Slave flitsers


Fotografie » TechTalk » Flitsers » Electronica » Slaves » Schema's

Hier worden een aantal schakelingen gegeven om slave flitsers aan te sturen. Een slave flitser reageert op de lichtpuls van de hoofdflitser. We beginnen met eenvoudige trigger units die eventueel gevoed kunnen worden uit de gebruikte flitser. Dan gaan we over op een complete slave op netspanning (een afgedankte miniatuur stroboscoop) en eindigen met een zware slave flitser die zijn mannetje kan staan naast een studio-flitser. Met één voordeel: deze flitser werkt op batterijen!

Moderne flitsschakeling

Een flitssschakeling (de interne flitser van het fototoestel of een externe flitser) bestaat uit een hoogspanningsgenerator, een ontsteekspoel en ontsteekcondensator, een elko voor de energie-opslag, en een snelle schakeltransistor (meestal een thyristor omdat die zo snel schakelen). De opgebouwde hoogspanning is niet voldoende om de flitser te doen werken, maar wordt de xenongas ontstoken door een externe puls van een paar kV, dan zal de buis blijven werken totdat alle energie van de elko opgebruikt is. De weerstand van de buis bedraagt een tiental ohm.

Bij de ingebouwde flitsers of flitsers met belichtingsautomaat wordt de lichtpuls onderbroken zodra de gewenste lichtintensiteit bereikt is. Vroeger gebruikte men daarvoor een tweede thyristor om de elko snel te ontladen, maar tegenwoordig wordt de xenon-buis gevoed door een IGBT (Insulated gate Bipolar Transistor) of een MOSFET in serie op de minleiding van de elko. Deze transistor blijft heel kort in geleiding, tot er voldoende licht geproduceerd is. Deze werkwijze heeft het voordeel dat de ongebruikte energie niet verloren gaat, wat noodzakelijk is bij de meeste fototoestellen die met een meetflits werken.

De (zeer hoogohmige: 1MΩ) weerstand zorgt dat de ontsteekcondensator (typisch 0.1 µF) opgeladen wordt tot de hoogspanning. Als de mosfet in geleiding wordt gezet, dan wordt de condensator ontladen over de ontsteekspoel, die een hoogspanningspuls genereert. Als de mosfet uit geleiding wordt getrokken, dan wordt de ontsteekcondensator snel weer opgeladen via de xenonbuis die nog in geleiding is. Zo kan de flitser snel pulsen achter elkaar leveren, voor zover dat de hoogspanningsbron de energie-elko snel genoeg kan bijvullen. Vaak gebruikt men twee transistoren: één voor de ontsteekpuls en één voor de voeding van de flitsbuis.

De hoogspanning bedraagt 200 tot 350V en de capaciteit van de elko 100µF tot 400µF naargelang de flitser. De opgeslagen energie (C×U2)/2 gaat dus van 3 tot 25J (ingebouwde flitser of externe flitser)


Flitsschakeling met energierecuperatie

Trigger met germanium fototransistor

Bespreking van de trigger voor bestaande flitser (slave).
Na verschillende testen met silicium- en germaniumtransistoren is dit het beste ontwerp: bijzonder gevoelig voor flitslicht, ongevoelig voor omgevingslicht en kan werken op een zeer lage spanning (2.5V, zijnde de spanning van 2 NiMH cellen). In rust is het verbruik lager dan 1mA.

De basis van de fototransistor (OC71) moet redelijk hoogohmig zijn, zodat de electrische stroompuls die een gevolg is van de flits niet gedempt wordt; regeling vindt daarom plaats via de emitter. De fototransistor is bijna volledig afgeknepen, er loopt slechts een collectorstroom van een 60-tal μA. Bij de minste verhoging van de helderheid stijgt de stroom relatief sterk in de fototransistor. Deze stroom wordt versterkt door de volgende transistor. Het DC-component wordt teruggevoerd naar de emitter van de fototransistor voor de automatische gain-regeling, terwijl het AC-component doorgaat naar de volgende transistor, waar het verder versterkt wordt. De gebruikte Vivitar 2500 heeft een laagspanning schakelingang, waardoor je niet verplicht bent een thyristor te gebruiken als aansturing.
De condensator van 0.068μF zorgt voor een zeer korte tijdsconstante: helderheidsveranderingen die meer dan 100μs duren (een gloeilamp die aangaat) worden volledig weggeregeld. Een flitslamp bereikt zijn maximale helderheid na minder dan een microseconde.


Slave-schakeling met OCP71 als fototransistor

Trigger met silicium fototransistor

Als je geen OCP71 meer kan bemachtigen kan je een moderne fototransistor gebruiken. In het schema werd een BP103 gebruikt. De versterking van deze transistoren is hoger, zodat je het kan stellen met één transistor minder. Met twee transistoren minder moet je de fototransistor goed naar de master-flitser richten.

Hetzelfde standaardontwerp wordt hier gebruikt, maar aangezien een silicium-transistor een lagere lekstroom heeft zijn de basisweerstanden 10× hoger in waarde. Deze schakeling werkt op 5V (4 NiHM cellen). De uitgang stuurt de thyristor in de flitser. Stabilisatie van de basisspanning zorgt ervoor dat de unit eenzelfde gevoeligheid vertoont bij volgeladen als bij lege accu.

Ondertussen is de 'moderne' BP103 ook al niet meer verkrijgbaar, maar in de plaats ervan kan je een L14C1 gebruiken (met als extra voordeel een bredere openingshoek van 50).


Slave flitser met silicium transistor

Silicium II (netgevoed)

Bespreking van de slave flitser op netspanning.
Het toestel werkt zonder transfo. De voedingsspanning wordt enkelzijdig gelijkgericht en vormt de 300V voor de flitser. Een kleine condensator van 9.1nF zorgt voor een minieme voedingsstroom van 900μA voor de detector. Deze stroom wordt gelijkgericht en gefilterd. Stabilisatie is niet nodig, van zodra er 7 V over de weerstandsdeler van de fototransistor zit komt deze in geleiding, waardoor ook de tweede transistor begint te geleiden. Door de relatief lage belasting van 1kΩ zakt de voedingsspanning weer totdat de fototransistor bijna uit geleiding is (op dit punt zijn de fototransistoren namelijk het meest gevoelig). Een flitspuls verhoogt de collectorstroom van de fototransistor, waardoor de tweede transistor nagenoeg in saturatie wordt gestuurd (de voedingselko zorgt ervoor dat de voedingsspanning niet in elkaar zakt). De puls wordt doorgegeven aan de thyristor (BT169G) die de ontsteekcondensator van 0.1μF over de ontsteekspoel ontlaad. De BT169G heeft voldoende aan 900μA om te schakelen.

Let op het neon-lampje dat aangeeft dat de flitser klaar voor gebruik is, maar vooral voor de begrenzing van de ontsteekspanning zorgt. Dit is belangrijk als je wilt dat je ontsteektransfo lang meegaat! De ontsteektransfo mag geen 300V op zijn primaire krijgen, 200V is het maximum. Het neon-lampje is in een lamphouder gemonteerd zodat die zichtbaar is met gesloten behuizing.

Ondertussen is de elko van 150μF vervangen door drie van 220μF, er zit er een spoeltje op de anodeleiding van de flits (een speciale spoel dat de vorm van een weerstand heeft maar enkele windingen over een ferrietkern zijn ook goed) en is de laadweerstand van 6.8KΩ verlaagd tot 680Ω 1W (anders duurt het een eeuwigheid vooraleer de elko's geladen zijn). Het spoeltje is noodzakeling om de stroom in de xenonbuis te beperken. De flits duurt daardoor ook langer en is evenwichtiger. Speciale flitselko's hebben een hoge capaciteit, maar ook een relatief hoge inwendige weerstand (ESR: equivalent series resistance). Normale elko's die bijvoorbeeld in de voeding van een televisie gebruikt worden hebben een veel lagere inwendige weerstand (zeker als je drie condensatoren paralel aan elkaar zet), de xenonbuis is daar niet op berekend.

De fototransistor is een L14C1 en heeft een 'openingshoek' van ongeveer 50. Gebruikmakend van deze transistor is de schakeling bijzonder gevoelig, gewoon snel met een taslamp over de fototransistor gaan is voldoende om de flitser te activeren. De fototransistor steek halverwege door de behuizing zodat er zoveel licht mogelijk opgevangen wordt.


Slave flitser met netvoeding

Silicium III (batterij)

Bespreking zware slave flitser op batterij.
Bij dit ontwerp wordt een zware xenon buis gebruikt. De hoogspanning wordt opgewekt uit 12V (loodbatterij) en gestabiliseerd op 385V. De fototransistor L14C1 is niet meer leverbaar en wordt vervangen door een L14G3. Deze fototransistor is gevoeliger maar heeft een openingshoek van slechts 15. De schakeling is zo gevoelig dat je de flitser kan laten afgaan met een zapper. Fototransistoren zijn namelijk extreem gevoelig voor infra-rood (infra-rood verblinding is een probleem met alle digitale fototoestellen). Het licht van de (hoofd)flitser bevat geen infra-rood, zodat de gevoeligheid ook lager is.

De verschillende deelcomponenten hebben een eigen kleur.

De hoogspanning bedraagt 385V zodat een flitsvermogen van 200J probleemloos haalbaar is.

Zware slave flitser met batterijvoeding

Led flitser

Bespreking LED flitser.
Deze led-flitser kan je als ringflits gebruiken in plaats van de ingebouwde of externe flitser. De flitser wordt direct op de hotshoe aangesloten. De batterijen B op schema (2 oplaadbare 9V elementen) en de meeste electronika komen in een afbraak-flitser. In de ringflits (ronde printplaat) zitten de leds, de vermogenstransistoren en de elko's. Dit is het blauwe gedeelte van het schema. Beide printen worden met een multi-kabel verbonden (4 geleiders).

De schakeling is zo eenvoudig dat ik zelf een lader voorzien heb. Ik gebruik daarvoor een kleine 12V transfo zonder gelijkrichter. Gelijkgericht en onbelast geeft de transfo 18V gelijkspanning; dit is te weinig en daarom werd er een spanningsverdubbelaar toegepast. Een weerstand van 1.5kΩ 1/2W zorgt voor een beperkte laadstroom van 10mA.

De trigger-electronika die met de hotshoe verbonden is werkt op een veilige 5V spanning en trekt nauwelijks stroom. Zo kan de hotshoe uitgang van het fototoestel nooit defekt gaan. Het blauwe gedeelte moet meerdere keren uitgevoerd worden naargelang het aantal leds. Dit leest u in de volgende tabel.


LED flitser voor ringflits
SpanningLEDSR0R1R2R3R4L1C1
12VlumiledsOmrekenen:
200mA voor AA
80mA voor AAA
1kΩ33Ω1KΩ3 leds ∗2 kringen2200µF/16V
flash leds1.5kΩ47Ω
witte leds4.7kΩ150Ω3.3Ω3 leds >= 7 kringen1000µF/16V
18VlumiledsOmrekenen 10mA
voor 9V blok
1.8kΩ47Ω1.8KΩ5 leds ∗1 kring1000µF/25V
flash leds2.2kΩ56Ω
witte leds10kΩ180Ω3.3Ω5 leds >= 4 kringen330µF/25V
Lumileds zijn leds die gebruikt worden voor de gewone verlichting (in speciale armaturen). De 1W versies werken op 300mA constant en kunnen kortstondig 1A verwerken. Ze zijn ook te bekomen onder de benaming Luxeon (de bekende stervorm). Alles witte leds die in lichtarmaturen worden gebruikt zijn hier in feite bruikbaar.

Flash leds zijn speciaal ontworpen leds voor gebruik als flitser in compact-fototoestellen. Zij kunnen 2A verwerken, maar ook constant op 100mA branden. Wegens het ontbreken van een echte koelplaat kunnen ze minder licht leveren op constant vermogen (de koperbanen op de printplaat fungeren als koelplaat). Flashleds zijn de beste keuze wegens de hoge piekstroom die ze kunnen verwerken en het gelijkmatig licht.

Gewone witte leds werken met een stroom van 20mA. Kortstondig kunnen ze 200mA slikken.

In de tabel gebruik ik veilige waarden voor de modelling light (constant licht): ongeveer 100mA voor de lumileds; 75mA voor de flash leds en 20mA voor de witte leds. Constant licht wordt ingesteld met R2. Zoals met een echte studioflitser kan de modelling light onafhankelijk van de flitser werken (twee schakelaars gebruiken).

Ook bij het flitsen zit ik veilig: 1A voor de lumileds, 900mA voor de flash leds (ik hou rekening met het feit dat ze reeds warm geworden zijn wegens continu branden) en 200mA voor de witte leds (deze laatste waarde is wat kritischer en als de leds sneuvelen moet R4 verhoogd worden tot 4.7Ω)
Elko C1 dient voor wat energie-opslag; vooral de kleine 9V blokken kunnen moeilijk voldoende stroom leveren. Zelfs bij uitsluitend constant licht zijn de batterijen uitgeput in minder dan 2 uur. De elko's moeten samen met de vermogenstransistoren en weerstanden (blauwe gedeelte) op de ring gemonteerd worden en eventueel ontdubbeld worden: 2, 4 of 7 maal.

Nog een kleine (maar zeer belangrijke) opmerking. In vergelijking met een klassieke flitser blijven de leds op hoog vermogen branden (“flitsen”) zolang de sluiter open is (zolang er contact gemaakt wordt op de hotshoe). In tegenstelling met een xenon-flitser kan je dus de belichting bijstellen door de sluitertijd aan te passen!

Om van de led-flitser een echte focal plane flitser te maken (de leds geven licht zolang de gordijnsluiters in beweging zijn) moet je tussen emitter en collector van de eerste transistor een kleine condensator van 1µF opnemen. Bij mijn Canon is de duur van de puls ongeveer gelijk aan de sluitertijd, maar bij hoge sluitertijden (bijvoorbeeld 1/500) zijn de gordijnen nog in beweging als de “officieële sluitertijd” reeds gepasseerd is. De gedeelte van de sensor die nu aan de beurt is krijgt geen kunstlicht meer. Meer informatie over focal plane flitsers (waarom je een sluitertijd van 1/125 moet gebruiken bij een non-focal plane flitser) leest u hier.

Paginas die volgens Google je zouden kunnen interesseren