SONY XC-EI50CE

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Infrarot-Kamera SONY XC-EI50CE


-----------------Platzhalter SONY XC-EI50CE-----------------
Die verwendete Kamera ist ein CCD Schwarz-Weiß Video Kamera Modul. Sie ist aus der XC-Reihe mit der genauen Bezeichnung XC-EI 50CE. Dieser Typ ist mit ½ CCD ein industrielles Schwarz-Weiß Video Kamera Modul. Es wird für gewöhnlich im Industriebereich für Fehleranalysen eingesetzt, da es leicht, handlich und resistent gegen Erschütterungen ist. Die XC-EI Serie verwendet einen CCD-Sensor, der im nahen Infrarotfeld arbeitet. Somit wird ermöglicht, dass das Modul Aufnahmen im Nachtsichtbereich tätigen kann.

Hauptfunktionen

  • Verstärkung für Helligkeit und Schärfe
  • Gamma-Kompensation
  • Synchronisation des Ein- bzw. Ausgangs
  • Potential Accumulation Mode
  • Begrenzung 75 Ohm-Widerstand
  • diverse Triggereinstellungen
  • externe Synchronisation (HD/VD)
  • interne/externe Belichtung
  • Restart/Reset

Aufbau der Modulumgebung

Kameraaufbau XC-EI50CE.PNG

Um die XC-E Serien richtig betreiben zu können werden verschiedene, nachfolgende Systemkomponenten benötigt.

Das Video-Kamera-Modul XC-EI 50CE wird als Hauptkomponente genommen. Des Weiteren wird ein Stativadapter am Boden des Moduls angeschraubt. Zum Anschluss der Kamera wird ein Kamerakabel eingesetzt, das das Modul mit einem Kamera-Adapter verbindet. Dieser ist dann für die externe Triggerung einzusetzen. In den hier durchgeführten Untersuchungen beschränken wir uns lediglich auf die interne Triggerung, wodurch kein Kamera-Adapter verwendet wurde. Um die Kamera betreiben zu können ist natürlich eine Signalquelle notwendig. Bei uns konnte das Kamerakabel 230V aus dem üblichen Netz direkt in 12V Gleichspannung umwandelt werden, das dann so in die Kamera eingespeist wurde. Frontal vor dem Modul ist eine C-mount Linse zu befestigen.

Verwendete Systemkomponenten: Stativ (Braun BLT100), Objektiv (Tamron CCTV C Aspherical IR), IR-Filter (Heliopan), Filteradapter (Kaiser), Videokabel (MAXVISION), Schnittstellenadapter (DVC 90), IR-Scheinwerfer (15-IL05 Infrared-Illuminator-Panel)

Schalteranordnung

Rückseite des Kameramoduls

Auf der Rückseite des Kameramoduls sind die einzelnen Schalter angebracht, mit denen die später aufgezeigten Einstellungen erreicht werden können.

1. Hier wird das Kamerakabel angeschlossen um das Modul mit 12V DC zu speisen und das Ausgangssignal des Bildes bzw. Videos zu senden. Wenn ein Sync-Signal-Generator angeschlossen ist, wird das Modul mit dem externen Sync-Signal, HD/VD-Signal, synchronisiert.

2. Dies ist für die einzelnen Spezifikationseinstellungen. Die DIP-Schalter 1 bis 4 sind für die Einstellung der verschiedenen Belichtungszeiten vorgesehen. Der Schalter 5 ist zum Setzen von Frame oder Field. Man spricht hier dann vom Potential Accumulation Mode, der so genannten Potentialanreicherung. Die Schalter 6 bis 8 regeln die externe Triggerbeschaltung. An Schalter 9 wird die Gamma-Kompensation an- bzw. ausgeschaltet. Schließlich ist Schalter 10 für die Verstärkung des Bildes zuständig.

3. Hier wird das HD/VD-Signal eingestellt. Wird der Schalter auf INT gesetzt, gibt das Modul das HD/VD-Signal direkt aus. Liegt der DIP-Schalter dann auf EXT, wird das Signal von einer externen Quelle eingespeist.

4. Hier ist die Kontrollschraube für die manuelle Verstärkung. Durch drehen dieser Schraube kann man die Verstärkung zwischen einem minimalen und einem maximalen Level regeln.

5. Begrenzung 75 Ohm-Widerstand

Schaltereinstellungen und Spezifikationen

Es folgt die genaue Betrachtung der (10)-DIP-Schalter, einmal wenn die Belichtungszeit normal, also intern, und einmal wenn sie extern eingestellt werden.

Zunächst beziehen wir uns auf den Normal Shutter (normale Einstellung der Belichtungszeit intern). Dieser Modus bestimmt fortlaufend den Videoausgang mit den elektronischen Schaltern, zur klar auflösenden Bestimmung der schnellen Bewegungen von Objekten intern. Dabei verändert sich die Belichtungszeit wie in der Abbildung angegeben. Die Belichtung wird also intern geregelt.

Anordnung der DIP-Schalter auf der Rückseite des Moduls für Normal Shutter

Die Belichtung kann ebenso extern, über eine externe Triggerquelle, gesteuert werden. Wenn jedoch keine Quelle vorhanden ist, kann man die externe Regelung quasi wieder intern über die DIP-Schalter einstellen. Dies ist in den unten gezeigten Zeitdiagrammen genauer erläutert. Wenn ein externer Triggerimpuls an den Eingang gelegt wird, ist die Kamera in der Lage bewegte Bilder klar aufzunehmen. Man muss hier allerdings unterscheiden in Modus 1 und Modus 2. Zum einen gibt es den Non-Reset-Mode (Modus 1) und zum anderen den Reset-Mode (Modus 2). Beim Modus 1 synchronisiert das Videosignal ein VD-Signal am Ausgang, nachdem ein Triggerimpuls am Eingang angelegt wurde. Man kann hier weiterhin noch unterscheiden. Ein Videosignal wird am Ausgang von einem externen VD-Signal synchronisiert, wenn am Eingang ein externer Trigger anliegt. Oder auch es wird ein Videosignal am Ausgang von einem internen VD-Signal synchronisiert, wenn eben am Eingang ein externes Triggersignal anliegt. Dagegen beim Modus 2 wird zuerst ein internes VD-Signal zurückgesetzt. Dann wird ein internes Videosignal ausgegeben, aber erst dann, wenn ein externes Triggersignal nach einer bestimmten Zeit erfolgt.

Anordnung der DIP-Schalter auf der Rückseite des Moduls für externe Einstellungen

Zeitdiagramme

Modus 1 mit Hilfe externer Triggerimpulse

Zunächst liegt am Eingang ein HD/VD-Signal, bei dem ein kontinuierliches VD-Signal eingespeist wird.

Ein Signal wird von extern eingespeist. Es wird sichergestellt, dass ein HD/VD-Signal am Eingang anliegt. Die Aufnahmezeit Te beträgt ca. 97µs für EIA und 120µs für CCIR. Die effektive Triggerimpulsbreite für die externe Belichtung liegt zwischen 2µs und 0,25s. Für den normalen internen Aufnahmestatus, wird eine Impulsbreite von 1/3s oder mehr benötigt. Mit der nächsten fallenden Flanke steht dann wieder die externe Trigger Operation an.

Wenn eine fallende Flanke des externen VD-Signals zur gleichen Zeit des Triggerimpulses mit der Periode von 65µs bis 10µs anliegt, ist es nicht definiert, ob das Bild am Ausgang von der jetzigen oder der darauf folgenden VD-Flanke ist. Punkt 1 in der Abbildung zeigt den Ausgang auf Grund der nachfolgenden Flanke, wie im Punkt 2 zusehen. In diesen Perioden sieht man ebenfalls das WEN-Signal am Ausgang. In allen anderen Bereichen, ist der Ausgang auf Grund der fallenden Flanke des externen VD-Signals nach der fallenden Flanke des Triggersignals dargestellt.

Zeitdiagramm Mode 1 mit externem Trigger und kontinuierlichem VD-Signal


Als nächstes liegt am Eingang ein HD/VD-Signal, bei dem ein kontinuierliches HD-Signal eingespeist wird.

Ein externes Signal liegt von außen an. Des Weiteren liegt am Eingang ein HD/VD-Signal an. Wie oben schon angemerkt liegt die Aufnahmezeit Te bei ungefähr bei 97µs für EIA und 120µs für CCIR. Auch die effektive Triggerimpulsbreite für die externe Belichtung liegt zwischen 2µs und 0,25s. Ebenso bleibt die Impulsbreite von 1/3s oder mehr, erhalten. Danach bringt die nächste fallende Flanke dann wieder die externe Trigger Operation. Die nachfolgende 50ms Periode ist eine Sperrebene des externen Triggereingangs.

Punkt 1 und 2 zeigen, dass nach der fallenden Triggerflanke ein VD-Signal des Eingangs mit der Periode von 10µs bis 65ms erscheint. Solange ist der Ausgang von diesem Signal abhängig. Wird jedoch von der externen Trigger Operation auf die normale Anwendung gewechselt, ist das WEN-Signal ausschlaggebend für den Output.

Zeitdiagramm Mode 1 mit externem Trigger und kontinuierlichem HD-Signal


Schließlich liegt am Eingang kein HD/VD-Signal, sondern die Funktion wird durch eine interne Synchronisation realisiert.

Auch hier liegt wieder ein externes Signal an. Ebenso wird sichergestellt dass ein HD/VD-Signal am Eingang anliegt. Die Aufnahmezeit, sowie die effektive Triggerimpulsbreite als auch die Dauer der nachfolgenden Periode bleiben unverändert zu den vorherigen Abbildungen.

Das interne VD-Signal ist solange am Ausgang, solange kein externer Input und der Schalter für HD/VD-Signal auf INT ist. In der externen Trigger Operation ist der Ausgang die fallende interne VD-Flanke nach der fallenden Triggerflanke, was Punkt 1 und 2 in der Abbildung zeigen. Falls hier aber die Periode des VD-Signals kleiner als 10µs ist, gibt es als Output eine Verzögerung von einem VD. Dies beweist Punkt 3. Hier kann ebenfalls ein WEN Signal am Ausgang beobachtet werden. Dies ist ebenso gegeben, wenn ein Wechsel von externer zur internen Triggerung erfolgt.

Zeitdiagramm Mode 1 mit externem Trigger und interner Synchronisation


Modus 1 mit Hilfe der DIP-Schalter

Hier wird der Modus 1 nun mit den DIP-Schalter Einstellungen realisiert. Zunächst liegt am Eingang ein HD/VD-Signal, bei dem ein kontinuierliches VD-Signal eingespeist wird.

Auch hier steht ein Signal von außerhalb an. Allerdings wird die Aufnahmezeit mit Hilfe der DIP-Schalter geregelt. Es muss sichergestellt werden, dass das HD- und VD-Signal gleichzeitig am Eingang anliegen. Für den normalen internen Aufnahmestatus, wird eine Impulsbreite von mindestens 1/3s benötigt. Die darauf folgende fallende Flanke macht die externe Trigger Operation wieder möglich. Auch hier ist die nachfolgende Periode von 50ms eine Sperrebene des externen Triggereingangs.

Dies bedeutet, dass es in diesem Bereich keine Garantie dafür gibt, einen Triggereingagsimpuls zu bekommen. Ein Bild wird ausgegeben, wenn ein externes VD-Signal, mit einer Periode von 10ms oder mehr fällt und gleichzeitig der Triggerimpuls steigt. Punkt 2 und 3 machen dies ersichtlich. Ist dies nicht der Fall, liegt am Ausgang eine Verzögerung von einem VD vor. Punkt 1 zeigt, dass das Ausgangsbild für den nächsten externen VD ist. Hier ist dann WEN am Ausgang.

Zeitdiagramm Mode 1 mit Hilfe der DIP-Schalter und kontinuierlichem VD-Signal


Als nächstes liegt am Eingang ein HD/VD-Signal, bei dem ein kontinuierliches HD-Signal eingespeist wird.

Auch hier muss gewährleistet werden, dass das HD- und VD-Signal synchron am Eingang ankommen. Für den normalen internen Aufnahmestatus, wird eine Impulsbreite von mindestens 1/3s benötigt. Mit der nächsten fallenden Flanke steht die externe Trigger Operation an. Die nachfolgende Periode, mit einer Gesamtdauer von 50ms ist eine Sperrebene des externen Triggereingangs. Dieser Bereich lässt keine eindeutige Schlussfolgerung über den Status des Triggereingangsimpulses zu.

Nach einem steigenden Triggersignal, wird ein externes VD-Signal mit der Periode von 10ms bis 75ms eingespeist. Punkt 1 und 2 zeigen dies. Werden andere Signale eingespeist ist es nicht definiert, ob ein Ausgangsbild erhalten wird. Ist dies aber der Fall, durchläuft die Kamera einige Zyklen und wechselt dann automatisch auf den gültigen Eingang.

Zeitdiagramm Mode 1 mit Hilfe der DIP-Schalter und kontinuierlichem HD-Signal


Schließlich liegt am Eingang kein HD/VD-Signal, sondern die Funktion wird durch eine interne Synchronisation realisiert.

Die Aufnahmezeit wird mittels der DIP-Schalter geregelt. Es ist essentiell Das HD- und VD-Signal müssen parallel am Eingang anstehen. Ebenso wie in den Abbildungen davor steht auch hier das Signal von außerhalb an. Für den stabilen internen Aufnahmestatus, wird eine Mindestimpulsbreite von 1/3s benötigt. Wie schon in der Abbildung zuvor steht mit der nächsten fallenden Flanke die externe Trigger Operation zur Verfügung. Auch hier ist die anschließende Periode wieder eine Sperrebene in der auch wieder keine Quintessenz über den Status des Triggereingangsimpulses möglich ist.

Das interne VD-Signal ist solange am Ausgang, solange kein externer Input und der Schalter für HD/VD-Signal auf INT ist. Ein Bild wird ausgegeben, wenn ein externes VD-Signal, mit einer Periode von 10ms oder mehr, fällt und gleichzeitig der Triggerimpuls steigt. Punkt 2 und 3 machen dies ersichtlich. Ist dies nicht der Fall, ist es nicht definiert, ob das Ausgangsbild eine Folge der intern fallenden VD-Flanke, oder der nächsten intern fallenden VD-Flanke ist. Das WEN Signal steht dann am Ausgang an.

Zeitdiagramm Mode 1 mit Hilfe der DIP-Schalter und interner Synchronisation


Modus 2 mit Hilfe externer Triggerimpulse

Um den Modus 2 zu realisieren, gibt es keine verschiedene Kombinationen der HD/VD-Signale. Hier gibt es nur eine Methode mit externer Triggerung.

Es wird ein externes Eingangssignal angelegt. Die Triggereingangsfrequenz muss geringstenfalls 1Hz bis 2Hz betragen (siehe Abbildung). Kleinere Frequenzen sind nicht definiert. Falls falsche Daten am Eingang anliegen, wird eine normale Operation der Kamera ausgeführt. Die Aufnahmezeit Te liegt, wie in den Abbildungen vorher, bei ungefähr 97µs für EIA und 120µs für CCIR. Die effektive Triggerimpulsbreite für die externe Belichtung liegt wieder zwischen 2µs und 0,25s. Die minimalste Impulsbreite liegt bei 1/3s. Die darauf folgende Flanke macht die externe Trigger Operation anschließend möglich. Die nachfolgende 50ms Periode ist eine Sperrebene des externen Triggereingangs.

Dies bedeutet, dass es in diesem Bereich keine Garantie dafür gibt, einen Triggereingagsimpuls zu bekommen. Um ein Ausgangsbild zu erhalten, das mit einem VD-Signal synchronisiert wird, muss ein VD-Signal nach einer fallenden Triggerflanke erzeugt worden sein. Wenn der externe Modus zu der normalen Operation wechselt, wird ein WEN-Signal ausgegeben.

Zeitdiagramm Mode 2 mit externem Trigger


Modus 2 mit Hilfe der DIP-Schalter

Zunächst wird ein externes Eingangssignal angelegt. Die Triggereingangsfrequenz muss 1Hz bis 2H betragen. Kleinere Frequenzen sind nicht definiert. Falls falsche Daten am Eingang anliegen, wird eine normale Operation der Kamera ausgeführt.

Für den gebräuchlichen internen Aufnahmestatus, wird eine Impulsbreite von mehr als 1/3s benötigt. Die folgende fallende Flanke liefert dann wieder die externe Trigger Operation. Wie schon zu erwarten ist die nachfolgende Periode, von 50ms Dauer, eine Sperrebene des externen Triggereingangs. Dies bedeutet, dass es in diesem Bereich nicht möglich ist eine korrekte Aussage über den Triggereingangsimpuls zu treffen. Das Bild wird in kürzester Zeit ausgegeben, wenn die steigende Triggerflanke entsprechend von den DIP-Schaltern gesetzt wurde.

Zeitdiagramm Mode 2 mit Hilfe der DIP-Schalter


Wellenlängendiagramm

Im unteren Diagramm wird gezeigt, wie viel eines jeden Wellenlängenbereichs bei dem Kamera-Modul durchlässig ist. Welcher Wellenlängenbereich also aufgenommen werden kann.

Wellenlaengendiagramm XC-EI50CE.PNG