Простой тестер шторно‑щелевого затвора из фотодиодов BPW34, яркого фонарика и звуковой карты

Внешний вид готового тестера на фоне зенита ет

Встала необходимость проверки затворов моих камер. Так как отправлять камеры к мастерам в другие города — дело долгое и заморочное, было решено собрать простой тестер из доступных деталей с маркетплейсов.

Прибор собран из трех фотодиодов BPW34, механического выключателя, резистора, микрофонного провода и напечатанного на 3D‑принтере корпуса. Фотодиоды расположены в линию со смещением к одному краю кадрового окна. Идея проста: переворачивая датчик на 180 градусов в фотоаппарате, можно сравнить равномерность движения шторок с разных сторон кадра и заметить клин или торможение, если они есть.

Лицевую сторону на которой находятся фотодиоды заматовал грунтом по пластику для минимизации боковых засветок.

Я спроектировал корпус для максимально простой сборки. Фотодиоды плотно вставляются ножками в отверстия и подгибаются с обратной стороны. Датчики подключены параллельно и крайние идут через выключатель (окно под него в задней крышке 6×11). Для снятия показаний использовал Audacity и максимальное программное усиление. Источником света использовал яркий фонарик на расстоянии 25–35 см расположенный ровно перпендикулярно резьбовому соединению объектива фотоаппарата. Сам корпус плотно собирается и защелкивается без использования клея.

Ножки выключателя пришлось немного подогнуть. В остальном все спокойно помещается в корпус.

При ярком свете фонарика кристалл BPW34 генерирует микроамперы фототока, пропорциональные световому потоку. Маленький нагрузочный резистор на 470–1000 Ом работает здесь как преобразователь: по закону Ома он превращает этот ток в безопасный сигнал амплитуда которой идеально укладывается в динамический диапазон входа ПК, не упираясь в порог ограничения АЦП.

Кроме того, низкое сопротивление шунта резко снижает постоянную времени цепи, мгновенно разряжая собственную паразитную емкость перехода диода. Это расширяет полосу пропускания полностью устраняя завалы на графиках во время быстрых фронтов движения шторки и сохраняя детализацию импульса без потери читаемости сигнала

Внутренние бортики датчика вставляются в кадровое окно. При необходимости я закреплял датчик канцелярской резинкой.

Начало подъёма — первая шторка открыла край, плато — весь датчик открыт, начало спуска — вторая шторка начала закрывать датчик

Интерпретация показаний.

Сама методика исходит из самого принципа работы шторно‑щелевого затвора. На графике в Audacity при увеличении мы можем увидеть начало подъёма, плато и начало спуска. Нас интересует самый левый край датчика. Когда первая шторка его открывает мы видим начало подъёма сигнала. Выход на плато это полностью открытый датчик. И наконец когда вторая шторка только начинает его закрывать мы видим начало спуска сигнала. Замерив расстояние между началом подъёма и началом спуска мы точно определяем время экспонирования в конкретной точке. Стоит указать что при таком методе будет неверно оценивать выдержки при которых щель затвора меньшей размера кристалла датчика. Но в случае необходимости всегда есть возможность нанести маску на кристаллы необходимой ширины.

Следует учесть, что фотодиод BPW34 имеет прозрачный корпус, который чуть больше, чем сам кремниевый кристалл внутри. Свет, падающий на самый край этого прозрачного корпуса, преломляется и дает пологую боковую засветку (зеленая линия). При анализе графика нам необходимо увидеть именно момент явного падения света на сам кристалл — он выглядит как резкий перелом линии, от которого начинается стремительный, явный подъем (красная линия). Именно по этой точке излома и нужно начинать измерения.

Положение датчиков в кадровом окне при поднятом зеркале и открытых шторках.

3 датчика позволяют определить неравномерность хода шторок в начале середине и конце кадра. Работают от 1/250 и короче. Для выдержек от 1/125 и длиннее использую один центральный датчик.

Практика настройки и калибровки на примере «Зенита‑ЕТ»

Всю проверку и настройку механизма затвора я начинаю с выдержки 1/30c. В идеальных теоретических условиях время полного открытия кадрового окна здесь должно составлять около 33мс. (если душнить то 1/32 и 31,25мс)

После моей регулировки тестер показал результат 28мс. На первый взгляд кажется, что затвор спешит. Но ГОСТ 19821–83 позволяет для этих затворов отклонения в пределах от +36 до −28% С завода этот конкретный «Зенит‑ЕТ» пришел очень сильно перетянутым и на 1/30 с выдавал меньше 22мс. чтоб было уже за пределами отклонений.

На коротких выдержках использую 3 датчика

Баланс и равномерность движения шторок я проверяю на выдержке 1/250. По центральному датчику у меня получилось ровно 4мс — это математически идеальный результат для номинала в 1/250 секунды. Но стоит сравнить показания трех датчиков между собой, как вылезает главная конструктивная беда всех шторных затворов типа Leica (ФЭД, Зоркий, Зенит и им подобных).

Шторки обладают массой и физической инерцией. Они просто неспособны мгновенно набрать максимальную скорость с места. В результате на протяжении всего пути скорость движения шторок только растет. К концу кадра они летят ощутимо быстрее, чем в начале.

В фотосообществах бытует мнение, что можно заставить вторую шторку притормаживать в конце кадра, если сильно ослабить натяжение её пружины. Скажу честно: на своих Зените‑ЕТ и Зорком-4 я так и не смог добиться этого при сохранении адекватной работы механизма. Чтобы щель начинала расширятся к концу кадра, пружину второй шторки приходится отпускать практически полностью, из‑за чего затвор начинает нестабильно закрываться и зависать.

Почему так происходит? Мешает сама физическая конструкция затвора. Тесемки второй шторки бегут по барабанам, которые посажены на вал барабана первой шторки и должны вращаться на нем абсолютно свободно. На практике между ними всегда есть хотя бы минимальное трение. И этого трения вполне достаточно, чтобы валы начали работать друг для друга как «паразитные синхронизаторы». Первая шторка, улетая вперед, из‑за трения увлекает за собой и подталкивает вторую.

Но тот же гост говорит нам: неравномерность выдержки по полю кадра при срабатывании затвора r=t_{эф. max}/t_{эф. min} не должна превышать:1,5 для затворов 1 и 2-го классов;1,7 для затворов 3-го класса. То есть он вполне допускает отклонения между самым светлым и самым темным участком в 70%. Да и стоит ли мучать фотоаппарат и выжимать из него идеал?

На коротких выдержках (1/500 с и короче) я просто смотрю, не закрывается ли раньше времени какой‑либо датчик от перекоса шторок. Обычно базовой настройки по 1/30 с вполне хватает, чтобы все остальные выдержки работали адекватно — если, конечно, в самой механике камеры нет скрытых проблем. Повторюсь, что для точного определения и замера очень коротких выдержек уже гарантированно понадобится маскирование датчиков.

Благодаря этому тесту я настроил свои аппараты на адекватное натяжение пружин. Зенит как я и говорил раньше был очень сильно перетянут с завода Около 7–8 оборотов первая шторка и 4–5 вторая. Работал очень громко и шумно. Туго взводился. При этом он выдавал меньше 22 мс на 1/30й и меньше 3 мс на 1/250й. При настройке затвора до 28мс и 4 мс. натяжение составило 3.5 оборота на первой шторке и 1.5 оборота на второй. Работать стал намного тише и взводится намного легче. При этом шторки работают стабильно без залипаний и клинов.

Stl модели корпуса

Вот такое простое устройство помогло мне не имея опыта в настройке затворов привести в порядок свои камеры. Кому интересно повторить предоставляю STL корпуса. Буду рад услышать советы, ваше мнение, критику и предложения. Короче бросьте в меня тапок, если я сделал что‑то не так. В теории все же лучшим вариантом будет использование фотодиодов с масками и минимально возможной щелью.

https://github.com/maksukov632-wq/ShutterTest‑BPW34 ссылка на STL файлы