Camera slider con Arduino

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Il camera slider (chiamato anche “dolly”) è una delle attrezzature più utilizzate nel cinema, nel film making e soprattutto nella fotografia. L'invenzione del dolly sembra attribuibile al regista e tecnico canadese-statunitense Allan Dwan, anche se qualcuno sostiene sia invece un brevetto del 1912 dell'italiano Giovanni Pastrone. Si tratta di un sistema che si possa spostare in modo liscio e fluido per muovere una macchina da presa per realizzare video in movimento o per muovere una reflex per realizzare time-lapse in movimento. Solitamente un sistema del genere ha ruote che scorrono su binari, ma molti usano carrelli o sedie a rotelle. Io ho testato la mia centralina su un sistema dotato di un carrello che, grazie a dei cuscinetti a sfera si muove su dei binari. Un esempio tipico di slider non motorizzato è il seguente:


Slider non motorizzato.jpg


Per adattare la mia centralina con motore ad un camera slider non motorizzato, come quello sopra mostrato, ho chiesto supporto ad HackSpace Catania per la realizzazione di alcuni sostegni stampati in 3D. Nello specifico è stato realizzato un supporto in materiale PLA che grazie all’ inserimento di due viti sorreggesse il mio motore stepper.


BENEFICI DELL’ UTILIZZO DEL CAMERA SLIDER

1. fare piccoli movimenti di camera in maniera precisa e armoniosa 2. giocare con la profondità di campo 3. seguire un soggetto in movimento 4. rivelare l’ambientazione che ci circonda 5. creare dinamicità alla ripresa


TIME-LAPSE

La più importante applicazione di un sistema camera slider è sicuramente la forografia time-lapse.

(fonte: Wikipedia) La fotografia time-lapse (dall'inglese 'time': "tempo" e 'lapse': "intervallo", quindi fotografia ad intervallo di tempo), o semplicemente time-lapse, è una tecnica cinematografica nella quale la frequenza di cattura di ogni fotogramma è molto inferiore a quella di riproduzione. A causa di questa discrepanza, la proiezione con un frame rate standard di 24 fps fa sì che il tempo, nel filmato, sembri scorrere più velocemente del normale. Un filmato time-lapse può essere ottenuto processando una serie di fotografie scattate in sequenza e opportunamente montate o attraverso video che verranno poi accelerati. Filmati di livello professionale, vengono prodotti con l'ausilio di videocamere e fotocamere provviste di intervallometri ovvero di dispositivi di regolazione, del frame rate di cattura o della frequenza degli scatti fotografici, su uno specifico intervallo temporale; alcuni intervallometri sono connessi al sistema di controllo del movimento della telecamera in modo da ottenere effetti di movimento, quali panning e carrellate, coordinati a differenti frame rate. Il time-lapse trova un largo impiego nel campo dei documentari naturalistici. Mediante questa tecnica cinematografica, è infatti possibile documentare eventi non visibili ad occhio nudo o la cui evoluzione nel tempo è poco percettibile dall'occhio umano, come il movimento apparente del sole e delle stellesulla volta celeste, il trascorrere delle stagioni, il movimento delle nuvole o lo sbocciare di un fiore. La fotografia time-lapse è considerata una tecnica opposta alla fotografia ad alta velocità e non deve essere confusa con l'animazione a passo uno. Un esponente di rilievo nel campo del time-lapse è il regista e direttore della fotografia statunitense Ron Fricke che ha utilizzato questa tecnica nel cortometraggio IMAX Chronos (1985) e nel film Baraka (1992).

LA CENTRALINA ELETTRONICA con Arduino


Camera slider schema.jpg


dove il particolare del jack con i relativi collegamenti colorati è:


Particolare jack.jpg


COMPONENTI UTILIZZATI

n.1 Arduino Uno n. 1 Motore Stepper Bipolare(4 fili) mod. Nema 17 n.1 Ponte H integrato SN754410NE + zoccoletto n.1Shift Register 74HC595 + zoccoletto n.1 Display LCD dim.16x2 (16 colonne, 3 righe) con retroilluminazione blu n.1 Trimmer da 10 kohm n.4 Switch a pulsante n.3 Resistori da 1kohm n.1 Resistore 470kohm(protezione IR led fotoaccoppiatore) n.1 Buzzer Convertitore DC/DC Step-Down da 12V a 5V Connettore Jack 2.5mm Fotoaccoppiatore  4N35


Motore stepper (passo passo)

Ho deciso di utilizzare un motore passo-passo anziché un motore in corrente continua per avere una precisione maggiore. Questo perché il motore in corrente continua lavora in tempi, mentre il motore passo-passo in distanze (gli step). Lavorando solo in tempi, i motori in corrente continua sono meno precisi dei motori passo passo. La precisione e la ripetibilità del motore in corrente continua dipende dal carico del motore stesso che deve essere costante (cosa alquanto difficile su una guida da circa 1 metro). D’altro canto i motori a corrente continua hanno un movimento più fluido. I motori passo passo lavorando a piccoli movimenti (step), hanno un funzionamento ad impulsi (se si aumenta la velocità diventano però impercettibili). Poiché lo scopo del progetto era quello di avere precisione di movimento ho optato per l’ utilizzo del motore passo passo. In particolare ho optato per un motore che assorbisse circa 800mA per fase alimentato con una tensione di 12 V.


PILOTARE IL MOTORE: L’ SN754410NE

L’ SN754410NE è un popolare H-Bridge (ponte-H) che può essere utilizzato per pilotare 2 motori in corrente continua, 1 motore stepper, solenoidi, grandi rele' o altri carichi induttivi. Sopporta una corrente di picco di 2A e un carico continuo di 1.1 Ampere ogni stadio. Accetta tensioni di carico da 4.5V a 36V. Internamente è equipaggiato con i diodi e una protezione termica. Possono essere accoppiati 2 chips (uno sopra l'altro) per aumentare la corrente. Per smaltire al meglio il calore, dovuto alla gestione di grosse correnti in gioco, bisogna prevedere un dissipatore. E' compatibile pin to pin con l'L293D che è un altro popolare ponte-H.

L293d.jpg

CONVERTITORE STEP- DOWN

Il convertitore Step-Down è un importantissimo componente in questo sistema. Lo step-down si occupa di convertire i 12V di tensione in ingresso in 5V di tensione in uscita. Nel progetto che presento in questo articolo è stato necessario utilizzare qualcosa che mi disaccoppiasse l’alimentazione tra Arduino e il motore stepper, poiché, a causa del fatto che il motore stepper è un carico induttivo soggetto a spike di corrente durante l’ eccitazione delle fasi. Gli spike di corrente negli avvolgimenti del motore provocano del display LCD uno “sfarfallio” poco gradevole per una buona visione dell’ LCD e garanzia di una breve durata del dispositivo.


Convertitore step down.jpg


COLLEGAMENTO DELLA CENTRALINA ELETTRONICA ALLA FOTOCAMERA

Per non rischiare di danneggiare la camera, interporrò un foto accoppiatore (4N35) tra Arduino e la camera. Questo componente permette di separare fisicamente due circuiti elettronici. Il foto accoppiatore non è altro che una specie di relè elettronico. All’interno è presente un led ed un sensore. Facendo accendere il led (circuito 1) un sensore (nel circuito 2 separato dal circuito 1) chiuderà un interruttore. In questo modo non ci sarà nessun contatto elettrico tra Arduino e la nostra fotocamera. Il foto accoppiatore, essendo per l’appunto un Led non puo’ essere collegato direttamente ad un pin di Arduino. Bisogna interporre una resistenza. Oltre alla resistenza, in serie, ho messo un led (verde) in modo tale da avere una segnalazione visiva del comando di scatto.