Aparat modelarski

Latając modelem zdalnie sterowanym stoimy (przeważnie) na ziemi, ale myślami jesteśmy gdzieś tam znacznie wyżej. Pomysł wizualizacji tego 'duchowego' stanu umysłu zaczął mi chodzić po głowie zaraz tylko jak zacząłem jako tako radzić sobie z lataniem na zboczu, szczególnie że miałem też kontakt z paralotniami i widokami z góry. A więc do konkretów, przeglądając sieć pod kątem tego typu rozwiązań natknąłem się na kilka realizacji, ale żadna z nich nie przypadła mi do gustu. Najczęściej spotyka się konstrukcje zrealizowane na aparacie Mustek GSmart Mini2 (mały i lekki - ok. 40 gram) wyzwalanym zdalnie przy pomocy prostego obwodu na układzie CD 4013. Zdjęcia wykonane takim zestawem nie podobały mi się, głównie ze względu na kiepską ich jakość i ich niską rozdzielczość oraz (subiektywnie) nieciekawą scenerię. Mieszkając w górach oczekiwałem znacznie ciekawszych rezultatów i chyba udało mi się to osiągnąć.

Wybór aparatu. Oczywiście w grę wchodzi jakaś sensownie duża pixelowo matryca, niska waga i wymiary, brak zoomu ( zdjęcia i tak robi się przeważnie w ciemno, mniejsza jest masa i mniej elementów może się zepsuć/rozpaść), brak automatyki nastawiania ostrości (pierwszy plan będzie bardzo daleko, nieskończenie daleko wedle miary fotograficznej, aparat nie będzie tracił czasu na szukanie ostrości, uprości się wyzwalanie). Teraz mogę dodać jeszcze jedno bardzo ważne wymaganie - preselekcja czasu naświetlania. Mój motoszybowiec okazał się tak niestabilną platformą dla aparatu, że zdjęcia wykonane z czasem naświetlania 1/200 są w większości poruszone a i na 1/475 są kłopoty). Polecam wymusić czas naświetlania co najmniej 1/500, nawet kosztem dużego ISO (szumy można znieść, ostatecznie jakoś tam odfiltrować, a poruszone zdjęcie nadaje się do kosza, bardzo rzadko zdarza się jakieś 'artystyczne' poruszenie). Po miesiącu szukania zdecydowałem się na Samsunga A403, 4 Mpix, kupiłem go na allegro za 275 zł.

Przeróbka. Jak tylko aparat znalazł się w moich rękach postanowiłem zajrzeć co on ma w środku. Sterowanie okazało się proste, jeden przycisk od włączania/wyłączania i jeden przycisk do wyzwalania. W drugiej kolejności postanowiłem usunąć moduł lampy błyskowej, a że się rozpędziłem to usunąłem także płytkę drukowaną z przyciskami i przetwornicą lampy (aparat o dziwo jeszcze działał) oraz tylny panel z wyświetlaczem i dodatkowymi przyciskami (o dziwo, w dalszym ciągu działał). To co zostało (jedna płytka drukowana) obudowałem sklejką 0.6 i kawałkami laminatu szklanego od obwodów drukowanych). W tym momencie waga spadła do 50 gram (z pierwotnych 100). Dodatkowo pozbyłem się szybki ochronnej przed obiektywem, gdyż dawała silne odblaski pod słońce. Aparat oryginalnie był zasilany z dwóch paluszków, na pokładzie modelu jest coś około 5 V, zainstalowałem więc stabilizator 3.3 V i to napięcie podaję na aparat. Pomiary wykazały także, że aparat ma przetwornicę podbijającą napięcie zasilające do 3.3V, niestety brakło mi odwagi, żeby tą przetwornicę namierzyć i obejść. Pierwsze loty pokazały, że kombinacja: zasilanie 3.3V + temperatura poniżej 10 stopni Celsjusza powoduje, że aparat nie chce robić zdjęć. Chcąc nie chcąc wmontowałem w tylną ściankę panel LCD z przyciskami, co podwyższyło wagę aparatu do 70 gram (ale za to po wylądowaniu mogę przejrzeć zdjęcia).

Sterowanie. Sterowanie przy pomocy prostego obwodu na układzie CD 4013 wydało mi się zbyt prymitywne, użyłem więc technologii mikroprocesorowej z którą mam okazję obcować w pracy. Zastosowałem mikrosterownik Cypress CY76803, układ ten zawiera 8 KB FLASH, 256 B pamięci RAM, taktowany jest 24 MHz a lista rozkazów i czasy ich wykonania są zbliżone do mikroprocesora 6502, który był mi dobrze znany z Atari XL/XE. Dodatkowo układ ten ma sprzętowe moduły upraszczające interakcje z otoczeniem (tutaj użyte do pomiaru szerokości impulsów z odbiornika), bogaty system przerwań a do poprawnej pracy nie wymaga żadnych elementów zewnętrznych jak oscylatory czy rezystory. Program sterujący napisałem w języku (nie bić!) C, zaimplementowałem trzy funkcjonalności sterowane z nadajnika: wyłącznie aparatu, włączenie aparatu, robienie zdjęć seryjnie z szybkością jednego zdjęcia na sekundę. Z aparatury steruje się tym trójpozycyjnym przełącznikiem: dolna pozycja - aparat wyłączony, środkowa - włączony, górna - robi zdjęcia. Niestety nie miałem wolnego przełącznika trójpozycyjnego i zmiksowałem dwa przełączniki dwupozycyjne do jednego kanału. Dodatkowo brzęczyk piezo potwierdza akustycznie włącznie/wyłącznie/wyzwolenie migawki, dźwięk jest wyraźnie słyszalny nawet z 300 metrów. Kod źródłowy ma 260 linii, powstawał w męce i bólu, głównie ze względu na niekompletną dokumentację tego procesora (wstyd panowie z Cypress!). W pierwszej wersji aparatem sterowałem zupełnie 'w ciemno', tzn. generowałem impulsy włączania i wyzwalania migawki, mając nadzieję, że aparat poprawnie zmienia swój stan (ważne do włączania/wyłączania). Podczas drugiego lotu z aparatem, ten wyłączył się w połowie lotu z powodu braku aktywności przez 3 minuty, ja po chwili zacząłem radośnie trzaskać fotki a do lądowania aparat wyłączyłem (co go de facto włączyło). W drugiej wersji komendę włączenia/wyłączenia porównuję z bieżącym stanem aparatu, dodatkowo zrobiłem pomiar szerokości impulsów z odbiornika na przerwaniach i ogólnie podrasowałem kod pod kątem przyszłych rozszerzeń (np. mogę śledzić jeszcze jeden kanał z odbiornika). Mikroprocesor przykleiłem kropelką CA do obudowy, połączenia zrobiłem na kynarze i wszystko świetnie hula.

Instalacja w modelu. W motoszybowcu miejsca jest niewiele, widoczności do przodu praktycznie nie ma, jedyne sensowne ułożenie to takie, że oś obiektywu jest prostopadła do osi kadłuba. A jedyna sensowna orientacja polega na robieniu zdjęć w bok, lekko w dół (aby nie łapać skrzydła), robienie zdjęć w dół moim zdaniem nie ma sensu, no chyba że do celów topograficznych, zdjęcie na którym nie ma czymkolwiek nakreślonej linii horyzontu wygląda nieciekawie. Po wyfrezowaniu dremelem otworu na obiektyw aparat zamocowałem elastycznie na dwa lekko napięte sznury gumowe. W ten sposób można go łatwo wkładać i wyjmować a jego pozycja jest prawie neutralna dla środka ciężkości modelu, mogę więc latać z nim jak i bez niego. Elastyczne mocowanie umożliwia eksperymentalne dobranie najlepszego kąta pochylenia aparatu, jest także pewnym ratunkiem przy kretobiciu - aparat może przesunąć się na tych gumach około 10 cm do przodu, po czym natrafia na klin akumulatora zrobiony z starego klapka, pełniącego tutaj rolę swoistego odbojnika. Początkowo przed odbojnikiem był główny wyłącznik, no i pewnego razu próbując wystartować przy wietrze ok. 10 m/s, na zawietrznej od lasu, przy temperaturze poniżej 0 stopni wyrzuciłem model tak niefortunnie, że od razu wbił się w ziemię (zmarznięte zaorane pole), aparat pojechał do przodu i skosił wyłącznik. Na szczęście były to jedyne uszkodzenie tego dnia. Na zdjęciach widać, że odbiornik jest tylko centymetry od aparatu, obawiałem i nadal obawiam się zakłóceń, ale chyba nie jest tak źle, gdyż włączając model w domu, bez względu na to czy aparat jest czy też go nie ma, serwa szaleją w dzikim tańcu zakłóceń generowanych przez różnorakie domowe graty, zaś w polu serwa szarpną raz na sekundę (jednak gdy aparat jest wyłączony serwa nie szarpią w ogóle), oczywiście wiem, że to niewiele tłumaczy, ale pozwala w jakikolwiek sposób porównać zakłócenia aparatu do zakłóceń domowych, które nie powinny być jakoś strasznie wielkie (sprzęty domowe spełniają przecież jakieś normy emisji EM).

Eksploatacja. Zdjęcia z pierwszego lotu wyszły tragicznie, było już dość ciemno i wszystkie wyszły poruszone, nie skasowałem ich tylko ze względu na ich dziewiczość. Aparat lata z kartą SD 2 GB, w celu wymuszenia krótkich czasów naświetlania ustawiam ISO 200 a w przypadku gdy jest pochmurno - ISO 400, kompresję zdjęć na średnią (pliki mają po ok. 1 MB).  Przy ciągłym cykaniu zużycie pamięci wynosi około 4 GB na godzinę, najlepiej trzaskać, z umiarem, szczególnie że potem trzeba to jeszcze przebrać. Generalnie latanie modelem stawiam na pierwszym miejscu a dopiero na drugim jest robienie fotek (choć przyznam się do jednego lotu wyłącznie w celach fotograficznych). Zazwyczaj pierwsze kilka minut lotu poświęcam na załapanie się na noszenie na zboczu i jego wstępne obwąchanie i kiedy czuję się pewnie to włączam co jakiś czas cykanie - wtedy najlepiej lecieć po prostej bo poruszenie zdjęć murowane. W celu lepszych ujęć zacząłem też zapuszczać się wyżej i dalej, przez co ostatecznie pozbyłem się lęku przed lataniem wysoko i daleko. Latałem w różnych warunkach (temperaturowych) i złego słowa nie mogę powiedzieć o aparacie i o karcie (Goodram) - zdjęcia trzaskał wzorowo a karta pewnie zapisywała i trzymała dane. Lądowania (z wyjątkiem jednego - wcześniej opisanego) są na tyle łagodne, że aparat jest praktycznie nieporuszony na mocowaniach, nie mam więc obaw o jego rozbicie (i rozbicie innego sprzętu, cokolwiek w przyszłości bym nie woził na pokładzie). Aparat pozwolił mi także pogłębić jeszcze jeden aspekt latania - latanie z ptakami. Zauważyłem, że pipkanie brzęczyka przy wyzwalaniu migawki przyciąga łowne ptaki, poprzednio to ja musiałem się męczyć aby zbliżyć się do nich a teraz same podlatują i przez chwilę starają się towarzyszyć modelowi, potem zazwyczaj odlatują (wskazując przy okazji świetne noszenie) i za bardzo nie mogę ich dogonić. Mam już kilka zdjęć z ptakami w kadrze, mam nadzieję, że w przyszłości uda się zrobić lepsze. Próbowałem tez kręcić filmy, nawet wychodzi to jakoś ale mniej mi się podoba, poza tym musiałbym zmodyfikować software sterownika w celu dostosowania go do takiego trybu pracy a najlepiej byłoby jeszcze zaimplementować zdalne przełączanie trybów pracy (zdjęcia/film). Pobór prądu przez aparat + sterownik gdy ten pierwszy jest wyłączony wynosi ok. 40 mA, gdy aparat jest włączony i robi zdjęcia - około 400 mA, ja jako BEC używam regulatora VR3 a bateria silnikowa to 3 x LiPol 2000 mAh, pobór prądu z baterii szacuję na około 1/2 poboru prądu przez aparat.

Pomysły na przyszłość. Z niecierpliwością wyczekuję cieplejszej pory roku, już nie mogę się doczekać latania na termice i ciekawszych zdjęć. Na chwilę obecną zaniechałem już rozwoju aparatu, traktuję go jako przedmiot użytkowy. W głowie mam też pomysł zainstalowania zwierciadła, dzięki czemu mógłbym obserwować pracę usterzenia w locie. Ciekawi mnie to, gdyż zrobiłem dość lekkie usterzenie V i chciałbym zobaczyć jak to to się sprawuje w locie, czy i jak się wygina, deformuje, czy nie ma flatteru itd.

Podsumowanie. Osobiście jestem bardzo zadowolony z tego projektu, na pewno fotografie są fajną pamiątką z lotów, gorąco zachęcam wszystkich do montowania aparatów w modelach. Jestem otwarty na wszelką dyskusję w tym temacie.

 

Międzygórze, 16-17 stycznia 2007 roku