Buchscanner zum Zusammenklappen (2. Teil)
Nach zwei Jahren Betrieb und über 30.000 gescannten Buchseiten war Zeit für eine grundlegende Überarbeitung meines klappbaren Buchscanners: Die renovierte Version hat eine komplett überarbeitete Elektronik, kommt mit einem alten PC-Netzteil aus und digitalisiert 100 Buchseiten in weniger als 10 Minuten.
- Burkhard Fleischer
Dreiteilige Artikelserie
Dies ist der mittlere Teil einer dreiteiligen Artikelserie.
Kontrollmonitor aus dem KFZ-Bereich
Schalte ich die Stromversorgung des Scanners ein, so leuchten beide Scheinwerferpaare. Nachdem die Kamera aktiviert worden ist, kann auf dem Kontrollmonitor die Buchposition korrigiert und gegebenenfalls an die Vorlage herangezoomt werden. Ich habe als Kontrollmonitor ein Gerät gefunden, das seine ursprüngliche Bestimmung als Bildschirm für Rückfahrkameras im KFZ hatte. Der Kontrollmonitor erhält seine Energie über die 12-Volt-Spannungsversorgung des Scanners und wird über die VGA-Buchse direkt mit der Kamera verbunden. Allerdings sind heute 16:9-Bildformate üblich, die Kamera liefert jedoch nur Bilder im 4:3-Format. Beim Erwerb eines Monitors sollte darauf geachtet werden, dass er mit diesem Format zurechtkommt.
Ausleuchtung der Buchvorlage
Die vier Scheinwerfer waren ursprünglich Halogen-Deckenstrahler. Die Halogenbirnen sind durch LED-Leuchtmittel (3W, 3000 K, 300 lm) ersetzt worden. Ist alles vorbereitet, kann die Arbeit beginnen. Drückt man auf den Startknopf, so erlischt ein Scheinwerferpaar. Mit den Scheinwerfern soll die abzufotographierende Buchseite diffus ausgeleuchtet werden. Leuchten beide Scheinwerferpaare gleichzeitig, so erzeugt ein Paar immer störende Reflexe auf den Glasscheiben, auf denen als Objektträger die Buchseiten positioniert sind. Das Scheinwerferpaar, das diese Reflexe verschuldet, wird deshalb abgeschaltet.
Fernauslösung der Kamera
Ist die Buchseite optimal ausgeleuchtet, startet die Aufnahme. Wurde die Kamera vorab mit der CHDK-Firmware modifiziert, kann die Aufnahme über den USB-Anschluss der Kamera ferngesteuert ausgelöst werden. Die Kamera wartet hierfür auf zwei kurze Impulse (impulsartige Aktivierung der USB-Stromversorgung). Mit dem ersten Impuls fokussiert die Kamera das Objekt, der zweite löst die Aufnahme aus. Die im Sketch angegebenen Werte der Impulslängen sind nicht absolut: Experimente mit verschiedenen Kameras selbst des gleichen Typs haben gezeigt, dass diese nach unterschiedlichen Impulslängen verlangten, um reibungslos zu arbeiten.
Ich habe aus praktischen Gründen die USB-Stromversorgung durch einen Schalter unterbrochen. So kann ich die Funktionsweise des Scanners ausprobieren, ohne sofort Datenmüll zu produzieren. Erst wenn ich wirklich mit den Aufnahmen beginnen möchte, lege ich den Schalter um und die Aufnahmen wandern in den Kasten (also auf die Speicherkarte).
Die nächsten Schritte folgen: Die Scheinwerfer verlöschen, die Sperre des Pendels wird mittels eines Zugmagnets entriegelt und der aktivierte Motor unterstützt die Pendelfahrt in die gegenüberliegende Ruheposition.
Entriegelung des Pendels
Die Entriegelung des Pendels mittels der Hubmagneten in der alten Version meines Buchscanners (Intertec ITS-LZ 2560-Z-12VDC, nähere Ausführungen hierzu siehe in meinem ersten Buchscanner-Artikel) war ein neuralgischer Punkt der Anlage. In der neuen Version habe ich die Hubmagnete durch Servomotoren (CYS S0090, Getriebe Metall, doppelt kugelgelagert, Stellmoment etwa 14 kg/cm laut Herstellerangabe, Preis rund 17 Euro) ersetzt. Die Servos sind gegenüber den Hubmagneten leichter, sie werden mit 5V versorgt und machen weniger Lärm. Allerdings sind Servos träger als Hubmagnete.
Motorantrieb des Pendels
Ein ideales Pendel schwingt einmal angestoßen unendlich hin und her. In der Wirklichkeit wird es jedoch durch Reibungsverluste und den Luftwiderstand abgebremst. Diesen Energieverlust gilt es durch einen Motor zu kompensieren, damit das Pendel sicher die gegenüberliegende Position erreicht. Elektromotoren drehen schneller, als sich das Pendel bewegt. Würde der Motor nicht untersetzt, würde er sich überhitzen und über kurz oder lang ausfallen.
In der ersten Scannerversion habe ich einen kräftigen Motor aus einem Canon-Drucker (QK1-4967-00) verwendet und ihn mit einem Getriebe aus einem elektrischen Büchsenöffner zweistufig untersetzt. Bei der überarbeiteten Scannerversion ist ein Motor mit angebautem Getriebe aus dem Modellbaubereich (Modelcraft Getriebemotor RB 35, 1:100) verwendet worden. Er kostet etwa 25 Euro. Auf dem Markt gibt es deutlich preiswertere Getriebemotoren. Doch sollte man sich nicht alleine vom Preis leiten lassen. So ist es mir mit manch billigerem Gerät passiert, dass das Getriebe geradezu zerbröselte, wenn das Pendel nicht richtig einrastete und das Pendelgewicht das Motorgetriebe entgegen der Laufrichtung das Motorgetriebe belastete.
Die Motorpole sind mit den Federkontakten zweier Relais verdrahtet, die Arbeitskontakte paarweise mit den Polen der Stromversorgung. So kann, je nachdem wie die Relais per Software angesteuert werden, die Motorfahrt reguliert werden: Halt, Vorwärtsfahrt, Halt, Rückwärtsfahrt, Halt. Diese H-Brücke wird als Vierquadrantensteller bezeichnet.
Der Motor soll den Eigenschwung des Pendels unterstützen, nicht ersetzen. Deshalb habe ich die Betriebsspannung des 12-Volt-Motors mittels eines einstellbaren Spannungsreglers gedrosselt (Pollin-Bausatz "Regelbares Netzteil, 1,5...26V, 1,5A", Preis 3,95 Euro). Bereits rund 8 Volt reichen für den richtigen Schwung aus.
- Der erste Teil des Artikels ist seit dem 9. November online; der dritte und abschließende Teil folgte am Montag, den 23. November.
(pek)
