Самодельная макровспышка на ATmega8

[A-Gugu]

Я тоже развил эту тему, но сделал схему и управление по другому, так что могу лампой даже музыку играть, попозже сниму видео

[Impulsite]

Что касается длительностей импульсов, то они не "заложены", они каждый раз рассчитываются

Это, конечно, здорово, когда формула поддерживается фотографическим результатом. Может быть неожиданный "провал" на 1/8 - это как раз тот момент, когда формула не учитывает нелинейности процесса свечения в ксеноновой лампе?

при 1/1 и F7.1 я должен получить такую же экспозицию...

Удобнее, меняя расстояние от вспышки до объекта съемки, рядом с которым есть серая карта, получить на уровне 1/1 целое число диафрагмы, при котором получается нормальная экспозиция - пусть при ISO200 будет, например, 11. Можно и другое число диафрагмы из основного ряда. Расстояние между камерой и объектом, а также фокусное расстояние и выдержку на уровне 1/200 сохраняем постоянными. Серая карта удобна для измерения плотности изображения в числах RGB и более точного контроля экспозиции. Впрочем, когда серая карта заполняет всё поле зрения камеры, то можно ориентироваться и гистограммой, - при одинаковой экспозиции она сохраняет свою форму место в середине дисплея фотокамеры. Итак:

1/1   - F11
1/2   - F8
1/4   - F5,6
1/8   - F4
1/16  - F2,8
1/32  - F2

Если объектив имеет наибольшую диафрагму 3,5 или 4, или надо проверить уровни меньшие, чем 1/32, то тогда надо серию снимков проводить на большем числе чувствительности, т.е. ISO поднять до 400 или 800. Тогда может получиться такой ряд, условно:

1/128  - F4
1/64   - F5.6
1/32   - F8
1/16   - F11
1/8    - F16
1/4    - F22
1/2    - F32
1/1    - F45

Изменение силы вспышки в два раза соответствует изменению экспозиции в 2 раза и должно соответствовать изменению числа диафрагмы на одну ступень для получения той же плотности изображения.

Получается вот такая ерунда

Действительно ерунда. Надо фотографировать какой-то объект, освещаемый лампой. Обычно используют серую карту. Ловить яркость самой лампы неудобно. Однако, если надеть на объектив полупрозрачную матовую крышку, или закрыть объектив матовой калькой, то камера будет работать в точности, как флашметр с молочным стеклом на фотоприёмнике. И гистограмма будет показывать освещенность этой кальки (молочного стекла).

Вот так правильно

1/4  - F5.6
1/2  - F8
1/1  - F11

Сила вспышки меняется в два раза, и число диафрагмы меняется на 1 ступень, сила вспышки меняется в 4 раза, и число диафрагмы меняется на 2 ступени. Экспозиция остаётся постоянной.

Вот здесь https://ru.wikipedia.org/wiki/Относительное_отверстие показана шкала диафрагменных чисел современных цифровых фотоаппаратов с промежуточными значениями. Основной ряд диафрагменных чисел выделен зелёным цветом.

[vvsector85]

Я не учел, что в камере есть еще и промежуточные значения диафрагмы.

Может быть неожиданный "провал" на 1/8 - это как раз тот момент, когда формула не учитывает нелинейности процесса свечения в ксеноновой лампе?

Не понял, о какой "нелинейности" Вы говорите?

Еще интересный момент - изначальные значения в прошивке я установил такие:
U₀= 300
U_г= 70
U₃=170
R = 3,5 (сопротивление ИФБ-300 3 Ом, + приблизительное сопротивление остальной цепи)
C = 0,00047

Предполагается, что эти значения (кроме U₀ и C) должны быть уточнены процедурой калибровки. Так вот, сама вспышка определила сопротивление цепи лампы - 11 Ом.
Вспышка считает его вот так

Возможно, отсюда и такие неточности?

[A-Gugu]

Я тоже формулой мерял, сопротивление стандартных кольцевых ламп, на 300-400дж, получается порядка 1.8-2.2 Ом.

[Impulsite]

В формуле всё же вместо U_{ГАШЕНИЯ} наверное лучше использовать U_{ВЫКЛЮЧЕНИЯ}?

U_г= 70
U₃=170

U_{гашения}= 70 В, то что такое U₃=170? Я запутался в обозначениях. Где напряжение гашения лампы (её физическое свойство), где напряжение, при котором вы лампу принудительно выключаете... Не ясно.

Эмпирическая формула оценки омического сопротивления лампы:

R=pl/πr², Ом,

где р - удельное сопротивление плазмы разряда (можно приближенно приравнять 0,02 Ом-см, l - расстояние между осями электродов (см), r - внутренний радиус трубки (см), π - число Пи. Если разряд не заполняет полностью просвет трубки, то для более точных расчётов можно использовать данные о радиусе канала из главы 2).

[vvsector85]

U_{гашения} - напряжение, при котором лампа гаснет сама
U_{зажигания} - минимальное напряжение, при котором лампа сможет зажечься, этот параметр важен для HSS.
Принудительно лампу я выключаю не по напряжению, а по времени, поэтому, такой параметр как U_{выключения} попросту не используется.

В случае с ИФБ-300, сопротивление лампы известно - 3 Ом по паспорту, но важно сопротивление не только лампы, но и всей цепи, вот его и рассчитывает микроконтроллер.

[Impulsite]

ОК, принято. Тогда в вашей формуле

получается, что сопротивление лампы и всей цепи непостоянно и пропорционально времени отсечки, ведь в знаменателе постоянное число. И U₀ и U_Г и С - величины постоянные. Насколько вы уверены в непостоянстве сопротивления цепи лампы?

Принудительно лампу я выключаю не по напряжению, а по времени

Вот с фактом провала на 1/8 мы снова вернулись к тому, что я предлагал в начале: откалибровать вспышку по соотношению яркость - время, а затем задавать для требуемых уровней мощности вспышки табличные времена. Или использовать автоматическую корректируемую обратную связь по яркости лампы так, как это делается во вспышках с автоматом экспозиции.

[vvsector85]

Нет, нет! Сопротивление постоянно! В этой формуле t - это время горения лампы от U₀ до U_{гашения}, а оно постоянно. Вспышка делает 10 импульсов, не ограниченных по времени (пока лампа не погаснет сама) и засекает это время, и по среднему результату считает по формуле. Так что, здесь t - величина постоянная.

А потом, в нормальном режиме работы вспышки, когда R уже величина известная, от него рассчитывается t, необходимое для каждого уровня мощности.

откалибровать вспышку по соотношению яркость - время, а затем задавать для требуемых уровней мощности вспышки табличные времена.

ну, это слишком эмпирический метод. Повторюсь, хочется универсальности. Конечная цель - построить "платформу", на основе которой, каждый сможет сделать свою вспышку, в соответствии со своими потребностями.

[Impulsite]

Тогда попробуйте объяснить откуда такое большое значение сопротивления цепи R - как вы выше отметили - 11 Ом?
Сопротивление лампы 3,5 ома, сопротивление канала коллектор-эмиттер сотые, десятые доли ома, сопротивление конденсатора тоже в этом пределе. Неужели индуктивное сопротивление катушки так велико?

[vvsector85]

Кстати, т. к. R_лампы не равно R_{цепи лампы}, нужно внести изменения в расчеты энергии импульса, т. к. не вся энергия запасенная в конденсаторе расходуется на вспышку, а часть теряется в остальной цепи. Так, если верить измерениям вспышки, если сопротивление цепи действительно 11 Ом, то, получается, что 2/3 энергии теряется в проводах, индуктивности и ключе. К тому же, расчеты длительностей импульсов были неверны, т. к. по умолчанию, R было указано 3,5 Ом. Вечером повторю эксперимент с фотоаппаратом, но с другим значением R.

Если с другим значением R получу одинаковую экспозицию на разных сочетаниях мощности и диафрагмы, значит, сопротивление действительно столь велико, и тогда уже нужно выяснять почему.

[vvsector85]

Результаты калибровки:
U_{зажигания} = 165 В
U_{гашения} = 43 В
R_{цепи лампы} = 9,85 Ом

А теперь повторный тест с фотоаппаратом, с параметрами, определенными калибровкой:


Уже больше похоже на правду, но все равно не то.

[vvsector85]

Попробовал без индуктивности, результат калибровки почти такой же. Может, все-таки, дело в малюсеньком поджигающем трансформаторе? Может ли сопротивление лампы повышаться из-за неполной ионизации?

С другой стороны, я не могу полностью полагаться на результаты измерений. Измерение напряжения необходимо производить во время свечения лампы как можно чаще, чтобы отследить момент, когда оно близко к U_{гашения} (можно было бы отслеживать явно, а не по падению напряжения, но уже нет свободных ног МК), а для этого пришлось повысить частоту АЦП до 250 КГц, что многовато для него и может снизить точность. Однако, результат получается стабильным, все время около 10 Ом, при том, что результат считается по десяти вспышкам.

[vvsector85]

Немного изменил алгоритм замера времени горения вспышки, должно стать точнее. Теперь определяет около 7 Ом. Также, попробовал поджигающий трансформатор от "Фотона", изменений не обнаружил. Думаю, проблема все-таки в системе поджига, ее нужно пересмотреть. При длительностях вспышки менее 150 мкс лампа, похоже, просто не успевает зажечься.

И пока что ничего не получается с HSS. При выдержке короче 1/320 часть кадра остается непроэкспонированной, хотя, осциллограф с солнечной батареей показывает равномерный пик длительностью 10 мс, что соответствует заданной длительности серии импульсов. Я что-то слышал про лаг затвора. Возможно, нужно сделать задержку перед вспышкой в режиме HSS.

[Impulsite]

Попробовал без индуктивности

Какое сопротивление разрядной цепи получилось без катушки?

Думаю, проблема все-таки в системе поджига

Сомнительно. Полагаю, прежде, чем решать это предположение, следует понять откуда такое большое сопротивление R_{цепи лампы}, даже с лампой-трубкой "от какого-то Ниппона". Скорее дело в принципе назначения коэффициента "k", который у вас управляет длительностью импульса. И в методе измерения сопротивления цепи. Нет ли тут, в выбранном способе, методологического тупика?

С вашего позволения, я бы предложил прямой способ управления длительностью, а именно, используя фотодатчик, который освещается импульсной лампой и интегрирующую цепочку, в которой конденсатор заряжается током фотодатчика. При достижении заданного уровня напряжения на конденсаторе, соответствующего необходимому уровню экспозиции матрицы или фотоплёнки, система выключает лампу. Это принцип автомата экспозиции. Такая схема, как я думаю, вполне способна учитывать свойства разных ламп (при их замене), она будет автоматически учитывать уменьшение светоотдачи в результате износа лампы. Также это позволит использовать i-TTL-управление вспышкой. И, вроде бы, это намного проще (так как нет необходимости выполнять расчеты по сложным формулам), и должно меньше расходовать ресурсы микроконтроллера.

[Impulsite]

Я что-то слышал про лаг затвора. Возможно, нужно сделать задержку перед вспышкой в режиме HSS

Вспышку в режиме HSS надо запускать непосредственно перед открытием затвора, через фиксированный интервал времени после срабатывания спусковой кнопки или после "предпыха" встроенной вспышки. Величина интервала разная у разных камер и в системных камерах она учитывается программным путем. Есть совместимые радиосинхронизаторы, которые камерой воспринимаются как родные вспышки, и у которых есть возможность произвольно регулировать длительность интервала (в узком диапазоне времен) для обеспечения режима псевдо-HSS.



Это здесь: viewtopic.php?f=39&t=1018

[vvsector85]

Изначально, устройство замышлялось как макровспышка для дентальной фотографии, а у меня есть сомнения, что фотодатчик будет корректно работать в таких условиях, когда объект съемки находится очень близко к объективу, а лампа размещена на объективе. Где в таком случае размещать сам датчик?

Что не так с коэффициентом k? Он управляет длительностью импульса не напрямую, а через энергию (Е x k). Т. е., если требуется мощность 1/8, то k = 0.125. По-моему, все логично.

Какой максимально короткий одиночный импульс могут давать фирменные вспышки?

Без индуктивности определяемое сопротивление стало меньше незначительно, в пределах погрешности. Мерил саму катушку на RLC, ее активное сопротивление R = 0,08 Ом, реактивное, Х = 1,7 Ом. Проволока 1 мм в диаметре.

[Impulsite]

Где в таком случае размещать сам датчик?

Датчик должен смотреть на лампу, непосредственно, как у Metz, или через световод, как у других. Можно иметь два датчика, один для ручного режима, смотрящий на лампу, другой - для автомата экспозиции, который будет воспринимать свет, отраженный от объекта макросъъёмки. Причем усреднённо или точечно. Можно использовать датчик фотокамеры, - где-то видел заметку, где как раз использовалась автоматика камеры для управления экспозицией самодельной вспышки. Найду - выложу.

если требуется мощность 1/8, то k = 0.125

Т.е. вы накладываете линейную функцию на нелинейную характеристику светоотдачи лампы, - естественно, получаете на выходе нелинейность, которая себя и проявила в виде "провала 1/8".
Если бы вы измеряли яркость лампы, а не оценивали её визуально, то эту нелинейность вы заметили бы сразу.

Как вы предполагаете учитывать, что разрядная кривая - нелинейна? Что светоотдача лампы меняется вместе с изменением тока и напряжения на лампе? Таблицей чисел k?

Какой максимально короткий одиночный импульс могут давать фирменные вспышки?

Вот здесь есть несколько измерений:
https://photo.toomastamm.eu/discharge-g ... onic-flash
http://gock.net/2012/01/flash-durations-small-strobes/
Да и здесь http://impulsite.ru/viewforum.php?f=33 коллега sa137 выкладывал свои замеры.

Мерил саму катушку на RLC, ее активное сопротивление R = 0,08 Ом, реактивное, Х = 1,7 Ом

На какой частоте измерено индуктивное сопротивление? Вы, вроде, сообщали индуктивность этой катушки, я что-то не нахожу. Сообщите ещё раз

PS: Нашёл: "воздушная катушка индуктивности 30 мкГн"

[Impulsite]

vvsector85, а скажите, сколько микросекунд составляет фронт импульса в лампе, когда ток нарастает от 0 до максимума амплитуды? Заштрихованный участок на рисунке:

[vvsector85]

Индуктивность катушки измерял на 1кГц и на 10 кГц, получилось 30 мкГн и 27 мкГн соответственно.

Т.е. вы накладываете линейную функцию на нелинейную характеристику светоотдачи лампы, - естественно, получаете на выходе нелинейность, которая себя и проявила в виде "провала 1/8".

Если можно, здесь подробнее. Чтобы что-то можно было регулировать, его нужно линеаризировать. Ради этого я и морочился с формулами, и пришел вот к этому. Эта формула учитывает квадратическую зависимость энергии от напряжения и падение напряжения во время свечения. Конечно, здесь предполагается, что свечение пропорционально энергии, разве это не так? Если нет, то чем определяется эта зависимость?

Попробовал увеличить ёмкость - собрал батарею на 1300 мкФ, теперь у МК больше времени на измерения, и значение R получилось почти правдоподобным - 4,6 Ом. Кстати, возможно, стоит убрать конденсатор 100 нФ между входом АЦП и землей, возможно, из-за него МК с опозданием определяет гашение лампы, что приводит к завышению R.

Повторил эксперимент с камерой, на мощностях 1/1 - 1/8 экспозиция почти одинаковая, дальше провал.

Померил солнечной батареей фронт нарастания яркости - 100 мкс. Это, конечно, объясняет, почему на длительностях меньше 150 мкс вспышки, в обычном понимании, не происходит - БТИЗ рубит ее раньше, чем она успевает разгореться. Значит, грубо говоря, можно добавлять к расчетным длительностям эти 100 мкс и это должно все выровнять. Но это слишком грубо. Нужно посчитать энергию этого участка импульса (нарастание) и ее тоже учитывать.

[A-Gugu]

Я послал катушку подальше, ничего от этого не ухудшилось

[Impulsite]

Т.е. вы накладываете линейную функцию на нелинейную характеристику светоотдачи лампы, - естественно, получаете на выходе нелинейность, которая себя и проявила в виде "провала 1/8".

Если можно, здесь подробнее.

Нелинейность светоотдачи лампы увидеть не сложно: фотодиод и осциллограф вам помогут.
Вот примерно так, как описано здесь: How I measured it - подобрать параметры схемы на входе осциллографа так, чтобы освещаемый светом вспышки фотодиод не выходил за пределы линейного участка его характеристики "ток/освещенность".
И надо на фотодиод ставить светофильтр, отсекающий ИК- излучение лампы, так как у фотодиодов максимум чувствительности как раз в ИК-области находится.

[vvsector85]

Убрал конденсатор с входа АЦП - сопротивление 3.63 Ом! Вот это уже похоже на правду!

Нелинейность светоотдачи лампы увидеть не сложно: фотодиод и осциллограф вам помогут.

Мне ее не увидеть нужно, а линеаризировать. Я и так знаю, что она нелинейна. У меня вопрос - пропорциональна ли светоотдача энергии? Если да, то формула все учитывает как нужно.

Ничего не могу понять с HSS: осциллограф с солнечной батареей показывают сплошной импульс (частота 30,8 кГц) длительностью 10 мс, как и задано в программе. При этом, на выдержке 1/2000 в кадре полная темнота. Пробовал делать задержку перед вспышкой от 1 до 100 мс с шагом в 5 мс - и по прежнему ничего. Как такое может быть?

[vvsector85]

Единственное возможное объяснение - на центральный синхроконтакт камера посылает сигнал слишком поздно, а момент, когда должна начаться серия импульсов, определяется сигналом с дополнительных контактов. Тогда вообще не ясно, как реализовать HSS не зная протокола общения камеры со вспышкой.

Да, похоже, так и есть:

Это что, специально так сделано, чтобы так сложно было копировать их супер-технологию? Неужели вся затея HSS была напрасной?

[vvsector85]

Есть идея: можно сделать костыль для HSS. Если кнопка напрямую соединена с разъемом для 2,5 мм для внешней кнопки, то можно сделать синхронизацию для HSS по нажатию кнопки + задержка затвора. Если же кнопка развязана с разъемом, то ничего не получится. Разве что сделать кнопку спуска на самой вспышке.

Есть надежда. На контакте разъема внешней кнопки напряжение 2,8 В, при нажатии кнопки на фотоаппарате, напряжение падает до 0 В и остается на нуле, пока кнопка не будет отпущена. Дребезга контактов совершенно нет, наверное, он аппаратно подавляется. Значит, через p-n-p транзистор можно синхронизировать. Главное, чтобы задержка между нажатием кнопки и срабатыванием затвора была постоянной.

[Impulsite]

Единственное возможное объяснение - на центральный синхроконтакт камера посылает сигнал слишком поздно... Неужели вся затея HSS была напрасной?

Поздно только для режима HSS вашей макровспышки, но нормально для обычной вспышки (ctlg/speed/971c64a5af62.png).

Можно для запуска макровспышки использовать совместимый радиосинхронизатор, поддерживающий TTL и HSS.
И, кроме того: момент времени t10 отличается тем, что после длительной паузы на служебных контактах CLK и DO одновременно устанавливается лог. 0. Наверное, можно осциллографом снять диаграммы на вашей камере и найти что-то подобное.

Ещё можно для HSS-синхронизации макровспышки использовать предпых вашей камеры в командном режиме (когда основной импульс выключен) вместе со светосинхронизатором + таймером, на котором можно задержку корректировать под лаг затвора. Т.е варианты обойти протокол i-TTL + HSS есть.

Померил солнечной батареей фронт нарастания яркости - 100 мкс

Тогда нужно ради эксперимента сделать серию снимков с длительностью импульса 10 мкс, 20 мкс, 30 мкс и так далее до 100 мкс. И посмотреть, какие из них соответствуют по светоотдаче (экспозиции) уровням 1/8, 1/16 и так дальше. Это покажет, что вспышка поджигается нормально, а расчёт коэффициента k требует изменений. Вот в подтверждение графики на уровнях 1/16 и 1/32, да и ниже точно так же, импульс обрывается, ещё не набрав максимальной амплитуды: https://photo.toomastamm.eu/discharge-g ... onic-flash и также график Canon 580EX at 1/64 power.

И ещё для наглядности:



Источник: http://web.archive.org/web/201411200436 ... f3c-1.html Перевод на русский язык имеется здесь: http://impulsite.ru/viewtopic.php?p=24181#p24181
В данной теме интересна фраза из блога, где я подчеркнул важное слово:

Полная площадь под любой кривой представляет собой полную энергию, излучаемую вспышкой.

Т.е. количество излучаемого света.

Конечно, здесь предполагается, что свечение пропорционально энергии, разве это не так?

И иногда встречал такие графики, когда у импульса на уровне 1/1 отрезан "хвост":



Это иллюстрация к тому, что энергия конденсатора, которая иногда называется энергией разряда (без учёта потерь на катушке, проводах и проч.) не пропорциональна излучаемому лампой количеству света и экспозиции, получаемой матрицей или фотоплёнкой. Именно поэтому в фотографии используется термин "ведущее число", ведь и накамерная вспышка с энергией 75 Дж и студийная в 300...400 Дж в определённых условиях дают одну и ту же экспозицию, т.е. плотность изображения.

Т.е. уровень вспышки 1/1 - это некоторое условное количество излучаемого света (а не энергии), по отношению к которому задаются уровни 1/2, 1/4 и меньше.