Arduino Steuerung für Kamera Slider

So, nachdem die Mechanik für den Kamera Slider (Selbstbau Kamera Slider) fertig ist, machen wir uns jetzt an die Elektronik. Bei Klick auf das Titelbild, öffnet es sich in sehr groß und lesbar und eignet sich dann hervorragend als Vorlage. Es sind einige Teile notwendig, vorab erkläre ich aber die Funktionsweise. Hinweis: In dem Schema sind der + und - Pol der Batterie vertauscht. Außerdem sollte der Optokoppler für sich selbst stehen und ist natürlich nicht mit dem Arduino Board verbunden.

Funktionsweise der Slider Steuerung

Die Grundidee ist, dass ein Arduino Nano einen Motor schrittweise laufen lässt und so die Kamera langsam auf der Schiene bewegt wird. Nach jedem Schritt, soll die Kamera ausgelöst werden. Um die Anzahl der Schritte und Anzahl der Bilder festzulegen, haben wir ein Display mit kleiner Menüführung, welche über einen Rotary Encoder und einen (optionalen) Potentiometer gesteuert wird.

DSLR Auslöser mit dem Arduino

So, fangen wir mit dem Auslöser für die Kamera an. Vorab sucht ihr euch auf dieser Seite die richtigen Fernauslösebelegung eurer DSLR raus. Bei meiner Nikon D5500 ist es der MC-DC2. Damit nicht laufend fokussiert wird, wird der Shutter - bei Nikon-Kameras - einfach mit dem Fokus verbunden, da sie sonst nicht auslösen. Bei Canon Kameras kann der Autofokus einfach abgeklemmt werden.

Einkaufsliste

• MC-DC2 Kabel - einfach das billigste Teil nehmen, das ihr findet. Wir brauchen eh nur den Stecker. Falls ihr einen anderen Anschluss als MC-DC2 habt, braucht ihr natürlich einen anderne Stecker ;)
• 4-Pin Optokoppler
• ~10k Ohm Widerstand

Aufbau des Auslösers über den Arduino

Auf dem Schaltplan oben ist die Kamera der “kleine Turm”, der mit dem schwarzen und grünen Kabel verbunden ist. Zu erst schneidet ihr das Kabel ab, den Fernauslöser brauchen wir nicht mehr. Trennt die einzelnen Phasen auf. Jetzt prüft ihr mit einem Multimeter welche Phase Ground und Shutter bzw. Fokus ist. Zeigt das Multimeter kein Signal an, habt ihr Shutter und Fokus, die beiden könnt ihr gleich zusammenlöten. Die beiden Phasen kommen auf die eine Seite des Optokopplers. Die andere Seite des Optokopplers wird einmal mit Ground des Arduino verbunden. Die Shutter/Fokus-Seite wird über den Widerstand mit digitalen Pin D2 verkabelt.

Exkurs Optokoppler

Ein Optokoppler ist dafür da, um einen Stromkreis über einen zweiten Stromkreis zu schalten. Sprich, läuft über die Seite A kein Strom, läuft auch auf Seite B kein Strom. Sobald auf Seite A aber ein Strom fließt, schaltet sich auch Seite B ein. Und genau das nutzen wir, um die Kamera über den Arduino auszulösen :)

Testen des Kamera Shutters

Zum Testen ob die Verbindung klappt, ladet einen kurzen Sketch auf den Arduino, der alle 2 Sekunden ein Signal für eine 10tel Sekunde an den D2-Pin schickt. Stellt die Kamera vorher unbedingt auf Einzelbildaufnahme. Wenn ihr das Kabel in die Kamera steckt, sollte alle 2 Sekunden ein Bild gemacht werden. Falls nicht, habt ihr entweder Shutter/Fokus/GND falsch verkabelt (einfach mittels einer Lüsterklemme testen und neu verkabeln). Lag es nicht an der Verkabelung passt der Widerstand wohl noch nicht, probiert einfach einen stärkeren/schwächeren.

Steuerung des Displays

Weiter geht es mit der Verkabelung des Displays. Wir verwenden ein I2C-Modul, da wir dort nur 2 Kanäle beim Arduino brauchen.

Einkaufsliste LCD-Display

• Arduino Nano (Nachbau reicht völlig)
• LCD Display 20x4 inkl. I2C-Modul

Verbindung des 20x4 LCD-Displays

Die Verkabelung ist denkbar einfach. Das I2C-Modul wird direkt ans Display gelötet (da kann man nichts falsch machen). Am I2C-Modul gibt es nur 4 Anschlüsse: GND, VCC, SDA und SCL. GND wird mit Ground und VCC mit 5V-Ausgang des Arduinos verbunden. SCL geht in A5 und SDA in A4 - das sind beides die Analog-Ausgänge.

Rotary Encoder und Potentiometer mit Arduino

Gleich haben wir die hälfte geschafft. Mit dem Rotary Encoder werden wir über den “Klick” die Eingaben bestätigen und die Menüpunkte wählen. Der Potentiometer ist optional, kann ich aber nur empfehlen. Mit ihm beschleunigen wir die Eingaben nochmal deutlich.

Einkaufsliste Rotary Encoder

• Rotary Encoder
• Potentiometer

Verkabelung Potentiometer

Die Verkabelung geht schnell und einfach: Linker Pin in Ground, Rechter Pin in V5 und Mittlerer Pin in A2. Ihr könnt den linken und rechten Pin auch vertauschen, dann dreht das Potentiometer anders rum.

Verkabelung Rotary Encoder

Die Seite mit den 2 Pins erkennen das Klicken. Die eine Seite in D12, die andere in GND. Bei der Seite mit den 3 Pins, gehen die linke Seite in D11, die rechte in D10 und der mittlere Pin in GND. Auch hier wieder, D11 und D10 vertauschen zum andersrum drehen.

Steppermotor mit Arduino und A4988-Modul steuern

Die Steuerung des Stepper-Motors (Schrittmotor) ist etwas komplizierter. Aber auch keine Zauberei. Wir nutzen ein kleines Modul mit dem Namen A4988, worüber die Steuerung sehr genau und einfach geht. Wer mehr Infos und dazu sucht: A4988 Polulu.

Einkaufsliste

• Steppermotor (s. Teil 1 Kamera Slider)
• A4988 Modul + Kühlkörper
• 100µF Kondensator
• 12 V Netzteil besser Powerbank

A4988 mit Arduino und Motor verkabeln

Das A4988 Modul hat insgesamt 16 Pins. Auf einer Seite des Moduls stehen alle Bezeichnungen. Ich gehe einfach die Liste durch:

• EN: mit Pin D6
• MS1: mit Pin D7
• MS2: mit Pin D8
• MS3: mit Pin D9
• RST: mit SLP verbinden
• SLP: mit RST verbinden
• STEP: mit Pin D5
• DIR: mit Pin D4
• Andere Seite:
• VMOT: + von Powerbank
• GND: - von Powerbank
• 2B: Motor B2
• 2A: Motor B1
• 1B: Motor A1
• 1A: Motor A2
• VDD: V5 des Arduino
• GND: GND des Arduino

Beim Stepper Motor müsst ihr wieder prüfen, welche 2 Kanäle zusammen gehören oder ihr lest es aus dem Schaltplan eures Motors. Bei meinem waren rot & blau und grün & schwarz ein Pärchen. Die Pärchen müssen dann in die B1 und B2 bzw. A1 und A2.

Den Kondensator legt ihr über + und - der Powerbank. Dadurch werden Spannungsschwankungen ausgeglichen.

Mobiler Strom für den Kamera Slider

Da wir ja den Slider primär draußen im Einsatz haben werden, muss die Stromversorgung (im Sketch über die Batterie dargestellt) natürlich sehr lange halten und mobil sein. Daher habe ich mir eine Powerbank mit 12V-Anschluss und 66,6Wh bzw. 18.000mAh gesucht. Mehr als 12V packt der Arduino eh nicht. Die Powerbank hat bei mir bereits für über 8h Betrieb gereicht inkl. laden des Handys nebenher. Der Akkustand ist immer noch bei 2 von 5 Leuchten.

Angeschlossen wird die Powerbank über einen Niedervoltstecker. Den kann man sich natürlich noch in die Box mit einbauen, dann kann man einfach den Stecker ziehen.

Als nächsten Schritt werde ich mir einen Akku für meine Nikon basteln, der ebenfalls an die Powerbank angeschlossen werden kann.

Tipps zur Verkabelung

Ich habe einzelne Litze verwendet zum Verbinden aller Teile. Die Litze habe ich dann geflochten, das schaut zum einen gut aus, sie sind flexibel, kostengünstig und man kann endlos viele Stränge haben. Das geflochtene Kabel von der Steuerungsbox zum Slider ist bei mir 1,5m und 6 adrig (4x Motor, 2mal Kamerafernauslöser), gibt es so nicht zu kaufen, braucht es aber auch nicht ;)

Damit nicht alles immer fest verbunden ist, habe ich mir einfache (2 und 6 polige) Steckverbindungen verwendet. Ein 6poliger ist am Kabel zum Slider und ein 6poliger am Deckel meiner Box für Display, Potentiometer und Rotary-Encoder. Der 2 polige ist in der Box für den Stromanschluss.