Cabeça de LEDs para ampliador de fotografia P&B

O objetivo deste post é compartilhar os pontos importantes de um projeto que deu muito certo e que pode ser útil para quem está fazendo ou quer fazer fotografia analógica ampliando suas próprias cópias. Porém previno que algum conhecimento básico de fundamentos de física na parte de eletricidade, de circuitos elétricos e de programação, serão certamente desejáveis em alguns pontos, principalmente se alguma adaptação for necessária.

Ponto de partida, um Durst Labotator 1000

Tenho um Durst Laborator 1000 com porta negativos de 135 mm até 4 x 5″. Ele é do tipo com condensador. Usa uma lâmpada incandescente de 150W e lentes condensadoras que precisam ser trocadas conforme o tamanho do negativo, como se vê na foto abaixo (há um vídeo no final deste artigo que ilustra melhor).

A ideia básica foi a de adicionar ao ampliador a possibilidade de usar uma cabeça difusora com LEDs. As lentes condensadoras seriam retiradas e no seu lugar uma caixinha com leds no “teto” e uma tela difusora na “base” seria instalada de modo a poder comutar entre um sistema e outro conforme o desejado.

Escolha dos Leds

Os papeis fotográficos de contraste variável são sensíveis à faixa do espectro que corresponde ao azul e ao verde. A luz azul provoca um efeito aditivo das três camadas de emulsão e a densidade sobe rapidamente provocando um alto contraste. A luz verde não responde igualmente nas três camadas e a densidade se desenvolve mais lentamente em resposta ao grau de exposição resultando em uma imagem com mais passagens e menos contraste. Para ver isso mais em detalhes siga este link da Ilford.

Baseado nessa informação resolvi fazer uma matriz de leds azuis e verdes. Fiz um teste inicial com led strips RGB e o resultado foi animador mas achei que faltava potência. Também achei que a Led Strip em si não é muito robusta e havendo necessidade de trocar um ou outro led seria difícil. Parti então para LEDs do tipo SMD (surface mounted diode) de 1 W de potência. Considerando o tamanho da grade para cobrir com folga 4 x 5″ (tamanho do negativo maior), o tamanho dos LEDs em si e sua potência, achei que 36 LEDs formando uma matriz de 6 x 6 seria o suficiente.

36 W em luz de LED corresponde mais ou menos a 150 W de luz de fonte incandescente segundo encontrei em alguns sites. Escolhi o Blue Royal com comprimentos de onda  440-450 nm e o Green com comprimentos de onda 520-523 nm.

Como ligar os LEDs

LED significa Light Emitting Diode. Esses diodos possuem uma tensão de operação ideal na qual emitem luz na sua melhor performance. Muito abaixo dessa tensão não emitem e se comportam com um circuito aberto, isto é, não passa corrente alguma mesmo com tensão aplicada nos seus terminais. Já na tensão de operação comportam-se quase como um curto-circuito, isto é, não oferecem resistência alguma à passagem de corrente e ela sobe de acordo com o que a fonte de tensão + circuito for capaz fornecer. Portanto, pouco acima da tensão de operação já queimam com muita facilidade pois a corrente sobe sem freio algum do próprio LED que acaba derretendo por produção de calor. Dessa forma é muito importante controlar a corrente e não deixar que passe do limite que no datasheet do LED aparece como Forward Current:

Exemplo de um datasheet:
Color:Royal Blue
WaveLength/Temp:440-450nm
Foward Voltage(V) :3.2-3.4v
Foward Current(mA) :350mA

Para a tensão no circuito dos LEDs eu escolhi trabalhar com uma fonte de 12V pois essa é uma tensão padrão de mercado e fontes assim são baratas e fáceis de achar. Comprei uma de 10A mas uma de 5A seria já suficiente, mas só calculei isso mais tarde.

Como cada LED tem uma Forward Current de 3,2 a 3,4, para uma fonte de 12V o natural foi ligar 3 LEDs em série dando um tombo de mais ou menos 10V.

Agora a questão de controlar a corrente: O jeito mais banal de fazer isso é colocando um resistor também em série. Mas mais efetivo é colocar um transistor além do resistor. Eu usei um LM317 com um resistor de 3,9 Ohms. Como o LM317 dá sempre um tombo na tensão de 1,25 V (essa é uma constante sua), usando o resistor de 3,9 Ohms ele funciona como uma torneira no circuito que só deixa passar 1,25 / 3,9 = 320 mA (U=r.i). Protegendo assim os LEDs que tem 350mA como Forward Current.

Acima você vê o LM317 (são as peças pretas na base e com um furo no alto) e o resistor que parece um tubinho com listras. Estão soldados na placa no lado oposto dos LEDs. Os pinos de alumínio são dissipadores que improvisei por precaução. Dizem que esses LEDs produzem muito calor e então furei a placa bem onde eles se encontram e coloquei esses pinos de alumínio com uma pasta branca que é própria para melhorar o contato térmico. Talvez tenha sido excesso de cuidado.

Os conceitos básicos desses circuitos são discutidos de modo muito didático nos seguintes tutoriais: AddOhms, para entender por que os LEDs precisam de limitadores de corrente. Lewis Loflin, para ver um circuito montado com o transistor LM317. Mas pelo menos Física de 2º Grau é preciso lembrar para entender.

Tomada essa decisão sobre o dimensionamento eu fiquei com um circuito de 36 LEDs sendo 18 azuis e 18 verdes. Eles teriam que ser montados em uma placa de 18 x 18 cm para poder entrar no vão dos condensadores do ampliador.

Este é o desenho final da placa e posição dos componentes. Lembrando que são LEDs de um lado e transistores, resistores e fios do outro. O quadro vermelho menor, no centro, é o que corresponde à posição do negativo 4 x 5″. O quadro vermelho seguinte, de borda mais fina, é o limite da tela branca. Os LEDs estão nas suas cores e nos cantos pode ser visto o local para o resistor e transistor (três furos) conforme marcado no canto no alto à direita (in, out e adj). Em branco são as trilhas da PCB (printed circuit board) que energizam os LEDS.

Foram portanto 36 LEDs, 12 transistores LM317 e 12 resistores de 3,9 Ohms (chamados 3R9 no mercado, talvez por medo da vírgula).

Para gravar o circuito impresso eu usei o método de Dry Film. É preciso mandar fazer um fotolito com o desenho, aplicar o Dry Film na placa (usei o método com água e funcionou muito bem). Depois é corroer o cobre que precisa ir embora e ficar com as trilhas prontas para receber os componentes. Existem muito tutoriais no Youtube sobre isso. Procures por “fazendo placas de circuito impresso em casa”. Você pode também encontrar um fornecedor que faça a placa para você segundo seu desenho.

 

A caixinha em si é muito simples. Esta foi feita com madeira compensada de 6 mm nas laterais, 4 mm na frente e cartão (papelão) 2mm na parte de trás para economizar espaço. Por dentro eu forrei com chapa muito fina de alumínio para aumentar a reflexão. Os furos redondos grandes na lateral tinham o objetivo de melhorar a condutividade térmica e evitar aquecimento excessivo. Como tela difusora eu usei um pedaço de um plástico leitoso que achei em uma sucata (no lixo, para ser mais exato) e que fazia parte de uma tela plana de televisão. Ponderei que o fabricante deve ter pensado em otimizar a transmissão de luz mantendo o aspecto difusor da coisa e era exatamente isso que eu precisava. Funcionou super bem.

Foi preciso furar a lateral do ampliador para passar o cabo que alimenta os LEDs. Um conector soldado no topo da placa facilita plugar e desplugar se necessário. É um cabo com apenas 3 fios, um positivo que é comum e vem direto da fonte de 12V e outros dois negativos que regulam a potência dos LEDs azuis e verdes de modo independente como será visto a seguir. Sobre a corrente total, pelo que foi visto acima pode-se calcular fazendo a conta que 12 circuitos com 320 mA cada , puxam  um total de 3,84 A.

Como variar a pontência dos LEDs

Embora em um ampliador condensador tradicional a lâmpada está sempre ligada ou desligada, isto é, não se varia a luminosidade da lâmpada, com o uso dos LEDs, o contraste variável deve ser obtido por proporções diferentes de azul e verde. Dessa forma foi necessário se pensar algo para poder controlar a potência de modo independente nos dois circuitos: azul e verde.

Isso foi obtido colocando-se um outro transistor entre a fonte de 12 V e a placa dos LEDs. Foi um transistor TIP120. O que ele tem de interessante é que quando você aplica uma tensão entre dois de seus pinos ele age como um circuito aberto, não há fluxo de corrente entre os dois. Porém, se você aplicar uma tensão em um terceiro pino, esse fato tem o efeito de “abrir a torneira” e uma grande quantidade de corrente pode passar a fluir entre os dois primeiros pinos. Ele funciona como um interruptor para um circuito potente acionado por um circuito fraquinho.

Arduino Pro-Mini

Utiliza-se então um micro-controlador, eu usei um Arduino Pro-Mini de 3.3 V que pode, de acordo com uma programação, aplicar tensão no terceiro pino. Dizemos que essa é uma tensão lógica, é como um comando e não uma tensão para realizar algum trabalho, é baixa e tem apenas 3,3 V no caso. Serve só para “ativar” o TIP120 para que ele abra o fluxo de corrente para o circuito dos LEDs.

Embora pareça complicado, o único contato nosso com o Pro-Mini é para conectar alguns fios nos furos que ele tem em suas bordas. É preciso aprender quais são e não se preocupar com o que acontece dentro dele. São duas as maiores vantagens do micro-controlador:

  1. A tensão lógica que ele aplica no TIP120 pode ser do tipo PWM (Pulse Width Modulation), é isso que permite variar a intensidade da luz dos LEDs. Mas não é no sentido de fazer o TIP120 aplicar menos de 12V no circuito dos LEDs, isso não funcionaria. O que acontece é que ele aplica esses 12V (que recebe da fonte principal) de modo intermitente, pulsando, com uma “largura de pulso variável”. Quando se quer a potência máxima temos 12V constantes, quando se quer potência média temos metade do tempo 12V e metade com zero V. Ele liga/desliga a uma frequência muito alta e não se percebe que os LEDs estão na verdade piscando. Esse piscar não afeta a vida do LM317 que simplesmente pisca junto pois seu tempo de resposta dá e sobra para isso.
  2. Com o micro-controlador você pode escrever um programa que irá ligar e desligar o ampliador, a luz de segurança, combinações disso, controlar os tempos e outras funções que serão necessárias para automatizar o processo.

Então, do lado do micro-controlador o que é preciso é se programar para que o usuário do ampliador possa dizer quanto tempo quer o ampliador ligado, quanto de azul, quanto de verde, com ou sem luz de segurança e alguns outros parâmetros desejáveis (como ligar ou não a luz vermelha de segurança). Isso se faz conectando pinos lógicos do micro-controlador ao TIP120 e escrevendo-se um código que usa o comando DigitalWrite (escrito no programa) endereçado aos pinos assinalados aos LEDs. Um DigitalWrite(9,0)  desliga o pino 9. DigitalWrite(9,255) liga o pino 9 no máximo. O programa em si, você escreve no seu computador, em uma interface chamada IDE, e transmite para o micro-controlador via USB. Existem muitos tutoriais na Web que ensinam a programar micro-controladores da família Arduino. Um interessante que fala sobre LED Strips, mas que se aplica também ao circuito aqui discutido é este Instructables. Se você é novo em micro-controladores de um modo geral uma olhada nos fundamentos no site oficial Arduino é passagem obrigatória.

O timer e interface com o usuário

Bem, você já deve então ter notado que além da caixinha que vai dentro do ampliador é necessário uma outra caixinha que irá controlar o tempo, potência e cores que ficarão ligadas para fazer a impressão da cópia fotográfica. Essa caixinha é o timer que normalmente se usa em laboratório. Um timer com algumas sofisticações. Ela precisa ter:

  1. Um display onde são mostrados os parâmetros da exposição. Usei um LCD Nokia 5110 que equipava antigos telefones celulares e agora vende muito para projetos de robótica. Ele é bom para laboratório pois tem back-light mas também pode ficar totalmente desligado (diferente dos celulares de hoje que sempre vazam luz quando ligados)
  2. Um meio para alterar esses parâmetros. No caso adaptei um velho controle remoto de DVD Player para se comunicar com o micro-controlador.
  3. Um receptor de IR para ler o que é recebido do controle remoto
  4. Um relé para ligar e desligar a luz de segurança e também o ampliador quando no modo condensador (quando se retira a caixinha com os LEDs e se recolocam as lentes)
  5. Uma fonte de 12V e pelo menos 5A para alimentar todo mundo. Pode ser interna ou externa a essa caixinha.
  6. Um buzzer para dar sinais sonoros sobre o que está acontecendo

 

Cada um pode criar suas próprias rotinas ou modos de controle. No meu caso, baseado na minha prática e manias ampliando minhas fotos eu pensei algo com as seguintes funções que podem ser vistas na tela de controle do timer do ampliador:

 

As duas linhas finais dão os parâmetros da exposição. É possível se fazer duas exposições independentes.

  1. C=2 significa nivel de contraste. Zero acende apenas LEDs verdes (contraste mínimo), 6 acende apenas LEDs azuis (contraste máximo) e intermediários fazem proporções entre os dois.
  2. 1x12s significa que se pode programar repetidas exposições iguais (até 9). 1x12s significa que haverá apenas uma exposição de 12s. Há um intervalo de 2 segundos entre essas exposições e um sinal sonoro. Isso é bom para se fazer tiras de teste ou para proteger/queimar áreas específicas da imagem de acordo com um tempo determinado.
  3. B:00 é onde se pode colocar uma exposição de base de até 99 segundos. A partir dela entra a sequência de repetições programadas no item anterior.
  4. SL significa Safe Light. Há dois modos, cont e auto. Em cont a luz de segurança do laboratório fica acesa o tempo todo, contínua. Em auto ela desliga sempre que o ampliador for ligado, automaticamente.
  5. Mode é o modo de exposição. Step significa que haverá um intervalo de 2 segundos entre as exposições programadas. Once, significa que tanto a base “B” como os passos programados serão executados todos de uma vez só sem interrupção. Interessante quando você já chegou a uma conclusão sobre a exposição depois de realizar alguns testes com steps.
  6. Head: é só para alternar entre condensador “C”,  e difusor “D”, incandescente ou LEDs.
  7. Uma função que não aparece na tela é Focalizar. É uma tecla do controle remoto que apaga a luz de segurança e acende o ampliador na potência máxima para focalização. Um ponto que se estranha um pouco, usando LEDs, é que o azul gera uma imagem muito escura e pouco visível. O verde é bem melhor, mas a cor que se tem projetada sobre o marginador parece algo lunar, diferente da familiar imagem produzida por luz incandescente. Talvez, se eu fizer outra cabeça dessas, pensarei em incluir uns LEDs vermelhos só para ajudar nessa visualização.

Essa parte sobre a interface foi só para dar ideias do que é possível se controlar e fazer com plataforma Arduino. É bem melhor e mais flexível que um timer tradicional tipo GRALAB ou Time-O-Lite. Mas creio que cada um irá imaginar algo que atenda melhor à sua rotina de trabalho. A rotina a ser gravada no Arduino será, em qualquer caso, apenas uma combinação de ligar ou desligar portas digitais e introduzir um delay entre uma coisa e outra. Talvez alguém prefira um teclado matricial em vez do controle remoto que precisa de receptor IR, interpretar códigos, etc, etc.

Resultados

Para testar expus uma escala da AGFA com várias gradações de cinza. A magnificação era de 2:1, isto é, o negativo de 10 x 12 xcm corresponderia a 20 x 24 cm no marginador. O resultado mostra que para se obter um cinza médio, zona V, foram necessários 5 segundos com contraste máximo (apenas azul, tira da esquerda) e 15 segundos em contraste mínimo (apenas verde tira da direita). Mas o mais surpreendente é que a lente, uma Schneider Comparon 150 mm estava em f/32, uma abertura muito fechada que nunca pude utilizar com a lâmpada incandescente. Considero esses tempos muito curtos para trabalho normal e devo introduzir um fator ajustável de redução da potência em uma nova versão do software. Mas de qualquer forma, é melhor sobrar do que faltar.

Esquerda: apenas leds azuis, contraste máximo. Direita: apenas leds verdes, contraste mínimo. Marcados em vermelho estão os tempos para cinza médio (Zona V) nas duas situações de contraste.

Para quem ainda não conhece um ampliador

Depois de escrever a maior parte deste artigo me dei conta de que muita gente hoje interessada em fotografia analógica talvez ainda não tenha visto um ampliador. Gravei então um vídeo que faz a demonstração dessa cabeça de LEDs e aproveita também para mostrar como uma cópia P&B é realizada em um laboratório analógico tradicional.

Conclusão

Acho que dificilmente utilizarei o condensador novamente. Testei também ampliar negativos de filme 135 mm e apesar da área menor de iluminação e da consequente magnificação maior, os tempos e aberturas foram muito bons comparados com o uso do condensador. Foi algo como 15 s em f22 para um negativo com densidade normal.

Um ponto alto desse novo sistema é a facilidade de se expor áreas diferentes da fotografia com diferentes graus de contraste. Para quem usa uma cabeça colorida isso talvez seja mais fácil mas no caso de ampliadores preto e branco, com a necessidade de se trocar filtros e risco de perder, um pouco que seja, o registro, normalmente evita-se mais esse tipo de situação. Mas com os LEDs isso fica realmente muito fácil.

Como disse no início esse não é um tutorial como uma receita pronta. Mas espero que sirva como incentivo e facilitador para que outros se aventurem a criar utilizando as informações aqui contidas. Uma possibilidade que considero bastante viável para quem está entrando em fotografia analógica e tem dificuldade para encontrar um bom ampliador seria fazer uma caixa de LEDs como essa para adaptar na traseira de uma câmera de grande formato e utiliza-la como ampliador. O aparato é leve, pequeno e custa muito pouco. Também testei a questão da temperatura e de fato não aquece quase nada em operação normal. Depois de algo como 1 minuto focando uma imagem (potência máxima) a temperatura dentro da caixa chega a uns 35ºC e o ligar e desligar do ampliador, rotina normal, é suficiente para garantir que ele se estabilize entre isso e a temperatura ambiente.

O custo total do projeto, ficou em torno de uns 250 reais, comprando LEDs direto da China, gravando a placa em casa e fazendo as caixinhas com restos de madeira. Não estou contando o controle remoto que era sucata. Todos os softwares são grátis. O que custa mesmo é o tempo para pesquisar, aprender e construir mas esse eu espero ter encurtado bastante para você.

Comente com um click:
Este artigo lhe foi útil? no/nãoyes/sim     Loading...

 

 

 

1 CommentLeave a comment

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *