Motorisierter DIY Kamera-Slider: Mein kompakter Slide- und Pan-Slider mit App-Steuerung für beeindruckende Zeitrafferaufnahmen
Timelapse-Videos sind eine großartige Möglichkeit, dramatische Veränderungen in Landschaften, Wetter und Lichtverhältnissen in einem Video von nur wenigen Sekunden einzufangen. Die Aufnahme eines Zeitraffervideos erfordert jedoch eine sorgfältige Planung und das richtige Equipment – ein Thema, das einen eigenen Blogbeitrag wert ist. Wenn du dich intensiver mit der Timelapse-Fotografie beschäftigst, stößt du möglicherweise auf beeindruckende Beispiele, die subtile Bewegungen oder Drehungen im Video enthalten. Diese dynamischen Elemente im finalen Video steigern nicht nur dessen Reiz, sondern verleihen ihm auch mehr Tiefe und Spannung.
Es wird schnell deutlich, dass Bewegung eine entscheidende Rolle spielt, wenn man ein beeindruckendes und fesselndes Timelapse-Video erstellen möchte. Viele Unternehmen haben diesen Bedarf erkannt und eine Vielzahl von Lösungen entwickelt, um ihn zu decken. Marken wie Edelkrone, Black Forest und andere bieten beeindruckende Produkte an, von denen einige als High-End-Systeme speziell für den professionellen Einsatz konzipiert sind. Trotz dieser breiten Auswahl habe ich jedoch noch kein System gefunden, das Erschwinglichkeit, Kompaktheit, geringes Gewicht und alle erforderlichen Funktionen in einer Lösung vereint. Diese Herausforderung hat mich dazu motiviert, mein eigenes System zu entwickelna, um die Möglichkeiten auszuloten und eine Lösung zu schaffen, die exakt meinen Anforderungen entspricht.
Angesichts meiner spezifischen Anforderungen war klar, dass das System kompakt und leicht sein musste – idealerweise in einem einzigen Gehäuse, das alle Motoren und Steuereinheiten integriert. Zudem war es entscheidend, dass das System einfach zu bedienen und schnell einzurichten ist, da die Geduld, insbesondere bei Arbeiten im Freien und bei schlechten Lichtverhältnissen, begrenzt ist. Mit diesen Überlegungen im Hinterkopf kann man beginnen, eine Lösung zu entwerfen, die Praktikabilität und Leistung in Einklang bringt.


Konzept / Mechanik
Das Ziel war es, sowohl eine Längs- als auch eine Drehbewegung für ein relativ schweres Kamerasystem zu erreichen. Da die Kamera und das Objektiv ziemlich schwer sein können, muss das System robust und gut dimensioniert sein. Ich entschied mich daher für ein Metallgehäuse sowie stabile Schienen und Achsen, um die Haltbarkeit zu gewährleisten. Für die Schienen wählte ich 20x40mm Aluminium V-Slot-Profile, ähnlich denen, die in DIY 3D-Druckern verwendet werden. Das Design umfasst vier Räder, die so an der Wagen- oder Gehäuseeinheit befestigt sind, dass das V-Slot-Profil reibungslos hindurch gleiten kann. Zwei Räder auf jeder Seite passen in den V-Slot und sorgen dafür, dass die Bewegung nur in die gewünschte Richtung erfolgt. Das V-Slot-Profil und die V-förmigen Räder ermöglichen es, das System auch auf den Kopf zu stellen und zu betreiben. Für die Drehachse fügte ich eine zusätzliche Aluminiumachse hinzu, um die Belastung auf der Motorachse zu verringern und ein zusätzliches Übersetzungsverhältnis zu integrieren.
Um die beiden Bewegungen zu ermöglichen, sind zwei unabhängige Motoren erforderlich. Aufgrund von Platz- und Gewichtsbeschränkungen entschied ich mich für kompakte Schrittmotoren, die ausreichend Leistung bieten, um das System effizient anzutreiben. Der Motor für die lineare Bewegung ist so positioniert, dass seine Achse mit dem V-Slot-Aluminiumprofil ausgerichtet ist, wodurch die Befestigung eines Zahnrades ermöglicht wird, durch das ein Zahnriemen geführt werden kann. Wenn der Schiebemotor rotiert, treibt der Zahnriemen, der an beiden Enden des V-Slot-Profils befestigt ist, die Gleitbewegung des Gehäuses an. Auf der gegenüberliegenden Seite platzierte ich einen weiteren Schrittmotor für die Drehbewegung. In diesem Fall wird die Motorachse nach oben geführt, und ein daran befestigtes Zahnrad treibt die zusätzliche Achse über einen Zahnriemen an. Das gesamte mechanische Setup ist im Gehäuse integriert, nicht nur aus ästhetischen Gründen, sondern auch, um die zusätzliche Rotationsachse sicher mit Lagern oben und unten im Gehäuse zu montieren.



Nachdem das Motor- und Bewegungssystem definiert war, konzentrierte ich mich auf die Suche nach dem richtigen Gehäuse. Die Herausforderung bestand darin, nicht nur die Motoren, sondern auch die elektrischen Komponenten unterzubringen und dabei die Gesamtgröße so kompakt wie möglich zu halten. Ein Aluminiumgehäuse für Elektroinstallationen erwies sich als ideal. Es bot die perfekten Maße und war aus robustem Material gefertigt, was die sichere Befestigung von Schrauben und Rädern ermöglichte. Der verbleibende Platz wurde dann für die elektrischen Komponenten genutzt, einschließlich der Platine, der Batterien und verschiedener Ein-/Ausgangsanschlüsse.





Nach der Konzeptualisierung der Mechanik und der Verifizierung des mechanischen Systems am Computer war es an der Zeit, die Konstruktionspläne zu erstellen und alle erforderlichen Teile zu bestellen. Mit der Unterstützung eines Freundes bereiteten wir die Komponenten vor und setzten die erste physische Version des Systems zusammen. Das Konzept, das zuvor nur theoretisch existiert hatte, erwies sich auch in der Praxis als funktional und umsetzbar.

Hardware / Elektronik
Die Hardware und Elektronik entwickelte ich parallel zum mechanischen System, um sicherzustellen, dass die Leiterplatte ins Gehäuse passt und die Eingabe-/Ausgabegeräte optimal platziert werden können. Mein Ziel war es, die gesamte Schaltung auf einer einzigen Platine zu integrieren, um die Verkabelung zu minimieren. Die Hauptaufgabe bestand darin, die Schrittmotortreiber, den Mikrocontroller, die Stromversorgung und die Eingabe-/Ausgabekomponenten zu positionieren und miteinander zu verbinden. Alle Bauteile wurden auf der Platine angeordnet und können durch ein einfaches Stecksystem problemlos ausgetauscht werden. Für den Mikrocontroller entschied ich mich für ein Wemos D1 mini, ein leistungsstarkes Board mit einem ESP8266 Wi-Fi-Controller. Dadurch kann das System ein eigenes WLAN-Netzwerk für die Steuerung aufbauen, was zusätzlich zu den physischen Eingabekomponenten von Vorteil ist. Nach der Planung der Platine und dem Testen des Systems mit manuell verdrahteten Verbindungen bestellte ich die Leiterplatte, setzte die Bauteile ein und begann anschließend, die Software weiter zu verfeinern.



Im Detail verbindet die Leiterplatte die Stromversorgung mit den Schrittmotortreibern und über einen DC/DC-Wandler den Mikrocontroller. Die Stromversorgung erfolgt durch zwei Lithium-Ionen-Batterien, die über einen Schalter vom System getrennt werden können und über einen externen Anschluss aufgeladen werden können. Die entsprechenden Pins des Mikrocontrollers sind dann mit den Schrittmotortreibern und den Eingabe-/Ausgabegeräten verbunden. Da die I/O-Pins knapp wurden, habe ich eine I/O-Erweiterung hinzugefügt, sodass die Signale des Drehencoders gelesen und die drei RGB-Status-LEDs angesteuert werden können. Außerdem mussten die Elektronik für das Auslösen des Kameraverschlusses integriert werden, wobei ein standardisiertes System verwendet wird, bei dem Optokoppler die Sicherheit der Kamerahardware gewährleisten.


Software
Die Software/Firmware wurde in C++ mit VS Code und der Platform.io-Erweiterung entwickelt. Nachdem die grundlegenden Funktionen wie die Steuerung der Schrittmotoren (Einstellung von Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung), das Auslesen des Drehencoders und die Nutzung der RGB-LEDs zur Anzeige verschiedener Status implementiert waren, konzentrierte ich mich auf die Entwicklung mehrerer Betriebsmodi. Dazu gehörten der manuelle Modus für lineare Bewegungen und Schwenken, ein Timelapse-Modus, bei dem Benutzer Intervalle, die Anzahl der Fotos sowie Start- und Endpositionen des Schlittens definieren können, sowie einige zusätzliche Funktionen. Die Auswahl des Betriebsmodus erfolgt über den Drehgeber, der zwar visuell nicht die ansprechendste, aber eine äußerst praktische Option für schnelle Anpassungen darstellt – besonders dann, wenn kein Smartphone zur Verfügung steht. Als Alternative programmierte ich das System so, dass es ein eigenes Wi-Fi-Hotspot aufbaut, mit dem sich Benutzer über jedes Wi-Fi-fähige Gerät verbinden und das System über eine Web-App steuern können. Diese Option ist deutlich intuitiver und benutzerfreundlicher.



GitHub / Open source
Alle Implementierungsdetails sowie die Konstruktionspläne sind kostenlos auf GitHub verfügbar. Wenn du dein eigenes System bauen möchtest, kannst du meine Arbeit gerne als Grundlage verwenden und sie nach deinen Bedürfnissen anpassen.
Ergebnis / Action
Ich bin mit dem Endergebnis mehr als zufrieden. Es ist mir gelungen, ein erschwingliches Slide-and-Pan-System für DSLR-Kameras zu entwickeln, das kompakt, leicht und benutzerfreundlich ist. Auf mehreren Reisen hatte ich die Gelegenheit, den Slider zu testen und beeindruckende Timelapse-Aufnahmen mit subtilen Bewegungen und Rotationen zu erstellen. Diese Elemente verliehen den finalen Videos mehr Tiefe und machten diese deutlich faszinierender.
Gleichzeitig habe ich einige Schwachstellen erkannt, die ich in einer zweiten Version beheben möchte. Ein zentrales Problem ist, dass die Drehachse immer senkrecht zur linearen Bewegung ausgerichtet ist, wodurch Drehbewegungen nur bei passender linearer Bewegung möglich sind. Andernfalls bewegt sich die Kamera auf unnatürliche Weise. Um dies zu lösen, plane ich, die Drehachse flexibel und relativ zur linearen Bewegung verstellbar zu gestalten. Zudem muss die Wahl der Schrittmotoren überdacht werden, da diese auch im Stillstand einen hohen Energieverbrauch aufweisen. Zur Steigerung der Effizienz beabsichtige ich, die Schrittmotoren durch Getriebe-DC-Motoren zu ersetzen, die nur während der Bewegung Strom benötigen. Diese Änderung könnte die Akkulaufzeit von aktuell etwa drei Stunden erheblich verlängern.
Jetzt würde mich natürlich interessieren, was du von diesem System hältst und ob du vielleicht bereits deine perfekte Slide-/Pan-Lösung gefunden oder selbst gebaut hast?
Andere Kamera-Slider
Da das Internet voller DIY-Kamera-Slider ist, wollte ich einige andere Projekte nennen, die ich besonders beeindruckend finde und/oder die als Inspiration für meinen eigenen Bau dienten.
- How to Motorize a Camera Slider - Arduino based - Handy_Bear
- Make a Motorised Pan and Rotate Camera Slider - Arduino based - thediylife
- Arduino-based DIY camera slider - Curious Scientist
- DIY Camera Slider with Pan and Tilt Head - Arduino Based - Dejan