Miniatur-Lichtschrankensteuerung

Dipl.-Ing.(FH) Matthias Zizelmann Tannenweg 28, 72275 Alpirsbach
Web:	www.mazif.de
	www.zizelmann.de
E-Mail:	matthias@zizelmann.de

Miniatur-Lichtschrankensteuerung für Kameras

Einsatzbereich:
Adaption beliebiger Sensoren an Fernauslöseanschluss Unterdrückung von Rotlicht durch Ausschalten des Sensors während der Aufnahme Ausschalten von störenden Hilfsbeleuchtungen während der Aufnahme galvanische Trennung zur Sensorversorgung Signalverlängerung (Serienbilder, Doppelbelichtung) Anschluss von universellem Fernbedienungskabel für Betriebsbereitschaft und manuelle Fernauslösung Versorgungsspannungsüberwachung des Sensors

Technische Daten:
Es können nahezu alle Sensortypen adaptiert werden. zulässige Eingangssignalspannung zwischen 3 und 24V Programmierbare Eingangsstufe (Pull-Up oder Pull-Down bzw. NPN oder PNP) zuschaltbare Eingangssignalinvertierung Bereitschaft über externes manuelles Auslösekabel einstellbar. Automatische Sensorausschaltung: Der Laser (sichtbarer roter Fleck) wird während der Aufnahme ausgeschaltet (Belichtungszeit von 0.1 bis 60 Sekunden) Leistungsausgang zur Schaltung des Sensors und Hilfsbeleuchtung (NPN, bis zu 5A) Ausschaltzeit des Sensors lässt sich über externes Auslösekabel programmieren. sehr geringe Signalverarbeitungszeit (kleiner 0.02 ms) Es lassen sich nahezu beliebig viele Steuerungen in Reihe schalten (Ausgang A auf Fernbedienungseingang B von nächster Steuerung), um die Anzahl der Eingänge zu erhöhen. Alle eingestellten Werte bleiben auch bei Abziehen der Versorgungsspannung erhalten 2 getrennte Optokoppler-Ausgänge für Ansteuerung von Kamera (U_{CE max}=70V, I_CE=30mA). Gute Ablesbarkeit der eingestellten Funktionen auch im Dunkeln. Spannungsüberwachung der Sensorversorgung sehr kleine Bauform (40mm x 16mm) wasserdicht in Schrumpfschlauch verpackt externe Stromversorgung zwischen 6 und 14V (Stromaufnahme zwischen 20 und 70mA) über verpolungssichere AMP-Steckverbinder (direkt an vorkonfektionierte SUB-C Akkupacks anschließbar) weit verbreitete und hochwertige Neutik-XLR Steckverbinder

Steuerung Oberseite mit Taste (Größenvergleich)

In Betrieb / Rückseite

Inbetriebnahme

Steckverbinder anschließen
- Anlegen der Versorgungsspannung AMP-Steckverbinder (Bereitschaft deaktiviert)
  - kurze Anzeige von Ausschaltdauer
  - kurze Anzeige von Eingangsparameter (Pull-Up, Invertierung)
  - Anzeige von Sonderfunktionen, wenn aktiviert.
- Sensor am Eingang A der Steuerung anschließen.
  Vorsicht ! Sensor mit PNP-Ausgang auf keinen Fall direkt an Kamera anschließen, da sonst durch die Überspannung (12V) der Eingang der Kamera zerstört werden könnte.
  
  Zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen gegen falsches Anschließen:
  - Entsprechnde farbliche Markierungen an Stecker anbringen.
  - Wenn nur PNP-Sensoren angeschlossen werden, so kann zur zusätzlichen Sicherheit ein Serienwiderstand von ca. 2 KOhm am Ausgang des Sensors angebracht werden (Pin 2 von XLR-Stecker). Damit wird der Eingangsstrom bei einem versehentlichen direkten Anschluss an der Kamera begrenzt.
- Wenn erforderlich Schaltausgang B für Sensorausschaltung anschließen (Minuspol von Spannungsversorgung des Sensors wird gegen gemeinsame Masse geschaltet)
- Wenn erforderlich Fernbedienungskabel an Eingang B anschließen
Einstellung der Eingangsstufe (bei gleichbleibendem Sensortyp nur einmal erforderlich.)
- Eingangsstufe einstellen Pull-Up / Pull-Down (Bei korrekter Einstellung muss die grüne Eingangssignal-LED an Steuerplatine ein- und ausschalten wenn der Sensor belegt wird.)
- Einstellung der Eingangsinvertierung (Bei unterbrochenem Lichtstrahl muss die grüne Eingangssignal-LED leuchten.).
Lichtschranke korrekt ausrichten und auf Schaltfunktion prüfen.
Wenn erforderlich, Ausschaltdauer des Sensors an Belichtungszeit anpassen (Wird diese Funktion nicht benötigt, so kann diese ausgeschaltet werden.).
Am Ausgang A die Kamera anschließen
Die Steuerung auf Bereitschaft stellen

Betriebsbereit ein/aus:

Allgemeines zum Modus Betriebsbereit
Im Modus "Betriebsbereit" wird der Ausgang Bereitschaft (PIN 3) dauerhaft gegen Masse gezogen. Dies ermöglicht eine kürzere Reaktionszeit der Kamera. Nur wenn der Modus Betriebsbereit aktiv ist, wird das Eingangssignal weitergegeben. Die Einstellung des Sensors kann somit ungestört bei deaktivierter Bereitschaft und angeschlossener Kamera erfolgen, ohne dass diese unbeabsichtigt auslöst.

Übersichtstabelle der Signale in Abhängigkeit von Modus Betriebsbereit
Eingangsstatus an LED	Betriebsbereit	Ausgang Auslöser PIN 2	Ausgang Bereitschaft PIN 3
aus	aus	aus	aus
ein	aus	aus	aus
aus	ein	aus	ein
ein	ein	ein	ein

Bereitschaft über externen Schalter von Fernbedienung
Solange der Schalter an Fernbedienung (PIN 3 an Stecker gegen Masse) eingeschaltet ist, bleibt die Bereitschaft aktiv (blaue LED blinkt). Die Taste an der Fernbedienung hat nun die Funktion einer manuellen Auslösetaste (Die manuelle Taste wird mit dem Signal des Sensors "verodert"). Bei ausgeschalteter externer Bereitschaft, kann über die manuelle Auslösetaste die Ausschaltdauer des Sensors eingestellt werden.

Betriebsbereitschaft über lokale Taste
Wenn das Menü nicht aktiv ist (die gelbe LED für die Menüanzeige ist aus), lässt sich durch kurzes Betätigen der lokalen Taste (auf der Steuerplatine) die Steuerung auf Betriebsbereit umstellen (blaue LED blinkt). Durch erneutes Betätigen der lokalen Taste kann der Betriebsbereitmodus wieder verlassen werden. Hinweis: Der Betriebsbereitschalter an der externen Fernbedienung hat immer Vorrang. Die lokale Taste hat bei eingeschalteter externer Betriebsbereitschaft folglich keine Funktion. Beim Ausschalten der Bereitschaft über die externe Fernbedienung wird ebenfalls die Bereitschaft immer verlassen, auch wenn zuvor über die lokale Taste der Bereitschaftsmodus eingeschaltet wurde.

Batteriestatusanzeige bei aktiver Betriebsbereitschaft
Bei Unterschreiten der Versorgungsspannung von 9,5V wechselt das schnelle gleichmäßige Blinken der Blauen LED in ein unregelmäßiges Blinken mit einer größeren Pause. Wenn nun die gleiche Versorgungsspannung für den Sensor verwendet wird, so besteht die Möglichkeit einen Ausfall noch rechtzeitig zu erkennen. Die meisten Sensoren, die eine zusätzliche Versorgungsspannung benötigen (Es ist nicht die Versorgung über die Pull-Up-Eingangsstufe gemeint), weisen einen spezifizierten Betriebsspannungsbereich von 9 bis max.30V auf.

Menüzugang

Durch Betätigen der internen oder externen Taste, bei ausgeschalteter Betriebsereitschaft, von länger als 3 Sekunden wird die Menüauswahl aktiviert. Nach Loslassen der Taste wird in das ausgewählte Menü verzweigt.

Menüzugänge über lokale Taste

Liste der möglichen Menüverzweigungen:
Nr.	Betätigungs- dauer der Taste	LED Blau	LED Grün	LED Rot	Menüfunktion
1	3 Sekunden				Einstellung Ausschaltdauer Sensor
2	6 Sekunden				Einstellung Pull-Up / Pull-Down an Eingangsstufe
3	9 Sekunden				Einstellung Eingangssignalinvertierung
4	15 Sekunden				Einstellung Sonderfunktionen

Menüzugang über externe Taste

Durch Betätigen der externen Auslösetaste für länger als 3 Sekunden, bei ausgeschaltetem Betriebsbereitmodus, wird der Menüzugang aktiviert. Die gelbe und die rote LED leuchten. Nach Loslassen der Taste wird in das Menü ‘Einstellung Ausschaltdauer Sensor’ verzweigt.
Hinweis: Über die externe Taste kann nur dieser Menüpunkt erreicht werden.

Menü - Einstellung Pull-Up / Pull-Down an Eingangsstufe

Menüstatusanzeige: gelbe LED blinkt zyklisch 2 mal

Die Einstellung kann durch Betätigen der Taste verändert werden.
Bei aktivem Pull-Up leuchtet die blaue LED.
Hinweis: Das Ergebnis der Einstellung wird unmittelbar an der günen LED (interner logischer Eingangsstatus) angezeigt.

Pull-Up: Der Eingang wird über einen Widerstand gegen +5V gezogen. Der Sensor (NPN - Ausgang) kann nun das Signal am Eingang gegen Masse ziehen. Diese Einstellung kann z.B. für einen einfachen Fototransistor oder ein 2. Fernauslösekabel verwendet werden.
Hinweis: Wenn Eingangssignal nicht invertiert wird und am Eingang nichts angeschlossen ist, so ist der logische Eingangsstatus immer 1 (die grüne LED leuchtet)

Pull-Down: Der Eingang wird über einen Widerstand gegen Masse gezogen. Der Sensor (PNP - Ausgang) kann nun das Signal am Eingang auf +5V (Bei höheren Eingangsspannungen wird das Eingangssignal durch die Schutzvorrichtungen auf ca. 5,5V begrenzt) anheben. Diese Einstellung ist für Sensoren geeignet, die eine Ausgangsspannung liefern.
Das Einstellmenü wird ca. 7 Sekunden nach der letzten Tastenbetätigung automatisch verlassen.
Hinweis: Wenn Eingangssignal nicht invertiert wird und am Eingang nichts angeschlossen ist, so ist der logische Eingangsstatus immer 0 (die grüne LED ist aus)

Menü - Einstellung Eingangsinvertierung

Menüstatusanzeige: gelbe LED blinkt zyklisch 4 mal

Die Einstellung kann durch Betätigen der Taste verändert werden.
Bei aktiver Invertierung leuchtet die rote LED.
Hinweis: Das Ergebnis der Einstellung wird unmittelbar an der günen LED (interner logischer Eingangsstatus) angezeigt.

Die Eingangsinvertierung muss so ein gestellt werden, dass bei nicht unterbrochenem Lichtstrahl die grüne Status-LED aus ist.
Das Einstellmenue wird ca. 7 Sekunden nach der Letzten Tastenbetätigung automatisch verlassen.
Hinweis: Beim Umschalten der Eingangsinvertierung ändert sich unmittelbar der Status der grünen LED, welche den logischen Eingangsstatus anzeigt.

Prinzipschaltbild der programmierbaren Eingangsstufe

Menü - Einstellung Ausschaltdauer Sensor

Menüstatusanzeige: LED gelb blinkt 1:1

Die Einstellung (Ausschaltdauer) kann durch Betätigen der Taste verändert werden.
Hinweis: Die Ausschaltdauer ist somit auch die Mindestzeit, mit der der Auslöseeingang an der Kamera belegt ist.

Tabelle der einstellbaren Ausschaltdauer
Wert	LED Blau	LED Grün	LED Rot	Ausschaltdauer
0				Ausschaltfunktion deaktiviert
1				0,2 S
2				1,1 S
3				2,1 S
4				5,3 S
5				15,5 S
6				31 S
7				62 S

Sonderfunktionen

UND-Verknüpfung zwischen Sensoreingang A und Fernbedienungseingang B

Das Signal des Sensors wird nur an den Ausgang im Betriebsbereit-Modus weitergegeben, wenn die Taste an Fernbedienung gleichzeitig betätigt wird.
Diese Funktion ermöglicht UND-Verknüpfungen zwischen weiteren Lichtschranken indem mehrere Lichtschrankensteuerungen in Reihe geschaltet werden.
Reihenschaltung von 2 Lichtschrankensteuerungen: Ausgang A von Steuerung 1 wird mit Fernbedienungseingang B von Steuerung 2 verbunden.
Hinweis: Durch die Reihenschaltung kann bei deaktivierter UND-Verknüpfung eine ODER-Verknüpfung zwischen zwei Sensoren realisiert werden.

Ausschalten der blinkenden blauen Betriebsbereit-LED

Sollte das Blinken der blauen LED stören, so kann diese ausgeschaltet werden, ohne dass andere Funktionen dadurch beeinträchtigt werden. Beim Auslösen wird jedoch der Eingangsstatus des Sensors (grüne LED) und des Ausgangsstatus des Ausgangs (rote LED) weiterhin angezeigt.

gelbe Menü-LED als stand by - und Batterieüberwachungs-Anzeige

Bei ausgeschalter Betriebsbereitschaft blinkt die gelbe LED alle 3 Sekunden kurz auf und signalisiert somit, dass die Steuerung an der Batterie angeschlossen ist und diese eine Spannung von über 9,5V aufweist (bei Unterspannung blinkt diese 2 mal kurz auf.).
Mit dieser Funktion lässt sich auch bei ausgeschalteter blauer Betriebsbereit-LED der Modus-Betriebsbereit ablesen: Die gelbe stand by LED blinkt nicht.

Hinweis: Im Normalzustand sind alle Sonderfunktionen deaktiviert. Wenn mindestens eine der Sonderfunktionen aktiviert wurde, so wird dies beim Einschalten der Steuerung durch ein dreifaches Aufblinken der Sonderfunktionen nach der Anzeige von Ausschaltdauer und Eingangsparameter (Pull-Up und Invertierung) angezeigt.

Anschlussbelegungen

Anschlussbelegung Signaleingang (Anschluss für Sensor / XLR-F)
PIN Nr.	Funktion
1	Masse
2	Signal von Sensor
3	Eingang externe Bereitschaft (low-Aktiv, Pull-Up)
Der Eingang externe Bereitschaft ist parallel zum Fernbedienungsstecker geschaltet. Die externe Bereitschaft ist aktiv, wenn dieser Anschluss mit Masse verbunden wird.

Anschlussbelegung Eingang Fernbedienung (XLR-F)
PIN Nr.	Funktion
1	Masse
2	Eingang manuelle Auslösetaste (low-aktiv, Pull-Up)
3	Eingang externe Bereitschaft (low-aktiv, Pull-Up)
Die manuelle Auslösetaste an Fernbedienung kann zur Einstellung der Ausschaltdauer des Sensors benutzt werden, wenn der Bereitschaftsmodus verlassen ist.

Anschlussbelegung Ausgang A (XLR-M)
PIN Nr.	Funktion
1	gemeinsame Masse von Optokoppler (Emitter)
2	Ausgang Auslösetaste
3	Ausgang Bereitschaft
Es wird davon ausgegangen, dass ein Eingang mit Pull-Up-Einspeisung folgt.

Anschlussbelegung Ausgang B (Sensorausschaltung, XLR-M)
PIN Nr.	Funktion
1	Masse
2
3	Schaltausgang für Sensor
Der Schaltausgang schaltet gegen die Masse der Versorgungsspannung (gleiches Potential wie Masse von Signaleingang und Masse von Fernbedienung. D.h. der Schaltausgang ist nicht galvanisch getrennt. Beim Ausschalten des Sensors wird der Minuspol der Versorgung unterbrochen.