Trigger-Setup für Dhyana 401D & FL20-BW Kameras

Die Dhyana 401D und die FL20-BW nutzen eine Triggerung über einen optoentkoppelten Schaltkreis – ein weit verbreiteter Industriestandard, der die empfindliche Elektronik der Kamera vor externen elektrischen Überspannungen und Störungen schützt. Die Anforderungen an optoentkoppelte Triggerschaltungen unterscheiden sich geringfügig von denen des in anderen Kameras verwendeten TTL-Standards.

Der Optokoppler selbst ist ein Halbleiterbauteil, bestehend aus einer Leuchtdiode (LED) und einem lichtempfindlichen Transistor, der als Schalter fungiert. Wenn die Kamera ein Triggersignal ausgeben möchte, sendet die LED einen winzigen Lichtstrahl an den lichtempfindlichen Transistor, der daraufhin Strom durchlässt. Die beiden Schaltkreise sind jedoch vollständig voneinander isoliert, sodass die Kamera vor elektrischen Störungen durch externe Geräte geschützt ist. Ebenso aktivieren Eingangstrigger Optokoppler, um ihre Signale an die Kamera weiterzuleiten.

BeispielTriggeraufbau für optokopplerisolierte Triggerschaltungen. Der gestrichelte blaue Kasten zeigt die externe Ausrüstung der Kamera. Die mit „TRIGGER OUT“ markierte Linie ist der Trigger-Out-Pin der Kamera. Diese gesamte Schaltung wird bei mehreren Trigger-Out-Pins wiederholt. Die Spannungsquelle VCC2 und der Widerstand R3 müssen vom Benutzer hinzugefügt werden.

Anders als bei TTL-Triggern, bei denen der Triggerausgang der Kamera die Spannung im Triggerkabel direkt steuern kann (z. B. ein 5-V-Signal an ein externes Gerät senden), fungieren optoentkoppelte Schaltungen eher wie ein Schalter, der lediglich steuert, ob ein Stromkreis geschlossen wird oder nicht. Die Spannung in diesem Stromkreis muss extern über einen Widerstand auf High-Pegel gesetzt werden. Um den Stromkreis zu schließen, muss die Triggerschaltung schließlich mit Masse verbunden werden. Die Kamera verfügt über einen „Trigger Ground“-Pin (siehe Pinbelegung unten), der mit Masse verbunden werden muss.

Wie im obigen Diagramm dargestellt, müssen eine Spannungsquelle VCC2 und ein Widerstand R3 hinzugefügt werden. Die empfohlene Spannung für VCC2 liegt zwischen 5 V und 24 V, abhängig von der Spannung, die der Triggeranschluss Ihres externen Geräts erwartet. Für die meisten Geräte dürfte diese jedoch 5 V betragen. Der Widerstand R3 bestimmt den Stromfluss im Stromkreis; der empfohlene Wert beträgt 1 kΩ.

Trigger-Ausgang einrichten

Wenn die Kamera ein Triggersignal ausgeben möchte, wird der Optokopplerkreis geschlossen, Strom kann fließen und das externe Gerät registriert die Spannungsänderung.

Beachten Sie, dass zum Verwenden mehrerer Trigger-Ausgangspins separate Schaltungen mit jeweils eigener Spannungsquelle und eigenem Widerstand erforderlich sind.

Zusammenfassend benötigen Sie Folgendes:

1. Verbinden Sie den Trigger-Out-Pin der verwendeten Kamera mit dem Trigger-In-Anschluss des externen Geräts.

2. Parallel zur Leitung des Trigger Out-Pins muss außerdem ein Widerstand R3 angeschlossen werden, in Reihe damit dann eine Spannungsquelle VCC2, wie im Diagramm dargestellt.

3. Der Wert von VCC2 sollte auf die erforderliche Triggerspannung Ihres Geräts eingestellt werden, typischerweise 5 V, obwohl die Kamera einen Bereich von 5 V bis 24 V unterstützt.

4. Der Wert von R3 sollte 1 kΩ betragen.

5. Der Trigger-Ground-Pin der Kamera muss mit Masse verbunden werden.

6. Diese Schaltung muss für jeden verwendeten Trigger-Ausgangspin wiederholt werden.

7. Dann ist Ihre Schaltung einsatzbereit!

Trigger einrichten

Die Einrichtung für Trigger In ist identisch mit der für Trigger Out: Verbinden Sie den Trigger-In-Anschluss der Kamera mit dem Ausgang Ihres externen Geräts und einer Spannungsquelle, den Masseanschluss mit Masse. Stellen Sie sicher, dass die Eingangsspannung des externen Pull-up-Widerstands im Bereich von 5 V bis 24 V liegt.

Triggerkabel & Pinbelegungsdiagramme

Nachfolgend finden Sie die Pinbelegungsdiagramme für die FL20BW (links) und die Dhyana 401D (rechts). Diese Kameras verwenden ein Hirose-Breakout-Kabel, um den einfachen Zugriff auf die einzelnen Pins zu ermöglichen. Darunter befindet sich die Funktionstabelle für jeden Pin, die für beide Kameras identisch ist.

Trigger-Pinbelegungsdiagramme für die FL20BW (links) und die Dhyana 401D (rechts). Beachten Sie die Position der USB- und Stromanschlüsse, um sicherzustellen, dass die Kamera richtig ausgerichtet ist und die Pinbelegung ermittelt werden kann.

Stift am Hirose-Stecker	Pin-Name	Erläuterung
1	TRI_IN	Trigger-In-Signal zur Steuerung des Kameraaufnahmezeitpunkts
2	TRI_GND TRI	Erdungsanschluss. Dieser muss mit der elektrischen Masse verbunden werden, damit die Trigger funktionieren.
3	NC	Nicht verbunden – keine Funktion
4	TRI_OUT0	Trigger Out - Belichtungsstartsignale
5	TRI_OUT1	Trigger Out – Readout End-Signale
6	NC	Nicht verbunden – keine Funktion

Stellen Sie sicher, dass Ihre Triggerschaltung wie im Abschnitt „Einführung in die Einrichtung der Triggerung…“ oben beschrieben aufgebaut ist, einschließlich der Spannungsquelle, des Widerstands und des mit einer elektrischen Masse verbundenen Massekabels. Dann sollten Sie bereit sein, die gewünschten Triggermodi in der Software einzustellen.

Auslösen in Modi & Einstellungen

Wenn die Kamera im Modus „Hardware-Trigger“ arbeitet, wird die Aufnahme von Bildern durch Signale am Trigger-In-Kabel ausgelöst.

In Ihrem Softwarepaket finden Sie einige Einstellungen zur Optimierung Ihrer Anwendung. Der folgende Screenshot zeigt, wie diese Einstellungen in der Mosaic-Software von Tucsen aussehen.

Hardware-Trigger-Einstellung

Bei den Modellen FL20BW und Dhyana 401D sind nur die Modi „Aus“ und „Standard“ betriebsbereit.

AusIn diesem Modus ignoriert die Kamera externe Auslöser und arbeitet mit voller Geschwindigkeit gemäß interner Zeitsteuerung.

StandardIn diesem Modus benötigt jedes aufgenommene Bild der Kamera ein externes Triggersignal. Die Einstellungen „Belichtung“ und „Kante“ bestimmen Art und Verhalten dieses Signals und der Bildaufnahme.

Belichtungseinstellung

Die Belichtungszeit der Kamera kann entweder per Software oder über externe Hardware mittels der Dauer des Auslösesignals gesteuert werden. Es gibt zwei Belichtungseinstellungen:

Zeitlich begrenzt:Die Kamerabelichtung wird von der Software eingestellt.

Diagramm zur Darstellung des Triggerverhaltens im zeitgesteuerten Modus mit ansteigender Flankenauslösung. Der Beginn jeder Belichtung wird mit der ansteigenden Flanke eines externen Triggerimpulses synchronisiert; die Belichtungszeit wird softwareseitig eingestellt. Gelbe Formen repräsentieren die Kamerabelichtung. 0H, 1H, 2H… stehen für die einzelnen horizontalen Kamerazeilen, wobei es aufgrund des Rolling Shutter der CMOS-Kamera zu einer Verzögerung zwischen den Zeilen kommt.

BreiteDie Dauer des hohen Signals (im Modus „steigende Flanke“) bzw. des niedrigen Signals (im Modus „fallende Flanke“) bestimmt die Belichtungszeit der Kamera. Dieser Modus wird auch als „Pegel-“ oder „Bulb-Trigger“ bezeichnet.

Diagramm zur Darstellung des Triggerverhaltens im Breitenmodus mit ansteigender Flankentriggerung. Der Beginn jeder Belichtung wird mit der ansteigenden Flanke eines externen Triggerimpulses synchronisiert, wobei die Belichtungszeit durch die Dauer des hohen Signals bestimmt wird.

Kanteneinstellung

Für diese Einstellung gibt es zwei Optionen, abhängig von Ihrer Hardwarekonfiguration:

AufstandDie Kameraaufnahme wird durch die steigende Flanke eines Signals ausgelöst, das von niedrig auf hoch wechselt.

Fallend:Die Kameraaufnahme wird durch die fallende Flanke eines High-zu-Low-Signals ausgelöst.

Verzögerungseinstellung

Zwischen dem Empfang des Auslösers und dem Beginn der Belichtung kann eine Verzögerung eingefügt werden. Diese kann zwischen 0 und 10 Sekunden eingestellt werden, der Standardwert beträgt 0 Sekunden.

Hinweis zum Trigger-Timing: Stellen Sie sicher, dass keine Trigger verpasst werden.

In jedem Modus muss die Zeitspanne zwischen den Auslösungen (ergibt sich aus der Dauer des High-Signals plus der Dauer des Low-Signals) so lang sein, dass die Kamera wieder bereit ist, ein Bild aufzunehmen. Andernfalls werden Auslösungen, die gesendet werden, bevor die Kamera wieder aufnahmebereit ist, ignoriert.

Die Zeitspanne, die die Kamera benötigt, um ein Signal zu empfangen, ist bei der FL-20BW und der Dhyana 401D geringfügig unterschiedlich.

FL- 20BWDie minimale Verzögerung zwischen den Auslösungen ergibt sich aus der Belichtungszeit.PlusDie Auslesezeit des Bildes. Das heißt, am Ende einer Belichtung muss das Bild ausgelesen werden, bevor ein neuer Trigger empfangen werden kann.

Dhyana 401DDie minimale Verzögerung zwischen Triggern ergibt sich entweder aus der Belichtungszeit oder der Auslesezeit des Bildes, je nachdem, welcher Wert größer ist. Das heißt, die Aufnahme des nächsten Bildes und das Auslesen des vorherigen Bildes können sich zeitlich überschneiden, sodass ein Trigger empfangen werden kann, bevor das Auslesen des vorherigen Bildes abgeschlossen ist.

Zeitdiagramm mit dem minimalen Triggerabstand für die FL20-BW im (1) Belichtungsmodus (Weitwinkel) und (2) Belichtungsmodus (Zeitgesteuert) mit steigender Flanke. In (1) muss die Dauer des niedrigen Signals mindestens der Auslesezeit der Kamera entsprechen. In (2) muss die Summe aus Dauer des hohen und des niedrigen Signals (d. h. die Wiederholungszeit/Periode des Signals) größer sein als die Summe aus Belichtungszeit und Auslesezeit.

Trigger-Ausgangsmodi und Einstellungen

Sobald Ihre Triggerschaltung wie oben unter „Triggerausgang einrichten“ beschrieben eingerichtet ist, können Sie die Kamera so konfigurieren, dass sie für Ihre Anwendung die entsprechenden Trigger sendet.

Trigger-Ausgangsanschlüsse

Die Kamera verfügt über zwei Trigger-Ausgänge, Port 1 und Port 2, jeweils mit eigenem Trigger-Ausgangspin (TRIG.OUT0 bzw. TRIG.OUT1). Jeder Ausgang kann unabhängig betrieben und mit separaten externen Geräten verbunden werden.

Trigger Out Kind

Diagramm zur Veranschaulichung der Auswirkungen verschiedener Einstellungen für „Trigger Out: Art“, in diesem Fall für „Flanke: Steigend“. Der Trigger „Belichtungsstart“ wird aktiviert, sobald die Belichtung der ersten Zeile beginnt. Der Trigger „Ausleseende“ wird aktiviert, sobald die Auslesung der letzten Zeile abgeschlossen ist.

Es gibt zwei Möglichkeiten, welche Phase des Kamerabetriebs das Triggersignal anzeigen soll:

Beginn der BelichtungSendet einen Trigger (bei „Rising Edge“-Triggern von niedrig nach hoch), sobald die Belichtung der ersten Bildzeile beginnt. Die Breite des Triggersignals wird durch die Einstellung „Breite“ bestimmt.

AusleseendeZeigt an, wann die letzte Zeile der Kamera ihre Auslesung beendet. Die Breite des Triggersignals wird durch die Einstellung „Breite“ bestimmt.

Trigger Edge

Dies bestimmt die Polarität des Auslösers:

Aufstand:Die steigende Flanke (von niedriger zu hoher Spannung) wird verwendet, um Ereignisse anzuzeigen.

Fallend:Die fallende Flanke (von hoher zu niedriger Spannung) wird verwendet, um Ereignisse anzuzeigen.

Verzögerung

Die Triggerzeit kann um eine anpassbare Verzögerung erweitert werden, wodurch alle Trigger-Out-Ereignissignale um die angegebene Zeit (0 bis 10 Sekunden) verzögert werden. Standardmäßig ist die Verzögerung auf 0 Sekunden eingestellt.

Auslöserbreite

Dies bestimmt die Breite des Triggersignals, das zur Anzeige von Ereignissen verwendet wird. Die Standardbreite beträgt 5 ms und kann zwischen 1 μs und 10 s angepasst werden.