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DIY Highspeed Fotografie

Kinder im Highspeed Fotografie Workshop

Ziel von Bits-N-Kids ist es, Kindern- und Jugendlichen komplexe Technologien spielerisch zu vermitteln und gleichzeitig digitale Kreativität zu fördern. Wir setzen dabei auf Geräte und Technologien, die die Teilnehmer auch zuhause vorfinden. So können sie das Gelernte nach unseren Workshops selbständig in eigenen Experimenten vertiefen.

Digitale Hochgeschwindigkeitsfotografie, das klingt zunächst nach kompliziertem Aufbau und teurer Profiausrüstung. Im Workshop „DIY Highspeed Fotografie mit Arduino“ – der übrigens zu den Gewinnern des Code Week Awards 2016 gehört – zeigen Mark und ich den 12 bis 15-jährigen Teilnehmern, dass es auch ganz anders geht.

Das sechsstündige Workshop-Programm basiert vor allem auf praktischen Übungen. Selbst theoretische Prinzipien werden immer an praktischen Beispielen und Übungen vermittelt. Was zum Beispiel mit der „Verschlusszeit“ gemeint ist, erfahren die Kinder, indem sie in das Innere einer Spiegelreflexkamera blicken, den Auslöseknopf betätigen und dem auf- und zuklappenden Spiegel zusehen. Aus den Beobachtungen folgern sie richtig: schnelle Bewegungen fotografiert man am besten mit einer kurzen Verschlusszeit.

Was aber, wenn trotz kürzestmöglicher Verschlusszeit der Wasserspritzer nicht scharf eingefangen werden kann?

Ein Junge mit fotografischem Vorwissen gibt einen vielversprechenden Tipp: Schneller als die Verschlusszeit der Kamera ist das Aufblitzen eines Blitzgerätes. Damit können Gegenstände für einen ganz kurzen Augenblick erleuchtet werden. Und damit sind wir schon beim  Thema das Workshops angekommen: der Highspeed Fotografie.

Das Prinzip ist einfach: Im stockdunklen Raum wird ein sich schnell bewegender Gegenstand – wie z.B. ein zerplatzender Wasserballon – mit einer Verschlusszeit von mehreren Sekunden fotografiert. Während dieser Zeit beleuchtet ein Lichtschein des Blitzgeräts für eine 1/10’000stel Sekunde den Gegenstand. So entsteht ein gestochen scharfes Bild. Wenn die Bedienung per Hand erfolgt, spricht man von manueller Highspeed Fotografie.

Bei der Geschwindigkeit eines zerplatzenden Ballons stoßen die Teilnehmer aber schnell an Grenzen. Meistens lösen sie den Blitz zu früh oder zu spät aus und so ist der entscheidende Moment auf keinem Foto sichtbar.

Wie können wir den richtigen Moment erwischen? Wir müssen es einfach ganz oft versuchen, lautet eine Antwort. Falsch ist das nicht, aber es würde sehr lange dauern. Ein anderes Kind hat die Idee, den Knall des Ballons zu nutzen. Gemeinsam mit den Kindern hangeln wir uns so Schritt für Schritt bis zur automatischen Highspeed Fotografie vor, bei der ein kleines Mikrofon das Knallsignal an einen Microcontroller weiterführt. Dieser ist so programmiert, das er in diesem Moment automatisch das Blitzgerät auslöst. Und schon klappt es mit den Highspeed Fotos. Nach einer kurzen Demonstration der Schaltung experimentieren die Kinder selbständig.

Impressionen aus dem Workshop

Highspeed Fotografie Trainer Philippe Wyssen
Ein Junge schaut auf seine Kamera Die Kinder fotografieren gemeinsam mit dem Trainer Ein Helm schwebt in der Luft Kids im DIY Highspeed Fotografie Workshop Ein Kind schaut sich im dunklen Raum  auf das Kamera-Display Der Trainer Mark erklärt die Arduino Schaltung Kind erzeugt Wasserspritzer und die anderen fotografieren Kinder bringen einen Luftballon zum zerplatzen und fotografieren diesen dabeiDie Highspeed Fotografie Arduino Schaltung

Highspeed Fotografie Vogelbild

Copyright: Moritz Moser

Wasserspritzer Foto

Copyright: Moritz Moser

 Bauanleitung für die Arduino Schaltung

Wir stellen hier eine einfache Arduino Schaltung vor, wie wir sie im Workshop für die automatisches Highspeed Fotografie im abgedunkelten Raum eingesetzt haben.

Kamera

Eine Spiegelreflexkamera oder eine Kompaktkamera mit manuell einstellbarer Verschlusszeit (z.B. 4 Sekunden). Mit der Slow Shutter App können auch mit dem iPhone Verschlusszeiten eingestellt werden.

Blitzgerät

Wir verwenden im Workshop einen Blitz von Yongnuo. Wenn das Blitzgerät keinen Blitzsynchronanschluss besitzt benötigst Du einen Hotshoe Adapter  und ein PC-Sync Kabel

Arduino & Schaltung
Für einen einfachen Einstieg und unseren Zweck empfiehlt sich der Microcontroller Arduino Leonardo.

Damit der Arduino das Knallsignal empfängt und das Blitzgerät automatisch steuern ist eine kleine Schaltung erforderlich. Wir nutzen dafür ein einfaches Steckboard mit 170 Kontakten.

Für die Schaltung werden noch ein paar Kleinteile benötigt:

Die vollständige Schaltung sieht so aus (Detailerklärung folgt):

Highspeed Fotografie Arduino Schaltung

Und hier der exakte Fritzing-Schaltplan zum Nachbauen:
Fritzing Schaltplan Highspeed Fotografie

Programmierung des Arduino

Für den Einstieg in die Programmierung in Arduino stehen zahlreiche Tutorials zur Verfügung.

So programmierst Du den Arduino in fünf Schritten (Mac OS X):

  1. Arduino Software herunterladen und installieren
  2. Arduino mit Computer (Mikro USB Kabel) sowie mit Blitzgerät (PC Sync Kabel) verbinden
  3. Hauptmenü Werkzeuge > Board > Arduino Leonardo auswählen
  4. Hauptmenü Werkzeuge > Port > Port des Arduino Leonardo auswählen
  5. Den Quellcode einfügen und über das Hauptmenü Sketch > Hochladen
int ledPin = 13;
int knockSensor = 0;               
byte val = 0;
int statePin = LOW;
int THRESHOLD = 1;
int FLASH_TRIGGER_PIN = 4;
long flashDelayMS = 0;


void setup() {
 pinMode(ledPin, OUTPUT);
 pinMode(FLASH_TRIGGER_PIN, OUTPUT); 
 Serial.begin(9600);
}

void loop() {

  val = analogRead(knockSensor);

  if (val >= THRESHOLD) {
    delay(flashDelayMS);
    digitalWrite(FLASH_TRIGGER_PIN, HIGH); // fire flash
    delay(50);
    digitalWrite(FLASH_TRIGGER_PIN, LOW); // fire flash
    
    statePin = !statePin;
    digitalWrite(ledPin, statePin);

    Serial.print(val); 
    Serial.println(": Knock!");
    
    delay(100);  // we have to make a delay to avoid overloading the serial port

  }
}

Die Schaltung ist jetzt aktiv. Viel Spaß!

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