Buchscanner zum Zusammenklappen
Seite 5: Motorsteuerung
Die Drehrichtung eines Gleichstrommotors wird geändert, wenn seine Stromversorgung umgepolt wird. Technisch wird dies in der Regel mit einer sogenannten H-Brücke bewerkstelligt. Bei unserem Pendelantrieb kommt jedoch hinzu, dass der Motor nicht nur vor- und zurücklaufen soll, sondern zwischendurch auch stehen bleiben muss. Deshalb ist die einfache H-Brücke zu einem sogenannten Vierquadrantensteller erweitert worden. Diesen habe ich mit zwei bistabilen Relais gebaut. Kurze Impulse reichen aus, den Vor-, Rücklauf und Halt des Motors zu steuern.
Bei dieser Schaltung haben wir zwei Leerlaufpositionen. Liegen die beiden Relaiskontakte in der Ruheposition oder gleichzeitig in Arbeitsposition, so liegt am Motor keine Spannung an, er steht still. Sind der Ruhekontakt bei (Rel1) und der Arbeitskontakt bei (Rel2) geschlossen, läuft der Motor in die eine Richtung, andersherum in die andere Richtung.
Die Kamera benötigt zum Fokussieren der Seite etwas Zeit, bevor das Foto geschossen wird. Für diese Dauer ruht das Pendel in einer Haltevorrichtung, die aus einer einfachen Federverriegelung besteht. Am Pendel ist ein Keil befestigt, der eine Zunge zur Seite schiebt. Wenn das Pendel genügend weit ausgeschlagen ist, schnappt es zu und das Pendel ist verriegelt. Die Zunge ist auf einem kugelgelagerten Schub verschraubt, der am Rahmengestell befestigt ist. Ist das Foto geschossen, muss das Pendel wieder freigegeben werden. Der vierte Kanal des Lauflichtmoduls sendet einen Fertig-Impuls, der einen kräftigen Hubmagneten anziehen lässt. Er zieht die Haltezunge zur Seite, sodass das Pendel wieder zurückschwingt.
Das Pendel wiegt mitsamt der Kamera rund 750 Gramm und drückt auf eine Auflagefläche von nicht einmal einem halben Quadratzentimeter. Um die Zunge zur Seite zu ziehen, bedarf es einer nicht unerheblichen Zugkraft. Der von mir verbaute Hubmagnet hat eine Nennspannung von 12 V. Die reicht jedoch nicht aus, um die Verriegelung zu öffnen. Das von mir benutzte Druckernetzteil hat zwei Spannungsausgänge, einen mit 5 V, den anderen mit 24 V. Beschalte ich den Hubmagneten mit 24 V, so entriegelt er sicher das Pendel. Für den Hubmagneten ist es nicht schädlich, ihn kurzzeitig mit einer doppelten oder gar dreifachen Spannung zu versorgen. Dies ist bei vielen Hubmagneten auch herstellerseitig so vorgesehen. Der Dauerbetrieb mit der erhöhten Spannung ist jedoch tunlichst zu vermeiden.
Die Hubmagnete sind unbedingt zu entstören. Die obligatorische Schutzdiode alleine hat in meinem Fall nicht ausgereicht. In der Literatur werden unterschiedliche Vorschläge unterbreitet. Ich habe einen Elko mit 100 µF (40 V) parallel zur Schutzdiode verlötet. Ohne diese Schutzmaßnahme hatte ich in der Elektronik erhebliche Fehlfunktionen!
Beleuchtungsmodul
Um die abzufotografierende Buchseite ins rechte Licht zu rücken, bedarf es einer adäquaten Beleuchtung. In der Nähe der Auflagepunkte des Scannergestells sind vier Halogenscheinwerfer montiert, die nach unten gerichtet sind. Dadurch trifft auf die Buchvorlage nur indirektes Licht. Eine direkte Ausleuchtung würde zu unerwünschten Spiegelungen führen, die Aufnahme wäre unbrauchbar. Aber auch die gleichzeitige Ausleuchtung mit allen vier Scheinwerfern führt nicht zu einer gleichmäßigen Ausleuchtung. Experimentell habe ich herausgefunden, dass die besten Ergebnisse dann erzielt werden, wenn die Lampen alternierend paarweise brennen.
Die Beleuchtungselektronik hat die Aufgabe, je nach Pendelposition je zwei Scheinwerfer ein- oder auszuschalten. Ein zwar nicht zwingender, aber energetisch wünschenswerter Nebenaspekt ist es, die Lampen nur während der Aufnahme leuchten zu lassen. Die richtige Belichtung ist jedoch nicht nur von der Scannertechnik abhängig. Auch mit den Kameraeinstellungen lässt sich viel machen. Ich habe an der Kamera die Einstellungen "Innenaufnahme" und als Belichtungszeit 1/100 Sekunde gewählt.
Die Beleuchtung wird mit 12 V Wechselspannung versorgt. Jede Halogenlampe verbraucht 20 Watt, bei zweien gleichzeitig sind das 40 Watt. Das bedeutet eine Stromstärke von 3,33 A! Die Relais, mit denen die Beleuchtungskörper angesteuert werden, müssen für diese Belastungen ausgelegt sein. Ich habe auf zwei Relais zurückgegriffen, die zu einer defekten Steuerplatine meiner alten Heizung gehörten. Auch diese beiden Relais habe ich für den bistabilen Betrieb umgerüstet. LED-Leuchten dürften weniger Strom ziehen, das habe ich jedoch nicht ausprobiert. Die Beleuchtung startet auf der jeweiligen Seite durch Schließen eines Reedkontakts, wenn das Pendel seinen Maximalausschlag erreicht. Die Beleuchtung schaltet durch einen Löschimpuls des vierten Kanals des Lauflichtmoduls wieder ab.
