LED Stroboskop

Holger Adelmann · Juni 03, 2010, 14:50:57 NACHMITTAGS

Liebe Kollegen,

besonders unsere Tuempler / Ciliatenfreunde aber auch Raedertierfreunde koennten bestimmt eine Stroboskopbeleuchtung gut gebrauchen, um schnelle Zilienbewegungen gut darzustellen. Ich plane schon seit einiger Zeit, mir so etwas zu bauen.

Die LED Technik ist hier besonders geeignet, da die LEDs aufgrund geringer Traegheit sehr gute Stroboskope abgeben. Was man noch benoetigt ist ein Rechteck-Frequenzgenerator mit variabler Pulsweiteneinstellung, d.h. bei dem man nicht nur die absolute Frequenz regeln kann sondern auch das Verhaeltnis von Hell- zu Dunkelzeiten.

Ich habe im Web bei den Eisenbahnern http://www.ferromel.de/tronic_7.htm eine einfache, geeignete Schaltung entdeckt, die ich euch nicht vorenthalten moechte.
Der unten zu sehende Schaltungsentwurf kommt mit einem 4-fach NAND Gatter aus (Allerwelts-IC) und bildet einen astabilen Multivibrator, der die Rechtecksignale erzeugt, es kann auch - und das ist das gute - die Pulsweite mit dieser einfachen Schaltung geregelt werden.
Noch ein Vorteil ist. dass die Schaltung fuer den recht hohen Strombedarf der Modell-Lokomotiven ausgelegt ist und somit auch Power-LEDs befriedigen sollte (falls der Maximalstrom nicht ausreicht, kann man in der in der Schaltung gezeigten Darlington-Stufe [Emitterfolger] noch einen staerkeren Transistor in der letzten Stufe verbauen). Ach ja - die Absolutfrequenz sollte durch Veraenderung von R1, R2, C1 einzustellen sein, werde ich testen.

Falls jemand mit dem Nachbau schneller ist, bitte melden

Herzliche Gruesse
Holger

peter-h · Juni 03, 2010, 15:15:00 NACHMITTAGS

Hallo Holger,

die Idee ist gut und ein LED Stroboskop sicher nicht zu unterschätzen. Einzig die Frage, wie synchronisiere ich die Stroboskopfrequenz mit der Aufnahmefrequenz der Kamera?
Nach meinen neuen Informationen von Imaging Source Bremen wird die neue kleine DFK72 Kamera mit einem Triggereingang bis Ende Juli 2010 lieferbar sein. Dann könnte man natürlich Lichtblitz mit der Kamera synchronisieren und hätte eine geschlossene Lösung.
Vermutlich bekomme ich diese neue Kameraversion schon einige Wochen vorher und werde dann eine Schaltung für "normalen" Blitz und eine LED-Blitz-Variante entwickeln.

Die Kamera kann nicht direkt mit dem Blitz ausgelöst werden und daher ist eine Minischaltung mit Verzögerungselementen nötig. Es wird ein spannender Sommer

Für Kornradeteilnehmer:
Die kleine DFK72 ( bis 5 MegaPixel ) mit optischer Adaption für Endlich- und Unendlichsysteme wird in Darmstadt dabei sein.

Einen schönen Feiertag (falls im richtigen Bundesland

)
Gruß
Peter

T. Ebbinghaus · Juni 03, 2010, 15:30:12 NACHMITTAGS

Hallo Holger

http://www.mikroskopie.de/mikforum/read.php?1,38882,40088#msg-4008

Ja, klappt .... meine Version ist etwas zu langsam, dafür aber per PC steuerbar und ich kann nicht nur hell-dunkel blitzen, sondern auch z.B. blau-grün. Letzteres ist wirklich toll für die Fluoreszenz (mehrere Farben gleichzeitig...)

Gruss
Thorsten

Werner · Juni 03, 2010, 15:56:56 NACHMITTAGS

Hallo Holger!
Ich habe ein etwas anderes Konzept:
Die Led wird vom Netzgerät "normal" betrieben, mit Helligkeitsregelung über den Strom.
Ein parallel geschalteter Transistor schließt die Led kurz (ca 0,3 V an der Led --> aus). Der Transistor muß nur den Led-Strom absaugen.
Für kurze Zeit wird der Transistor ausgeschaltet, dann brennt die Led. Bei 50% Tastverhältnis (ein-aus) kann man den Led-Strom verdoppeln, ohne daß die Led überlastet wird, der Blitz ist aber doppelt so hell. Bei 1% könnte man theoretisch den hundertfachen Strom verwenden (Der Strom kann mit einem Amperemeter am Netzgerät gemessen werden). Die Helligkeit steigt aber im oberen Bereich nicht mehr linear mit dem Strom, da der dünne Bonddraht im inneren der Led als zusätzlicher Strombegrenzungswiderstand wirkt. Da das Auge "integriert", sieht man nicht die wahre Blitz-Intensität, aber ein Helligkeitsanstieg ist zu erkennen.
Ich habe beim Tötungsversuch einer normalen 20-mA-Led (Brettschaltung mit externem Labor-Pulsgenerator) 800 mA zum Exitus der Led gebraucht (ist geplatzt).

Bei Deiner Eisenbahnschaltung tritt nur eine Verschiebung des Tastverhältnisses auf, für einen Motor geeignet.

Als Taktgeber würde ich die Ringschaltung zweier "Monoflops" bevorzugen, dann sind Blitzdauer und Blitzpausen getrennt und OHNE gegenseitige Beeinflussung einstellbar. Außerdem kann man beide Zeiten kalibrieren und z.B. bei festgehaltenem 1-ms-Blitz die Pausen variieren.
Ich habe die Intensitäten der Blitze nicht gemessen (wäre mit Fotodiode und Oszilloskop möglich), aber ich würde keine teure Hochleistungsled verwenden, sondern eine normale Led hoch-"dopen".
Ursprünglich was das von mir für stroboskopische Drehzalmessung mit Led und Linse gedacht, habe ich verworfen, weil man auch einen Laserpointer takten kann.

viele Grüße - Werner

Holger Adelmann · Juni 03, 2010, 16:45:03 NACHMITTAGS

Liebe Kollegen,

vielen Dank fuer das Interesse und die vielen Ideen.
Ich habe mich vielleicht auch etwas missverstaendlich ausgedrueckt: Mir ging es nicht in erster Linie um Blitzmoeglichkeiten, sondern um die Moeglichkeit der visuellen Beobachtung von schnellen Bewegungen, die durch den Stroboskop-Effekt verlangsamt werden koennen.
Inwieweit dann solch ein Effekt mit einer Videokamera genauso aufgezeichnet werden kann wie man ihn sieht muss noch ausprobiert werden. Nochmals - mir ging es nicht in erster Linie um Standbilder.
Hat jemand schon Erfahrung in der Videoaufzeichnung von Stroboskopsequenzen ?

Herzliche Gruesse
Holger

peter-h · Juni 03, 2010, 17:41:50 NACHMITTAGS

Hallo Holger,

auf diese Frage hin habe ich eine CMOS Kamera getestet. Die Technik:
Dieses Bild lag als Objekt vor.

Objektiv PlanApo 25/0,65
Okular Kpl W 10x/20 Brille
Kamera-Objektiv f= 12,5mm , somit Tubusfaktor 0,5x
weisse Cree LED mit 800mA betrieben
Kamera DFK72 auf Bildformat 1280 x 960 Pixel gestellt
Bildfrequenz 19 Bilder/s
Belichtungszeit 1 / 5000 s !
Kameraverstärkung auf Minimum (geringstes Rauschen)
AVI-file mit Codec MJPEG
Da könnte man nun fragen, ob eine "richtige" Blitzversion noch nötig ist

Selbst bei einer Verschlußzeit von 1 / 10 000 s aber etwas höherer Verstärkungseinstellung kommt man mit sonst identischen Parametern noch zu einem guten Film. Einzelbilder in BMP-Format können mit freeware Programmen (z.B. GIOTTO) generiert werden.

Viele Grüße
Peter

wilfried48 · Juni 03, 2010, 17:42:28 NACHMITTAGS

Hallo Holger,

ich habe es schon so verstanden, denn alles andere würde ja einen echten LED - Blitz bedeuten und man bräuchte kein Stroboskop.

Du willst eine high speed Kamera und Zeitlupenabspielung ersetzen. Das geht aber nur bei periodisch wiederholter Bewegung und Synchronisation auf die Periode, also beispielweise bei der Drehzahlmessung.

Inwieweit man damit einen wiederholten Wimpernschlag "verlangsamen" kann (also darauf synchronisieren kann) wage ich nicht vorherzusagen, das müsste man wirklich mal praktisch austesten. Ich könnte hierzu mal den frei einstellbaren (Wiederholfrequenz, Impulsabstand und Impulsbreite) Impulsgenerator aus meinem damaligen LED-Blitzprojekt wieder in Einsatz bringen.
http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=2308.msg12896#msg12896

viele Grüsse
Wilfried

wilfried48 · Juni 03, 2010, 18:19:36 NACHMITTAGS

Zitat von: peter-h in Juni 03, 2010, 17:41:50 NACHMITTAGS
Da könnte man nun fragen, ob eine "richtige" Blitzversion noch nötig ist

Hallo Peter,

unsere letzen Beiträge haben sich offensichtlich überschnitten.

Als Ersatz für einen LED Blitz oder konventionellen Mikroblitz wäre das Verfahren in der Tat ja schon fast gut genug.

Was wäre denn die kürzeste Belichtungszeit der Kamera ?

viele Grüsse
Wilfried

peter-h · Juni 03, 2010, 19:16:42 NACHMITTAGS

Hallo Wilfried,

die kleine Kamera kann tatsächlich 1 / 10 000 s !
Sicher reicht das nicht für alle Kontrastverfahren wie DIC und POL, dann fehlt das Licht, aber für Hellfeldaufnahmen ist es schon eine gute und einfache Lösung. Dazu muß man auch die sonstigen Eigenschaften der Kamera sehen.
Ich glaube dieser Sommer wird noch schöne Spielsachen präsentieren

Viele Grüße
Peter