---

Astrofotografie - napájecí zdroj pro DSLR Canon EOS 350D

---

Úvod

Každý kdo někdy zkoušel pořizovat větší množství snímků nebo se věnoval astrofotografii s potřebou mnoha dlouhých expozic brzy zjistil, že limitujícím faktorem digitálních zrcadlovek je výdrž a potažmo i životnost napájecího akumulátoru. Zejména v zimních měsících poměrně rychle klesá kapacita a dochází k jeho postupné degradaci.
Digitální zrcadlovky firmy Canon řady EOS, na rozdíl od některých konkurentů, nemají zabudovaný konektor pro externí napájení a originální externí zdroj se do fotoaparátor připojuje přes konektor tvaru baterie, který se zasouvá na její místo. Možnosti jsou tedy dvě, pořídit si tento originální zdroj, nebo si obdobný zdroj za podstatně nižší náklady postavit. Vzhledem k tomu, že pro napájení fotoaparátu potřebujeme napětí někde mezi 7.4-8.0 V a pro napájení astrofotografické montáže a ostatního vybavení se nejčastěji využívá 12 V z olověného akumulátoru, rozhodl jsem se pro konstrukci zdroje se spínaným step-down regulátorem. Účinnost těchto regulátorů je při srovnatelných podmínkách totiž podstatně lepší (70-85%) než u klasických stabilizátorů jako je např. LM317 (30%) a zdroj tedy zbytečně netopí. Zdroj je zabudován do skořepiny od akumulátoru a vkládá se do fotoaparátu na jeho místo. Není tedy třeba žádných invazivních zásahů do těla fotoaparátu a dalších externích krabiček.

Stručný popis

Základní parametry zdroje byly předem dané použitím olověného 12 V akumulátoru a napájecím napětím DSLR s požadovaným maximálním odběrem:

• Vstupní napětí = 11 - 14.5 V
• Napájecí napětí DSLR Canon EOS = 7.4 - 8.0 V
• Maximální proud odebíraný fotoaparátem = 530 mA

Velikost proudového odběru fotoaparátu v klidovém stavu, při expozici, ukládání a zpracování snímku je ukázána v grafu a tabulce (údaje byly převzaty od Jana Špuláka).

Před započetím návrhu obvodu jsem se rozhodoval, který ze spínaných zdrojů ke konstrukci použít. Volba nakonec padla na obvod od firmy National Semiconductors LM2575. Tento obvod nepatří ke zvláště vyjímečným (účinnost okolo 77%), ale jeho cena je příznivá a hlavně se dá celkem snadno sehnat, narozdíl od některých jiných. Vyrábí se v několika provedeních lišících se pouzdrem nebo výstupním napětím. Pro konstrukci byl použit typ LM2575N-ADJ který je v pouzdře DIP16 a umožňuje nastavení výstupního napětí.

Schéma zapojení a DPS

Níže je uvedeno schéma obvodu, deska plošných spojů a osazovací schéma. Ke stažení je také k dispozici předloha pro výrobu tištěného spoje ve formátu .cdr (Corel Draw), souhrná dokumentace v *.pdf a excelovský sešit pro výpočet hodnot kapacit, rezistorů a dalších součástek při modifikaci zapojení.

Postup konstrukce

Ke konstrukci zdroje asi není celkem co dodat. Veškeré součástky jsou běžně k sehnání např. v GM Electronic nebo GES Electronics (zde nemají stabilizátor, ten byl koupen v GME) a nejedná se o kritické komponenty. Lze je bez problémů nahradit jinými ekvivalenty, které se vejdou na DPS a do pouzdra akumulátoru. Při návrhu obvodu jsem vyšel z katalogového zapojení obvodu LM2575, které je však doplněno o některé bezpečnostní prvky které chrání fotoaparát v případě "prošlehnutí" integrovaného obvodu nebo zkratu. Jedná se o pojistku 0,63 A (typ F - fast / rychlá) na vstupu do zdroje a zenerovu diodu (Uz = 8,2 V) na výstupu z něho.

Asi největší pozornost při konstrukci zdroje je třeba věnovat cívce. Při konstrukci se vyhněte používání malých tlumivek vypadajících jako odpor. Jsou totiž určeny pro podstatně nižší proudy a nesnesou zatížení vyžadované fotoaparátem. Buď lze použít cívek speciálně určených pro spínané zdroje, případně si takovou cívku navinout. Výběr a použití některých typů cívek však není zcela bezproblémový. Při konstrukci zdroje jsem narazil na celkem zásadní problém s použitou toroidní cívkou. Pro tento typ jsem se původně rozhodl vzhledem k menšímu vyzařovanému elektromagnetickému rušení v porovnání s otevřenými jádry. Cívku jsem navinul na feritové toroidní jádro FT 37 - 43 vnějšího průměru 9.5 mm prodávané v GES Electronics. Na tomto jádře bylo navinuto 28 závitů smaltovaným měděným drátem průměru 0.4 mm tak, aby výsledná indukčnost činila cca 330 uH. Přestože byla hodnota indukčnosti správná, vypočtená dle katalogového listu a po navinutí cívky ověřená měřením, zdroj s touto cívkou nefungoval. Při jeho zatížení větším proudem, napětí okamžitě spadlo z původní hodnoty 7.9 V na cca 1.5 V. Experimentováním jsem zjistil, že tento jev je zřejmě způsoben saturací jádra cívky, při vyšším zatížení a s tím souvisejícím propadem její indukčnosti, což v konečném důsledku vedlo k propadu napětí. Stejný jev se znovu opakoval i při použití toroidního jádra z jiného materiálu. Proto jsem cívku nakonec navinul na otevřené jádro typu "bobbin" vyjmuté ze startovací elektroniky kompaktní zářivky. S touto cívkou již zdroj bez problémů fungoval. Použití toroidní cívky je tedy poněkud sporné a vyžaduje pečlivou volbu materiálu jádra a důkladné otestování.

Poslední věc které je třeba věnovat pozornost je výběr "catch" diody. Musí to být dostatečně rychlá dioda, nejlépe schottkyho typu. Pro konstrukci jsem použil schottkyho diodu 1N5818 firmy FAIRCHILD Semiconductors doporučenou v datovém listu step-down regulátoru.

Máme-li desku osazenu součástkami, stačí ji už jen zabudovat do pouzdra od akumulátoru. To získáme třeba ze starého opotřebovaného. Pokud takový doma nemáme, pak musíme koupit akumlátor nový a rozebrat ho. Nejlevnější akumulátor typu NB2-LH který je ke konstrukci potřeba mají v internetovém obchodu na www.aku-shop.cz za 208,- Kč. Při jeho rozebírání musíme postupovat opatrně, abychom plastovou skořepinu nepoškodili. Obě půlky jsou k sobě nejspíš přilepené a jdou od sebe poměrně špatně. Pomůže opatrné zmáčknutí boků akumulátoru ve svěráku, ale nakonec stejně většinou dojde ještě na nůž. Z rozlousknutého akumulátoru opatrně vyjmeme lithiové články a nabíjecí elektroniku společně s pozlacenými kontakty. Páskové přívody k pozlaceným kontaktům odstřihneme a pevně kontakty zalepíme zpět na své místo. Elektroniku z akumulátoru a články bezpečně zlikvidujeme. Pozor na zkrat! Články jsou nové, většinou nabité, tak ať nevyhoříte.

V plastové skořepině vyvrtáme otvor pro přívodní kabel. Zde si musíme dát pozor, aby byl vyvrtán na správné straně. Také je nutné opatrně odstranit plastová žebra a některé výstupky na spodním dílu plastového pouzdra, jinak bude kvůli výšce kondenzátorů problém desku s elektroniku do pouzdra umístit. Před vložením desky se součástkami ještě k pozlaceným ploškám přiletujeme přívodní vodiče a plošky zaizolujeme, aby nedošlo k případnému zkratu přes DPS. Výstup ze zdroje je vyveden na krajní kontakty označené (+) a (-), prostřední kontakt necháme nezapojen, v originálním akumulátoru měl význam pro nabíjecí elektroniku, takže nyní již není potřeba. Celý postup je ukázán na obrázcích. Desku plošných spojů s elektronikou vložíme do plastového pouzdra, protáhneme přívodní vodič a pouzdro s elektronikou pevně slepíme, například Chemoprenem a necháme důkladně zaschnout. Tím je zdroj hotov.

Download a užitečné odkazy

Dokumentace k tištěnému spoji
National Semiconductors - stránka obvodu LM2575
Katalogový list obvodu LM2575
GM Electronic
GES Electronics

Několik slov na závěr

Při dodržení doporučení uvedených v katalogovém listu obvodu LM2575 zapojení neskrývá žádné záludnosti, krom výše uvedeného experimentování s cívkou. Než hotový zdroj vložíte do fotoaparátu, řádně zkontrolujte osazení desky a přeměřte voltmetrem napětí a jeho polaritu na výstupu.