Pan/Tilt Remote Head mit Follow Focus und Arduino Steuerung | Teil 1: Die Planung und die Programmierung des Follow Focus

Nachdem dieses Projekt jetzt schon länger in Planung ist, habe ich mir gedacht, ich fang jetzt einfach mal damit an. Das Ziel dieses Projekts ist es, einen voll funktionsfähigen Remotehaed zu bauen. Aber nicht nur das. Es wird ein Elektronischer Follow Focus integriert, der bei Bedarf auch unabhängig vom Remote Head betrieben werden kann. Ich habe mich dafür ein bisschen umgeschaut, und bin auf den Arduino als relativ einfache, aber sehr für diesen Zweck geeignete Plattform gestoßen.

1. Der erste Schritt bestand darin mit der Open Source Software Fritzing einen ungefähren Entwurf vom Aufbau der Schaltung zu machen. Es gibt insgesamt 4 Potis (Pan, Tilt, Pan/Tilt Speed, Focus), 5 Schalter(Fokusendpunkt 1 setzten, Fokusendpunkt 2 setzten, Fokusendpunkte zurücksetzten, Pan/Tilt Bewegung aufnehmen, Pan/Tilt Bewegung wiedergeben), 1 Servo für Fokus, 2 Getriebemotoren für Pan/Tilt, Spannungsquelle, Arduino Uno und ein Motor Shield dazu.

2. Die Programmierung. Da ich derzeit noch keinen Arduino besitze, werde ich mich in nächster Zeit um die Programmierung kümmern. Dazu muss gesagt werden, das ich zwar Grundlegende Kenntnisse im Programmieren habe, aber nur mit GameMaker, nicht mit dem Arduino. Der untenstehende Code ist, was ich bis jetzt als Anfänger zusammengebracht hab, dank der umfangreichen Dokumentation mit Beispielen auf dem Arduino Playground. Falls ihr Erfahrung habt mit Arduino und einen Vorschlag habt was ich verbessern könnte, dann schreibt doch bitte einen Kommentar. Ich habe mir Mühe gegeben, den Code so aufgeräumt wie möglich zu halten. Alle Wichtigen Stellen sind Kommentiert.

Achtung: Alle Leser, die meinen Blogpost durch das Suchen nach „Remote Head Arduino“ oder ähnlichem auf Google gefunden haben, denen sei gesagt, das dies KEIN Tutorial ist, sondern lediglich eine Darstellung meines aktuellen Programmierstands ist.

#include <Servo.h> //Integriert die Servo Libary für den Arduino

Servo focus; //Servo Objekt wird erstellt

//Pins //Konstante Werte für die Anschlüsse
const int poti1 = A0; //Pan
const int poti2 = A1; //Tilt
const int poti3 = A2; //Speed
const int poti4 = A3; //Focus
const int swtch1 = 2; //Focuslimit Klein
const int swtch2 = 5; //Focuslimit Gross
const int swtch3 = 4; //Endpunkte löschen
const int swtch4 = 6; //Bewegung aufnahmen
const int swtch5 = 7; //Bewegung wiedergeben
const int servo1pin = 9;
const int panmotorpwm_slot = 3;
const int panmotordir_slot = 12;
const int tiltmotorpwm_slot = 11;
const int tiltmotordir_slot = 13;

//Wertevariablen(Interne Variablen)
int panmotorpwm = 0; //Werte-Variablen für die Motoren
int panmotordir = 0;
int tiltmotorpwm = 0;
int tiltmotordir = 0;
int panpoti = 0;
int tiltpoti = 0;
int focuspoti = 0;
int schalter1 = 0;
int schalter2 = 0;
int schalter3 = 0;
int schalter4 = 0;
int schalter5 = 0;

//sontiges
const int focusservo = 0;
int focuslimitklein = 0; //Focuslimit 1
int focuslimitgros = 1023; //Focuslimit 2

//Focus Smoothing zeug
const int numReadings = 10;
int readings[numReadings];      // the readings from the analog input
int index = 0;                  // the index of the current reading
int total = 0;                  // the running total
int durchschnitt_focuspoti = 0;                // the durchschnitt_focuspoti



void setup() { //Pins als INPUT und OUTPUT deklarieren
  focus.attach(servo1pin);
  pinMode(panmotorpwm_slot, OUTPUT);
  pinMode(panmotordir_slot, OUTPUT);
  pinMode(tiltmotorpwm_slot, OUTPUT);
  pinMode(tiltmotordir_slot, OUTPUT);
  pinMode(swtch1, INPUT);
  pinMode(swtch2, INPUT);
  pinMode(swtch3, INPUT);
  pinMode(swtch4, INPUT);
  pinMode(swtch5, INPUT);
  for (int thisReading = 0; thisReading < numReadings; thisReading++)
  readings[thisReading] = 0; //Smoothingzeug
}

void loop() 
{ 
  //Hier beginnt die Focussteuerung mit den Variablen Endpoints
  schalter1 = digitalRead(swtch1); //Focuslimit Klein setzten
  schalter2 = digitalRead(swtch2); //Focuslimit Gross setzten
  schalter3 = digitalRead(swtch3); //Endpunkte löschen
  //focuspoti = analogRead(poti4);            // liest den wert des poti aus(zwischen 0 und 1023) 

  //Smoothing  
  total= total - readings[index];          // subtract the last reading:        
  readings[index] = analogRead(poti4);  // read from the sensor:  
  total= total + readings[index];          // add the reading to the total:
  index = index + 1;                       // advance to the next position in the array:  

  if (index >= numReadings)               // if we're at the end of the array...
   { index = 0; }                   // ...wrap around to the beginning:            
  // calculate the durchschnitt_focuspoti:
  durchschnitt_focuspoti = total / numReadings;          
  delay(1);        // delay in between reads for stability
  
  //Focussteuerung
  if (schalter1 == HIGH) {
   focuslimitklein = durchschnitt_focuspoti;
  } 
  if (schalter2 == HIGH) {
   focuslimitgros = durchschnitt_focuspoti;
  }
  if (schalter3 == HIGH) { //Endpunkte löschen
   focuslimitklein = 0;
   focuslimitgros = 1023;
  }
  if (durchschnitt_focuspoti < focuslimitklein ) {
   durchschnitt_focuspoti = focuslimitklein;
  }
  if (durchschnitt_focuspoti > focuslimitgros ) {
   durchschnitt_focuspoti = focuslimitgros;
  }
  
  durchschnitt_focuspoti = map(durchschnitt_focuspoti, 0, 1023, 0, 179);     // skaliert es auf werte zwischen 0 und 180 
  focus.write(durchschnitt_focuspoti);                  // setzt die entsprechende servoposition
  delay(15);                           // warten bis der servo die position erreicht hat

  //Focussteuerung Ende

  //Dieser Bereich ist noch nicht angefangen
  schalter4 = digitalRead(swtch4); //Bewegung aufnahmen
  schalter5 = digitalRead(swtch5); //Bewegung wiedergeben
}

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#include <Servo.h> //Integriert die Servo Libary für den Arduino

Servo focus; //Servo Objekt wird erstellt

//Pins //Konstante Werte für die Anschlüsse

const int poti1 = A0; //Pan

const int poti2 = A1; //Tilt

const int poti3 = A2; //Speed

const int poti4 = A3; //Focus

const int swtch1 = 2; //Focuslimit Klein

const int swtch2 = 5; //Focuslimit Gross

const int swtch3 = 4; //Endpunkte löschen

const int swtch4 = 6; //Bewegung aufnahmen

const int swtch5 = 7; //Bewegung wiedergeben

const int servo1pin = 9;

const int panmotorpwm_slot = 3;

const int panmotordir_slot = 12;

const int tiltmotorpwm_slot = 11;

const int tiltmotordir_slot = 13;

//Wertevariablen(Interne Variablen)

int panmotorpwm = 0; //Werte-Variablen für die Motoren

int panmotordir = 0;

int tiltmotorpwm = 0;

int tiltmotordir = 0;

int panpoti = 0;

int tiltpoti = 0;

int focuspoti = 0;

int schalter1 = 0;

int schalter2 = 0;

int schalter3 = 0;

int schalter4 = 0;

int schalter5 = 0;

//sontiges

const int focusservo = 0;

int focuslimitklein = 0; //Focuslimit 1

int focuslimitgros = 1023; //Focuslimit 2

//Focus Smoothing zeug

const int numReadings = 10;

int readings[numReadings]; // the readings from the analog input

int index = 0; // the index of the current reading

int total = 0; // the running total

int durchschnitt_focuspoti = 0; // the durchschnitt_focuspoti

void setup() { //Pins als INPUT und OUTPUT deklarieren

focus.attach(servo1pin);

pinMode(panmotorpwm_slot, OUTPUT);

pinMode(panmotordir_slot, OUTPUT);

pinMode(tiltmotorpwm_slot, OUTPUT);

pinMode(tiltmotordir_slot, OUTPUT);

pinMode(swtch1, INPUT);

pinMode(swtch2, INPUT);

pinMode(swtch3, INPUT);

pinMode(swtch4, INPUT);

pinMode(swtch5, INPUT);

for (int thisReading = 0; thisReading < numReadings; thisReading++)

readings[thisReading] = 0; //Smoothingzeug

}

void loop()

{

//Hier beginnt die Focussteuerung mit den Variablen Endpoints

schalter1 = digitalRead(swtch1); //Focuslimit Klein setzten

schalter2 = digitalRead(swtch2); //Focuslimit Gross setzten

schalter3 = digitalRead(swtch3); //Endpunkte löschen

//focuspoti = analogRead(poti4); // liest den wert des poti aus(zwischen 0 und 1023)

//Smoothing

total= total - readings[index]; // subtract the last reading:

readings[index] = analogRead(poti4); // read from the sensor:

total= total + readings[index]; // add the reading to the total:

index = index + 1; // advance to the next position in the array:

if (index >= numReadings) // if we're at the end of the array...

{ index = 0; } // ...wrap around to the beginning:

// calculate the durchschnitt_focuspoti:

durchschnitt_focuspoti = total / numReadings;

delay(1); // delay in between reads for stability

//Focussteuerung

if (schalter1 == HIGH) {

focuslimitklein = durchschnitt_focuspoti;

}

if (schalter2 == HIGH) {

focuslimitgros = durchschnitt_focuspoti;

}

if (schalter3 == HIGH) { //Endpunkte löschen

focuslimitklein = 0;

focuslimitgros = 1023;

}

if (durchschnitt_focuspoti < focuslimitklein ) {

durchschnitt_focuspoti = focuslimitklein;

}

if (durchschnitt_focuspoti > focuslimitgros ) {

durchschnitt_focuspoti = focuslimitgros;

}

durchschnitt_focuspoti = map(durchschnitt_focuspoti, 0, 1023, 0, 179); // skaliert es auf werte zwischen 0 und 180

focus.write(durchschnitt_focuspoti); // setzt die entsprechende servoposition

delay(15); // warten bis der servo die position erreicht hat

//Focussteuerung Ende

//Dieser Bereich ist noch nicht angefangen

schalter4 = digitalRead(swtch4); //Bewegung aufnahmen

schalter5 = digitalRead(swtch5); //Bewegung wiedergeben

}

Der Programmcode ist unter folgender Lizenz verfügbar: Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0

Das wars erst mal von Teil 1. Sobald es wieder etwas Wichtiges zu berichten gibt, gibts hier natürlich einen neuen Post. Dabei möchte ich euch auch noch gerne auf die Mailliste aufmerksam machen. Dort könnt ihr eure Email Adresse eingeben und werdet automatisch benachrichtigt, sobald hier etwas neues gepostet wird. (Eure Daten werden natürlich nicht an dritte weitergegeben.) Ebenfalls lohnt es sich meinen Youtube Kanal zu abonnieren. Dort versuche ich zu allen wichtigen Projekten ein Video zu machen. Danke fürs Lesen und bis zum nächten Post.

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