Optický odpalovač blesku s detekcí druhého záblesku


Update 14.1.2005 Mobilní verze včetně napájení
Update 18.4.2004 Jiné provedení od p.Zdeňka Malého

Motivace

Nebyl jsem spokojen s kvalitou světla, které mi poskytoval vestavěný blesk mého fotoaparátu EOS 300. Světlo bylo ploché, dělalo ostré stíny a poměrně silně vinětovalo. Většinu problémů jsem odstranil zakoupením systémového blesku Metz 54-MZ3. Tento blesk umožňuje otáčení a zvedání hlavy a je tedy možné fotit odrazem o strop nebo o zeď. Tím byly odstraněny problémy s vinětací, ostrými stíny a rychlým úbytkem světla ve větší vzdálenosti.

Bohužel toto řešení mělo i své nedostatky. Blesk je poměrně velký a těžký (těžší než EOS300 + EF 50/1,8 dohromady) a manipulace s ním je proto trochu obtížná - speciálně při focení "na stojato". Odraz od stropu produkuje sice měkké světlo, ale světlo jde příliš shora a tváře často nejsou dostatečně osvíceny. Jako nejlepší se ukázalo namířit blesk vlevo nahoru za sebe a odrážet světlo od zdi. Bohužel zdaleka ne vždy je to možné.

V Praze u Pazdery jsem koupil několik starých manuálních blesků po 50,- Kč. Blesky jsou napájeny ze sítě, mají směrné číslo 16-20 a napětí na kontaktech je asi 40-50V (ale pěkně kopou, potvory :-) ). Permanentně jsem instaloval dva z nich do svého obývacího pokoje a namířil je na strop. Spolu dávají difúzní světlo o síle F/4 při ISO 100. Tím je zajištěno rovnoměrné osvětlení pozadí a na hlavní objekt využívám vestavěný nebo systémový blesk.

Aby byl odpalovač kompatibilní s digitálními fotoaparáty a s E-TTL režimem zrcadlovek Canon, obsahuje detektor druhého záblesku. Pomocí obvodu 7474 odpalovač ignoruje první záblesk, kterým fotoaparát měří scénu, a odpálí až při druhém záblesku, který zajišťuje samotnou expozici.

Metoda dvou záblesků je často použita u digitálních fotoaparátů, které nemůžou měřit účinek blesku v průběhu expozice přímo na CCD/CMOS senzoru. Nicméně zdaleka ne všechny digitální fotoaparáty používají dva záblesky. Některé levnější kompakty (např. Fuji A310 a několik dalších kompaktů Fuji) mají speciální senzor. Účinek blesku se potom neměří přes objektiv, ale právě tímto senzorem. Pro takové digitální fotoaparáty není samozřejmě potřeba detekovat druhý záblesk. Pokud si nejste jisti, zda konkrétní model fotoaparátu používá jeden nebo dva záblesky, je nejjednodušší připojit fotonku na mikrofonní vstup zvukové karty vašeho PC. Potom stačí např. v programu WaveFlow spustit nahrávání zvuku, odpálit blesk a analyzovat výsledek.

Kompletní schéma zapojení

Následující obrázek je kompletní schéma zapojení odpalovače (zapojení bylo nakresleno programem  CircuitMaker). Zde je větší obrázek pro tisk. Odpalovač by mělo být možné postavit za řádově 200-300 Kč podle počtu použitých tyristorů a podle provedení.

Počet Hodnota Označení               
Počet Hodnota Označení
1
BPW42


3 33k R5,R11,R13
1
4.7uF
C1

2 1M
R7,R15
2
470nF
C2,C4

1 10M R8
1
10uF
C3

1
330    R9
2
100nF
C5,C6

3
1k R10,R14,R17
3
1N4001
D1,D2,D4

1
4k7
R12
1
LED1
D3

1
330k
R16
3
BC547B
Q1,Q4,Q5

2
TIC106D SCR1,SCR2
1
BC517
Q2

1
78L05 U1
1
2k2
R1

1
74HC74 U2
1
680   
R2

1
button
S1
1
100
R3

1
switch
ETTL
2
100k
R4,R6





Jednotlivé submoduly



Kompletní zapojení lze rozdělit na několik základních bloků. Tyto bloky jsou odlišeny barvou a jejich funkce bude popsána níže. Ve většině případů není příliš důležitá přesná hodnota jednotlivých součástek. Rozdíly typu 470nF/330nF nebo 1k Ohm místo 2k2 většinou nemají žádný vliv na funkčnost. Jedinou výjimkou je nastavení napětí na bázi tranzistoru Q4, které by mělo být nastaveno těsně pod hranici, kdy se Q4 začne otevírat (v tomto případě bylo pomocí R15, R16 a R13 nastaveno na 0.55V)

Stabilizovaný zdroj napětí. Pro přesné nastavení pracovního bodu tranzistoru Q4 je potřeba zajistit stabilizované napětí. To je zajištěno jednoduše pomocí stabilizátoru 7805. Celkový odběr odpalovače nepřesahuje několik desítek miliampér, takže stabilizátor není potřeba nijak chladit a stačí použít levnější variantu v pouzdře TO220. Aby byla dosažena co největší citlivost, je optický senzor napájen přímo ze zdroje 9-15V. Pokud tento zdroj není dostatečně stabilní, mohlo by docházet k samovolnému odpálení. V tom případě lze napájet senzor až ze stabilizovaných +5V. Citlivost bude sice o trochu menší, ale i tak by měla být více než dostatečná.
Optický senzor. Světelný impulz je detekován fototranzistorem BPW42. Pomocí filtru složeného z R11, C2 a R13 je odfiltrována stejnosměrná složka a pouze náhlá změna osvětlení může vyvolat sepnutí odpalovače. Optický senzor musí být umístěn tak, aby na něj mohlo dopadat okolní světlo. Díky vysoké citlivosti nemusí senzor přímo "vidět" řídící blesk a stačí mu světlo odražené od okolních předmětů (např. od zdí). Stačí vyvrtat díru do krabičky s odpalovačem a fototranzistor do ní zasunout.
Fototranzistor BPW42 je citlivý i na infračervení světlo a je proto možné použít na řídícím blesku infračervený filtr. Tím se výrazně potlačí vliv řídícího blesku na výsledné fotografii. Jako nejjednodušší infračervený filtr lze použít neexponovaný ale vyvolaný proužek diapozitivu (černou zaváděcí část).
Zesilovač. Impulz z optosenzoru je zesílen transistorem Q4. Napětí na bázi Q4 je nastaveno tak, aby i jen malý impulz (jen 50mV) vedl k jeho sepnutí. Tranzistor Q5 pouze invertuje impulz z negativního zpět na pozitivní. Citlivost kombinace senzor/zesilovač je natolik vysoká, že k odpálení blesků stačí např. v blízkosti senzoru zapnout zářivku. Odpalovač spíná dokonce i když je v jiné místnosti než řídící blesk.
Detektor druhého záblesku. Tento obvod detekuje druhý záblesk. Díky jemu je možné použít odpalovač i pro digitální fotoaparáty a v E-TTL režimu blesků Canon. K detekci je použit obvod 7474, který se automaticky resetuje asi po jedné sekundě (R4 R6 C3). Tento automatický reset je nutný, protože díky vysoké citlivosti může občas odpalovač reagovat i na jiné podněty (např. zapnutí světla) a mohl by vypadnout ze synchronizace (spínat na liché impulzy místo sudých).
Dále je vyžadován jistý minimální odstup mezi jednotlivými záblesky. Kombinace R5 a C4 dává asi 10ms. Tím je zajištěno, že obvod nereaguje chybně pokud se první záblesk skládá s několika velmi malých pulzů. Pro informaci, reálné zpoždění mezi záblesky je pro aparáty EOS300 a EOS30 řádově 65-75ms. Olympus C4000Z má mezi záblesky 100ms.
V případě, že nevlastníte ani digitální fotoaparát ani zrcadlovku Canon včetně systémového blesku, je možné tento modul zcela vynechat.
Přepínače. Spínač S1 slouží k manuálnímu odpálení. To je vhodné především ke kontrole, jestli se všechny připojené blesky správně odpalují. Přepínač označený ETTL slouží k zapnutí/vypnutí detekce druhého záblesku. Pokud je přepínač v horní poloze, odpalovač spouští při každém záblesku. Je-li přepínač ETTL ve spodní poloze, spouští odpalovač až při druhém záblesku. Pro lepší indikaci zvoleného režimu je možné použít dvojitý přepínač a jeho druhou větví spínat např. LED diodu.
Pole tyristorů. Země všech připojených blesků je spojena se zemí odpalovače. Kladný pól každého blesku je napojen na tyristor. Použité tyristory zvládají až 400V/3A a měly by být schopné odpálit prakticky jakýkoliv dostupný blesk. Na výše uvedeném schématu jsou zapojeny jen dva tyristory, ale ve skutečnost jich bylo použito osm. Tento relativně vysoký počet byl použit k jednoduché regulaci výkonu (postavil jsem si dva softboxy každý se dvěma blesky a takto je bylo možné používat na 50% nebo 100% výkonu). Zbývající blesky byly použity na osvětlení pozadí, fill-in a světlo do vlasů...
Zde uvedené zapojení používá pouze jeden odpor R2, který je společný pro všechny tyristory. V případě, že by se tyristory mírně lišily, nemusely by všechny spolehlivě odpalovat. V tom případě by bylo lepší, aby jejich báze nebyly spojené a každý měl vlastní odpor. Vhodná hodnota je asi 4k7.
Potvrzení odpálení. Praxe ukázala, že je vhodné mít nějaké potvrzení, že blesky byly skutečně odpáleny. Problém vzniká především při použití jednooké zrcadlovky, kde kvůli sklopení zrcátka není jejich odpálení vidět. Pro uživatele digitálních aparátů, kteří místo průhledového hledáčku používají display, je tento modul v podstatě zbytečný.
Kondenzátor C1 spolu s odpory R7 a R8 a vysokým zesílením tranzistoru Q2 zajistí, že LED dioda bude svítit ještě asi 10-15 sekund po odpálení.

Sestavení odpalovače

Odpalovač byl postaven do plastové krabičky. Na připojení blesků byly použity konektory mono jack 3,5mm. Protože jsem neměl k dispozici vybavení na výrobu skutečného plošného spoje, byl použit "papírový spoj" :-). Schéma bylo nakresleno na tvrdý papír, jehlou byly vytvořeny díry a na druhé straně byly součástky pospojovány.

Přístroj na obrázku má zapojeno více výstupů, protože byl zároveň použit jako zdroj napětí na pokusy s LED světlem (komár krystal). Fototranzistor je vidět mezi předposledním a posledním konektorem v horní řadě. LED diody na levé straně slouží k indikaci zapnutí (zelená), E-TTL režimu (žlutá) a potvrzení odpálení (červená).


Ukázky

Zde je pro srovnání několik fotografií pořízených pouze s vestavěným bleskem a pomocí více blesků.
přímý blesk
přímý blesk - tvrdé stíny, tmavé pozadí
přímý blesk + dva do stropu
pozadí přisvětleno přiblejsknutím o strop

ploché světlo a ostré stíny vestavěného blesku

několik blesků, softbox

Jiné provedení

Na základě tohoto návodu bylo sestaveno již několik odpalovačů. Mírně modifikovanou verzi včetně schéma plošného spoje mi zaslal pan Zdeněk Malý. Protože měl problém sehnat fototranzistor BPW42, nahradil ho fotodiodou 1PP75. Optické čidlo je v jeho případě externí na kablíku - výhodou je, že kromě optické synchronizace je možné tento kabel připojit i přímo na foťák. Obrázky jsou proklikávací.

Odkazy

LeeSoft - original source of secondary pulse detector
Low-Budget Umbrella Flash for Dummies
Sam's Strobe FAQ
Sound Synchronizers for Hight Speed Photography
DIY for photography links
HiViz DIY flash triggers
fórum Digineff - odpalování blesků
Bob Atkins Canon Flash FAQ
Flash Photography with Canon EOS Cameras
Smart slave flash trigger

(c) Libor Šindlar, 18.4.2003. Poslední změna 18.11.2003 domů