Das finde ich echt klasse. Ich bin total begeistert. :-)

Wir haben zwar momentan reichlich im Garten zu tun (Baumaßnahmen), aber ich hoffe doch, daß ich die Tage mal dazu komme den Funkauslöser so richtig in der Praxis zu testen.

Nachtrag vom 17.04.2004:
Ich muß doch noch mal was zum Funkauslöser schreiben.
Bei einem heutigen Test ist mir aufgefallen, daß die Reichweite ziemlich mickrig ist und außerdem seltsame rhythmische Funk-Abbrüche festzustellen sind, wenn ich mit dem Sender durch die Gegend laufe und nonstop sende. Ich habe mir daraufhin zur Optimierung der Sendeleistung mal ausgerechnet welche Antennenlänge für diese Frequenz angebracht ist.

Wie ich nach Öffnen des Handsenders sehen konnte, sendet das Gerät mit 40.6 Mhz - sogar quartzgenau, man staune! :-)
Gut, dann wollen wir mal die Wellenlänge errechnen:
Wellenlänge Lambda = optimalste Länge der Antenne [oder aber die Hälfte, ein Viertel... dieser Länge (1/2, 1/4, 1/8 usw.)]

Also:
Wellenlänge (m) = Lichtgeschwindigkeit (m/s) / Frequenz (Hz)
Wellenlänge = 299.792.000 / 40.600.000
Wellenlänge = 7,384 Meter

Die optimale Antenne wäre also ca. 7,38 Meter lang.
Das ist natürlich zu lang, deshalb habe ich 1/16tel der Wellenlänge gewählt. Das sind ca. 46 cm, ein praktikabler Wert. Die Antenne des Empfänger, also des jetzigen Fernauslösers, hatte ich zuvor nicht korrekt auf Länge gebracht. Das habe ich heute nachgeholt - vom Lötpunkt auf der Platine bis zum Ende der Litze exakt 46 cm.

Die Antennenlänge des Handsenders haben unsere chinesischen Freunde übrigens auf ca. 27 cm gebracht. Schon nicht schlecht, Jungs, aber knapp daneben. 23 cm wären wenigstens Lambda 1/32tel gewesen... aber so? Außerdem wirkt sich eine Kürzung der Antennenlänge natürlich immer negativ auf die Reichweite aus. Aber für meine Zwecke reichen die 46 Zentimeter völlig aus.

Da ich den Handsender gerade offen hatte, habe ich natürlich auch gleich Fotos von gemacht. Ach so, dabei habe ich auch gleich die Ursache für den rhythmischen Ausfall der Funkverbindung finden können: Die originale (Chinesen-)Drahtantenne am Handsender war nicht mit der Platine fest verlötet, sondern durch die beiden Gehäusehälften auf eine Kontaktfläche auf der Platine gepreßt worden. Tja, und wenn die starre Antenne beim Umhertragen wackelt und die Schrauben des Gehäuses keinen richtigen Druck mehr ausüben, dann gibt das da natürlich auch wackelnden Kontakt. Super gemacht, Chinamann! :-( Nun denn, da ich dort jetzt flexible Litze angelötet habe (46 cm), gibts auch keine Aussetzer mehr.

Okay, ich bin jetzt noch die Bilder vom Handsender schuldig. Hier sind sie: