Wat is High speed fotografie ?

Bij "high speed" of "hoge snelheid" fotografie maakt men gebruik van zeer korte belichtingstijden.
Niet alleen zijn de belichtingstijden heel kort, maar ook het moment van opname moet heel nauwkeurig bepaald worden.
Omdat bij normale digitale fototoestellen, de reactiesnelheid van de sluiter op een snel gebeuren te klein is, wordt bij het fotograferen van snelle bewegingen, niet de sluiter van het fototoestel gestuurd ,maar wel een flitstoestel.

 Een ballon doorprikken

Het geheel gebeurt in het donker, de sluiter van het fototoestel wordt gedurende een paar sec open gezet.
Gedurende die tijd wordt bv  een  ballon doorprikt.
Door de knal geeft een microfoon een signaal naar een stuurunit, die de flits bediend.
Tussen het tijdstip van de knal en de flits wordt een tijdsvertraging van 100-800µs (miljoenste sec) ingesteld.
Het geheel gebeurt dus in het duister, maar door de heldere flits en het kleine diafragma heeft een weinig omgevingslicht geen invloed op het resultaat.
Wat de snelheid van de flits betreft, hoe hoger de snelheid, hoe minder beweging onscherpte, de duur van de flits hangt af van de ingestelde flits lichtsterkte, het is wat experimenteren om tot een goed resultaat te komen. Gezien het licht enkel van een 1 flits afkomstig is , zijn de slagschaduwen nogal sterk, om die te vermijden wil ik in de toekomst experimenteren met spiegels en een 2de slave  flits.

50µsec na de knal	500µsec na de knal	800µsec na de knal

Opspattend gekleurd water

Een knikker valt in gekleurd water
De knikker valt door een geleidingsbuisje, op het einde van het buisje onderbreekt hij een laserstraal.
Een sensor op de laserstraal geeft na een ingestelde tijdsvertraging een signaal naar een flitstoestel.
In plaats van water wordt ook soms (gekleurde) melk gebruikt, door de hogere viscositeit krijgt men mooiere figuren.

Voor bovenstaande foto's werd 30% melk, 70% water gebruikt, gekleurd met methyleenblauw

Hierbij een foto van het stuurgedeelte.

De opstelling : kan dus zowel op geluid, door onderbreken van een laserstraal, of door een flits sensor gestuurd worden

De micro is voor de triggering op geluid van bv een knallende ballon,geweerschot,.....
De flits mag echter niet direct na de knal flitsen, want dan is het gaatje in de ballon nog te klein, 500µs (miljoensten van een sec) later is het gat al veel groter .

De laser sturing  is in feite niets meer dan 2 glasfiber kabeltjes met aan de ene kant een lampje (LED) en aan de andere kant een fototransistor.
Als de lichtstraal onderbroken wordt geeft dit een triggerpuls voor de flits.
Het buisje erboven is voor de geleiding van de vallende voorwerpen (vb een knikker die in het water valt)

High speed stuurunit

Blokschema

Werking:

De triggerpuls kan in feite van 4 verschillende bronnen komen:

 De microfoon
 De lasersturing
 Een pulsgenerator die iedere sec een korte puls geeft
 Flitsshoe of flash sensor (niet voor deze toepassing)

Als op één van de 4 ingangen een triggerpuls komt gaat deze naar een LM555 die geschakeld wordt als monostabiele multivibrator, hiermee kan de vertragingstijd nauwkeurig ingesteld worden.

Instellen & meten van de vertraging:

2 pulsen, één van de trigger (van de micro) en de vertraagde puls van de LM555 worden hiervoor gebruikt.
Als je beide pulsen naar een JK flipflop stuurt verkrijg je een nieuwe puls die begint bij de start van de eerste trigger en stopt bij de start van de vertraagde puls.
De duur van de puls is dus even lang als de vertraging, die kan je met een oscilloscoop of een een freq. teller meten en instellen.
Om het meten en het afstellen van de vertraging eenvoudiger te maken,vervang ik gedurende de meet fase, de puls afkomstig van  de micro, door een interne testpuls met een frequentie van 1 sec, zo verschijnt op de uitgang van de JK, iedere seconde een puls met een breedte = vertraging.
Na het instellen wordt terug overgeschakeld naar de micro uitgang .

Wat de laser sturing betreft:

De (IR ) diode in een koper busje monteren, aan de ene kant doorboren met de dikte van de de diode aan de andere kant een gaatje, de dikte van uw glas fibre.
Je kunt de gevoeligheid sterk opdrijven door uw lichtstraal te schakelen met bv 40khz, het binnenkomend signaal kan je dan voldoende  versterken met een selectieve op-amp.
Als je het simpel wil houden, sloop je de RC zender en ontvanger van (niet al te oude) videorecorder of afgedankte TV.
De fibre kabel dient in principe enkel om de lichtbundel te beperken tot een diameter van 1.5-2mm , vooral de RC ontvanger is goed bruikbaar omdat hij een geintegreerde selectieve versterker heeft tussen 20-40khz, en uiterst gevoelig!
Wat de storingsgevoeligheid van de LM555 betreft, een goeie tantalium condensator op de voedingspin van de LM555 doet wonderen.

Alternatief:

De schakeling zou je ook met digitale componenten ( processor) kunnen ontwerpen, ze zijn eens  gemaakt, inderdaad een stuk flexibeler.
De voorbereiding en de ontwerptijd zijn wel een stuk langer, analoog heb je na een paar uren al een werkend model .
Wat de timing van de LM555 betreft, er voor vooral zorgen dat de timing afhankelijke onderdelen niet temp. gevoelig zijn (geen ceramische condensator gebruiken), alhoewel je er al een heel stuk naast mag zitten vooraleer het echt problemen zou geven.
Ik denk dat het risico voor timing problemen met digitale techniek wel eens  groter kan zijn als je geen doorwinterde programmeur bent, als de processor een paar subroutines meer of minder doorloopt kan het snel een paar µs verschil uitmaken....


Verder heb ik gemerkt dat de snelheid van openscheuren van de ballon sterk afhankelijk is van het merk (van de ballon) en ook van de inwendige druk, als je vergelijkende testen wilt doen, koop je best telkens hetzelfde merk, en vul je de ballons met dezelfde druk.

Links:

Hier vindt je schakelingen voor trigger circuits
Hiviz tools: http://www.hiviz.com/tools/triggers/makeown.htm

Vallende druppels fotograferen:
http://www.youtube.com

versie 15-11-2009
© Beertje

Update 2021