Схема. Фотовспышка со светосинхронизацией
Встроенной в фотоаппарат схемы фотовспышки или даже прикреплённой к нему мощной внешней в условиях малой освещённости помещения не всегда достаточно, чтобы получить хороший фотоснимок, а если есть претензии не только на репортажную составляющую сделанных фотоснимков («хронику событий»), но и на их эстетичность и техническое качество, то без дополнительных осветительных приборов трудно обойтись. Если в вашем распоряжении окажется ненужный плёночный фотоаппарат («мыльница») с встроенной фотовспышкой, то можно попробовать на её основе изготовить автономную ведомую фотовспышку, которая будет синхронизироваться по световому импульсу от других фотовспышек, например, от встроенной в основной фотоаппарат.
В качестве «донора» автор использовал плёночный фотоаппарат «Konica» модели POP EFP-8 (рис. 1). Он был разобран и оттуда были извлечены плата высоковольтного преобразователя напряжения и импульсная лампа (рис. 2). Преобразователь питается постоянным напряжением 3 В и вырабатывает для импульсной лампы напряжение -300…-350 В, Потребляемый ток в момент включения питания при полностью разряженном накопительном конденсаторе — около 2,6 А, время готовности фотовспышки к работе после очередного импульса — около 5 с, время полной зарядки накопительного конденсатора (напряжение перестаёт расти) — 15с. При напряжении питания 3 В преобразователь с заряженным конденсатором потребляет около 0,12 А, при 2,4 В — 0,05 А.
Схема фотовспышки со светосинхронизацией показана на рис. 3. На печатной плате преобразователя напряжения указанного фотоаппарата нет маркировки элементов, поэтому их нумерация на схеме фотовспышки условная (а в целом — сквозная). Позиционные обозначения дополнительно установленных деталей имеют префикс 1.
При включении питания начинает работать высоковольтный преобразователь (его детали обведены на схеме фотовспышки штрихпунктирной линией). Генератор, собранный на элементах VT4, R9, HL1, Т1 при заряженном накопительном конденсаторе С9 работает на частоте около 48 кГц. Одновременно с зарядкой конденсатора С9 (через выпрямительный диод VD2) заряжается (через резисторы R10, R11 и первичную обмотку импульсного трансформатора Т2) конденсатор C10. Если левый (по схеме) вывод этого конденсатора кратковременно соединить с общим проводом, он быстро разрядится через обмотку I трансформатора Т2 и в его обмотке II сформируется высоковольтный импульс. Он «зажжёт» импульсную лампу фотовспышки EL1, и конденсатор C9 разрядится через дуговой канал между её электродами. Конечное напряжение на конденсаторе C9, при котором дуговой разряд в лампе прекращается, — около 40 В. В фотоаппарате-«доноре» конденсатор C9 разряжался в тот момент, когда полностью открытый металлический затвор объектива замыкал ограничительные штыри-контакты. Готовность фотовспышки к работе (конденсатор C9 зарядился) индицирует светодиод HL1.
В схему преобразователя напряжения внесены изменения. Удалена кнопка, с помощью которой конденсатор C9 разряжался через резистор R10 после выключения фотоаппарата. Это решение не только экономит энергию автономного источника питания (конденсатор сохраняет часть заряда несколько суток — остаточное напряжение около 100 В, поэтому нет необходимости при следующем включении его снова заряжать от 0 В), но и благоприятно сказывается на сроке службы конденсатора С9.
При экспериментах оказалось, что из-за отсутствия каких-либо мер по стабилизации выходного напряжения преобразователя оно быстро растёт при увеличении напряжения питания. Так, уже при 3,3 В напряжение на конденсаторе С9 возрастает до 380 В, при этом температура его корпуса повышается до +50…60°С. Заметно нагревается и транзистор VT4. Чтобы этого не случилось, в преобразователь введён узел, состоящий из разрядников 1FV1, 1FV2, резистора 1 R8 и диода 1VD1, Когда напряжение на конденсаторе С9 достигает 350…360 В, между электродами разрядников возникает тлеющий разряд, транзистор VT4 закрывается, светодиод HL1 гаснет и конденсатор С9 постепенно разряжается через 1R8, 1FV1, 1FV2M открытый диод 1VD1. С понижением напряжения на конденсаторе до 300 В тлеющий разряд в разрядниках прерывается и генератор на транзисторе VT4 возобновляет свою работу. Чем больше превышение напряжения питания относительно номинального, тем больше перерывы в работе генератора. Корпусы конденсатора С9 и транзистора VT4 в таком режиме остаются холодными.
В фотоаппарате-«доноре» лампа EL1 вспыхивала синхронно с открыванием затвора объектива, в новой конструкции нужно было сделать так, чтобы она вспыхивала в момент появления светового импульса от другой фотовспышки. Вопреки ожиданиям лёгкого успеха, это оказалось непростой задачей.
Узел синхронизатора выполнен на элементах, находящихся на схеме фотовспышки левее гибкой трёхпроводной соединительной линии. В его состав также входят тринистор 1VS1 и резистор 1R7. Работает синхронизатор следующим образом. Если в помещении нет ярких вспышек, ток через фототранзистор 1VT1 относительно мал, конденсаторы 1С2, 1С4, 1С6 заряжены до напряжения 1,5…3 В, которое присутствует на выводе коллектора фототранзистора. Узел на транзисторе 1VT2 предотвращает насыщение фототранзистора при плавном росте уровня внешнего освещения, с помощью этого узла обеспечивается не только высокая чувствительность фотодатчика, но и его работоспособность при очень ярком комнатном освещении. В момент вспышки лампы ведущей фотовспышки, например, встроенной в используемый фотоаппарат, конденсатор 1С6 мгновенно разряжается через полностью открытый фототранзистор 1VT1 и резистор 1R3. В результате открывается высоковольтный транзистор 1VT3, а вместе с ним и тринистор 1VS1. Поскольку последний в данной конструкции заменил контакты затвора фотоаппарата-«донора», в этот момент ярко вспыхивает лампа EL1.
Первоначально в синхронизаторе не было конденсаторов 1С2, 1С4, резистора 1R3 и выключателя 1SA1. При испытаниях получалось так, что когда была активна ведомая фотовспышка, снимок получался значительно темнее, чем без неё. После долгих экспериментов выяснилось, что самодельная ведомая фотовспышка, синхронизируясь по световому импульсу от встроенной в фотоаппарат фотовспышки, вспыхивает раньше, чем нужно. Хотя при покадровом просмотре видеозаписи с частотой кадров 60 Гц видно, что обе вспышки вспыхивают одновременно. Оказалось, что фотоаппарат в начале работы собственной вспышки сначала измеряет уровень необходимой экспозиции и лишь затем производит саму экспозицию на матрицу, результаты работы которой потом сохраняются в памяти. Производит ли при этом фотоаппарат две следующие одну за другой вспышки с разными мощностями или «растягивает» поджиг импульсной лампы, выяснить не удалось, тем не менее простое решение было найдено. Необходимую задержку в зажигании импульсной лампы EL1 обеспечивает цепь 1R31C2. Теперь ведомая фотовспышка даёт световой импульс в нужный момент в интервале выдержек фотоаппарата от 1/30 до 1/200 с. При необходимости задержку можно отключить, разомкнув выключатель 1SA1. Конденсатор 1С4 защищает синхронизатор от электрических помех.
Описываемая схема фотовспышки была проверена в работе с четырьмя различными цифровыми фотоаппаратами с встроенными фотовспышками. При замкнутых контактах выключателя 1SA1 верная синхронизация обеспечивалась со всеми из них.
Самодельную схему фотовспышки можно питать от батареи 1GB1, составленной как из щелочных гальванических элементов типоразмера АА, так и из Ni-Cd или Ni-MH аккумуляторов этого типоразмера. Однако взятый за основу преобразователь напряжения потребляет относительно большой ток, поэтому по возможности эту фотовспышку предпочтительнее питать от внешнего источника с выходным напряжением 2,4…3 В при токе не менее 0,5 А. Следует только учесть, что поскольку в момент включения устройство потребляет ток более 2,5 А, блоки питания, содержащие стабилизатор напряжения с триггерной защитой от перегрузки, могут отключиться. Стабилизаторы напряжения, в которых защита от перегрузки работает по принципу ограничения максимального выходного тока, вполне пригодны.
Схема фотовспышки работоспособна при напряжении питания от 2,4 до 4,3 В. Допускается его кратковременное повышение до 5,5 В. Выключателем автономного питания служит кнопка 1381, которая в верхнем (по схеме) положении отключает устройство от батареи 1GB1.
Плата преобразователя напряжения (см. рис. 2) обрезана до размеров 55×35 мм. В дополнение к уже имеющимся элементам на ней установлены оба разрядника, тринистор, диод 1VD1, конденсатор 1С8 и резисторы 1R7, 1R8. Батарейный отсек, светодиод HL1, выключатель 1SA1, кнопка 1SB1, фототранзистор 1VT1, импульсная лампа EL1 и гнездо питания 1XS1 закреплены клеем или винтами на крышках корпуса, в качестве которого использована пластмассовая коробка размерами 128x46x44 мм (в таких продаются поролоновые губки с кремом для обуви). Остальные детали смонтированы на плате размерами 45×35 мм (рис. 4). Компоновка элементов в корпусе показана на рис. 5, а внешний вид фотовспышки— на рис. 6.
Резисторы можно применить любые малогабаритные соответствующей мощности рассеяния, например, МЛТ, С1-4, С2-33. Конденсаторы 1С2, 1С4 — плёночные малогабаритные (подойдут К73-17 или аналогичные импортные), 1С1, 1С5, 1С8 — оксидные К50-35, К50-68, К53-19 или импортные, С9 — специальный для схем фотовспышек (о чём есть соответствующая надпись на его корпусе), С10 — плёночный высоковольтный (последние два конденсатора установлены изготовителем фотоаппарата). Остальные конденсаторы — керамические К10-17, КМ-5. Вывод отрицательной обкладки конденсатора 1С8 соединяют как можно более коротким проводом с выводом эмиттера транзистора VT4, а положительной — аналогичным образом с верхним (по схеме) выводом обмотки I трансформатора Т1. Диод 1N4148 заменим любым из 1SS176S, 1N914, КД510А или серий КД521, КД522. В случае неисправности диода UF4007 (VD2) его можно заменить на UF4005, UF4006, MUR1100E, MUR160, КД247Г. Светодиод подойдёт любой непрерывного свечения без встроенного резистора, например, из серий КИПД66, КИПД40. Вместо транзистора 2SA733 (1VT2) можно применить любой из серий SS9012, SS9015, ВС557, КТ3107, КТ6112, взамен маломощного высоковольтного транзистора MPSA92 (1VT3) — MJE350, 2N6520, 2SA1625, К.Т9115А. Маломощный импульсный транзистор 2SD879 (VT4) отличается от других относительно большими значениями максимального постоянного и импульсного тока коллектора (соответственно 3 и 5 А), малым напряжением насыщения (0,3 В) и довольно высокой граничной частотой (200 МГц). Возможная замена тринистора MCR100-8 (1VS1) — MCR100-6. Назначение выводов применённых автором транзисторов и тринистора показано на рис. 7.
Вместо фототранзистора L-51 РЗС подойдёт L-32P3C (их цоколёвка также показана на рис. 7). Можно попробовать и другие кремниевые фототранзисторы, например, применяемые в видеомагнитофонах, в компьютерных дисководах для чтения гибких магнитных дисков. Дроссель 1L1 — любой малогабаритный индуктивностью от 100мкГн. Выключатель 1SA1 и кнопка 1SB1 с фиксацией в нажатом положении — любые малогабаритные, свободные группы контактов (если они есть) соединяют параллельно. Контакты кнопки 1SB1 должны быть рассчитаны на коммутацию тока не менее 2 А.
Разрядники применены от узлов защиты, которые устанавливают на платах видеоусилителей в импортных кинескопных телевизорах и мониторах, а также в импортных автомагнитолах, магнитолах, радиоприёмниках рядом с антенным гнездом. Обычно их напряжение срабатывания — 150…180 В, напряжение удержания тлеющего разряда — примерно на 30…35 В меньше. Если суммарное напряжение срабатывания применённых разрядников меньше требуемого на 10…40 В, последовательно с ними можно включить стабилитрон с таким напряжением стабилизации. Также можно вместо разрядников поэкспериментировать с неоновыми газоразрядными лампами или малогабаритными газонаполненными стабилитронами. Устанавливать вместо разрядников высоковольтные варисторы или высоковольтные стабилитроны нельзя. При недоступности подходящих разрядников можно, например, применить стабилизатор с выходным напряжением 2,7…3 В, от которого будет питаться устройство.
При налаживании и эксплуатации схемы фотовспышки следует помнить, что в нём присутствует высокое напряжение и высоковольтный конденсатор С9 запасает относительно много энергии. При любых манипуляциях с монтажом разряжайте этот конденсатор, для чего можно временно к выводам коллектора и эмиттера 1VT3 припаять кнопку с нормально разомкнутыми контактами. Окончательно разрядить конденсатор после принудительной вспышки импульсной лампы можно, «закоротив» пинцетом его выводы при отключённом питании.
Аналогичным образом можно модернизировать другие старые фотовспышки, как встроенные в простые фотоаппараты, так и автономные с аккумуляторным питанием.
На рис. 8 показана фотография, сделанная в условиях очень слабо освещённой комнаты фотоаппаратом с встроенной фотовспышкой со стандартными настройками при минимальной светочувствительности аппарата в единицах ISO (выдержка — 1/1 60 с) с расстояния около 5 м с оптическим увеличением 8х. Снимок, представленный на рис. 9, сделан при тех же условиях и настройках, но на объекты с того же расстояния под углом около 10° справа была нацелена ведомая фотовспышка, а на рис. 10 — при тех же условиях, но ведомая фотовспышка была нацелена на потолок под углом около 60° в сторону объектов. Если внимательно посмотреть на первый и третий снимки, то можно заметить, что тени от ручки и носика кофейника на последнем смягчены. На втором и третьем снимках в нижней части ручки кофейника можно видеть отражения от обеих фотовспышек, что в числе других признаков свидетельствует о том, что ведомая фотовспышка вспыхивает в нужный момент.
На рис. 9 видны перекрёстные тени от ручки кофейника. При близком (до 2…5м) расположении ведущей и ведомой фотовспышек нежелательно «стрелять» ведущей фотовспышкой прямым потоком света непосредственно в линзу фототранзистора. Нацеливайте его на свет, отражённый от потолка, стен, других объектов. Очень мощный поток света может «рассинхронизировать» фотовспышки. Это можно исправить использованием рассеивателя для фототранзистора или усложнением схемы.
При сборке и испытаниях этой или аналогичной схемы фотовспышки учитывайте, что ресурс импульсных ламп для фотовспышек относительно невелик — можно ориентироваться на контрольное число в 5000…10000 вспышек, что было очень много для фотолюбителя в эпоху плёночной фото- графин, но очень мало в эпоху цифровых фотоаппаратов. Только на разработку и отладку предлагаемой конструкции автору пришлось «сверкать» фотовспышкой более 700 раз.
А. БУТОВ, с. Курба Ярославской обл.
«Радио» №2 2013г.
Похожие статьи:
Волчок со светодиодами
