Digitale Slave Flitser

De flitser: globale werking

Mijn kamera geeft eerst een voorflits (duur ongeveer 1 milliseconde), na zo'n 170 milliseconde gevolgd door de hoofdflits (ook 1 milliseconde) ('A'). Bij de eerste flits wordt een timer gestart (monostabiele multivibrator) van zo'n 300 milliseconde, en wel op het einde van de flits ('D'). Als gedurende de actieve periode van deze timer een tweede flits komt wordt deze doorgegeven ('E') naar de hoofdflitser.

De schakeling keert na zo'n 300 milliseconde altijd automatisch terug naar de rusttoestand voor een nieuwe flits, ook als er geen tweede flits komt (als bijvoorbeeld iemand anders in de buurt met een normale flitser flitste). Dat is het voordeel van deze timer-schakeling vergeleken met een 'echte' teller (bijvoorbeeld met een twee-deler).

De sensor en versterker

Een fototransistor is een lichtgevoelige transistor, waarbij de stroom afhankelijk is van de hoeveelheid licht die er op valt. Deze transistor zit via een weerstand aangesloten op de +5 Volt voeding (zie schema). Een flits geeft een grotere stroom door de fototransistor, en dus een verlaging van de spanning, deze verandering wordt door de volgende transistor versterkt.

De versterker is met een condensator gescheiden van de transistor, zodat alleen wijzigingen van het lichtniveau (de flits) een signaal wordt doorgegeven. Om dezelfde reden is ook de uitgang van de versterker via een condensator gescheiden van de pulsvormer. Constant licht heeft dus geen invloed op de verdere schakeling.

De weerstand van 100K naar aarde na de condensator zorgt dat de pulsvormer normaal een nul ziet, en alleen de flitspuls als (positieve) puls ziet. Ik heb later nog een weerstand van 560K toegevoegd (op de foto onderaan nog als instelpotmeter), die dit niveau naar 0.75 Volt 'optilt', en daarmee de gevoeligheid nog wat verhoogd: de benodigde grootte van de puls om de pulsvormer te triggeren is nu 0.75 Volt lager. De RC-tijd van de lichtpuls is ongeveer afgestemd op de lengte van de flits (10 nF x 100K = 10^-8 * 10⁵ = 10^-3 seconde = 1 milliseconde).

Toch is de schakeling niet helemaal ongevoelig voor snelle veranderingen in het omgevingslicht, richt je hem (dichtbij) op een TL-balk dan kan toch de 100 Hertz flikkering de schakeling verstoren en de flitser doen afgaan... Wat te zien is aan het continue branden van de rode LED op de achterkant (hangt achter de timer, zie aldaar).

De pulsvormer

Het signaal uit de sensor en versterker worden nu 'netjes gemaakt' door een schmitt-trigger. Deze maakt een keurig 0V/+5V signaal van de flits (rust is +5V, flits is 0 Volt voor 1 milliseconde). Deze puls wordt iets vertraagd door een RC-netwerkje (ongeveer 100 microseconde) door een tweede schmitt-trigger, dit zorgt er voor dat de dalende flank pas komt als de puls uit de eerste schmitt-trigger volledig is afgelopen. Dit signaal gaat vervolgens naar de timer, die op de dalende flank zal starten.

De timer

De timer zorgt voor het uitrekken van de flitspulsen tot zo'n 300 á 400 milliseconde. Hierdoor overlapt de uitgerekte eerste puls met de tweede flits, en deze combinatie triggert de eigenlijke flitser (zie het timing diagram).

Als timer had ik eigenlijk de 74HCT221 willen gebruiken, omdat deze op de flank van een puls reageert. Helaas, deze was hier niet goed leverbaar, en ik heb het met een 74HCT123 moeten doen, die niet flank- maar niveau-gevoelig is. Om deze toch op de dalende flank te laten reageren heb ik er een RC-netwerkje voor geplaatst. Op de stijgende flank geeft deze een positieve puls, maar omdat de ingang in rust sowieso al positief is heeft dit geen effect. De dalende flank wel, en deze start hiermee de timer met een tijd van ongeveer 0.3RC. Doordat het signaal op 'C' vertraagt is, gebeurt dit dus pas nadat de eerste flits gegarandeerd is afgelopen.

Bij de tweede flits is de timer nog steeds actief, door dit signaal ('D') te combineren (and-functie) met de eigenlijke flitspuls 'A' krijg je de puls naar de slave flitser ('E').

Een weerstand op de actief-laag clear-ingang zorgt dat deze niet actief is. Maar het condensatortje zorgt dat bij inschakelen de clear tijdelijk laag is, waardoor de zaak bij inschakelen tijdelijk laag blijft (niet per ongeluk een stoor-puls op de flitser geeft).

Een rode LED licht op als signaal 'D' actief is (een flits gedetecteerd is). Hiermee is de werking goed te testen, ook als er geen flitser aangesloten is. Ook de gevoeligheid voor stoorlicht is hiermee te bekijken (blijft dan branden).

De flits-schakelaar

De flits wordt 'aangezet' door een elektronische schakelaar, een 'thyristor'. Deze schakelaar kan hoge spanningen/stromen schakelen, aangestuurd door een klein stroompulsje. Bij een pulsje op 'E' gaat de schakelaar aan. Hij gaat pas uit als er geen stroom meer door de schakelaar loopt. De lengte van de puls is dus niet zo van belang (is hier ongeveer 1 ms).

De voeding

Ik heb een simpel voedingsschakelingetje ingebouwd voor de 5 Volt die nodig is voor de digitale circuits. Een low-power 5 Volt stabilisator (78L05, max 100 mA, behuizing als een transistor) hangt achter een schakelaar S1 aan een 9 Volt batterij. Enkele condensatoren zorgen voor het opvangen van pieken. Een groen LEDje geeft aan dat het apparaat is ingeschakeld.

Het geheel

Het geheel ingebouwd in een kastje. Het grootste probleem was een voetje voor de flitser; maar in een rommelbak bij een opruiming bij een fotograaf vond ik een apparaatje waar zo'n voetje op zat, voor 1 Euro. Op de foto (bovenaan de pagina) is te zien hoe het geheel er in gesloten toestand uit ziet, hier naast hoe de schakeling er van binnen uit ziet.

Het kastje had makkelijker kleiner gekund, maar dan wordt het geheel snel topzwaar; met deze afmetingen kan de zaak stabiel staan, bijvoorbeeld op een tafel. Eigenlijk moet ik er ook nog eens een schroefdraad voor een statief in zien te maken.

Het gebruik

Bij het gebruik is het even oppassen: het toestel meet nu het licht met de eerste flits met alleen de ingebouwde flits, en vuurt voor de foto vervolgens beiden tegelijk af. Richt je beide flitsen frontaal op je onderwerp, dan is dat dus overbelicht.

Wat ik heb gedaan is in het geheugen een instelling gemaakt speciaal voor het gebruik met flitsslaaf: ik laat de ingebouwde flitser 1 stop onderbelichten. Ook laat ik de slave flitser indirekt flitsen, bijvoorbeeld via het plafond. Op die manier krijg je minder licht vlak bij de lens, en meer op de achtergrond. En daar was het me nu net om te doen... een mooi egale verlichting, veel verder doorlopend dan met alleen de ingebouwde flits mogelijk is. Plus veel minder last van rode oogjes.

De resultaten

Hiernaast de eerste resultaten: een deelvergroting van een foto zonder en met slave flitser. Was haast in een hoek van de foto, te zien is dat de ingebouwde flitser het niet helemaal haalt (afstand tot gordijn is ongeveer 8 meter). Beide foto's uiteraard onbewerkt en met dezelfde camera-instellingen.

Zijn nog niet de beste foto's, is de eerste serie testfoto's uit de losse pols. Zal mogelijk nog een keer betere resultaten laten zien.

Ps: de gele gloed op de 'zonder'-foto links-boven is een lamp die aanstond en die nog boven het licht van de ingebouwde flitser uitkomt.

Extra

Een verbetering om deze schakeling ook met oude toestellen zonder voorflits te laten samenwerken: koppel de input van de HTC132 nand-gate na punt D los (zie het timer diagram), en zet hier een schakelaar (enkelpolig om) tussen: in de stand met voorflits de input van de HCT132 verbinden aan punt D, in de stand zonder voorflits deze aan de clr-ingang van de HCT123 hangen (dus eigenlijk via een pull-up altijd aan de '+', altijd actief).

Nog een uitbreiding: als je de flitser niet altijd met de sensor richting camera laat kijken heb je soms te weinig gevoeligheid. Ik heb een losse sensor op een 3.5 mm mono-jack steker gezet, en op het kastje een chassis-deel hiervoor; als ik deze inplug schakelt het chassisdeel om van de ingebouwde sensor naar de externe sensor. Deze op een buigbaar koperdraadje, en je kunt hem alle kanten op draaien.

Nog wat versies/links van anderen

• Een pagina over slave flitsers (tips, hoe te gebruiken, plus meer pagina's over fotografie), van Marc Doigny
• Slave Flash met PIC microcontroller
• Nog een slave flash gebaseerd op een PIC processor, inclusief foto's, print layout etc
• Nog een Digitale Slave Flash
• Digitale Slave Flash op twee-deler principe
• Digital Slave Flash met instelbaar aantal voorflitsen

Datum eerste versie: 29 maart 2004