DropArt - Прецизен фотокалайдер с две капки: 11 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Здравейте на всички, В тази инструкция представям моя дизайн за компютъризиран двустранен калайдер с течност. Преди да започнем с детайлите на дизайна, мисля, че има смисъл да обясним точно каква е целта на дизайна.

Забавен, интересен и красив клон на фотографията включва заснемане на изображения на течни капчици, когато ударят басейн с подобна течност. Това само по себе си може да създаде интересни изображения. За да получим наистина страхотни изображения, трябва да се сблъскаме две капки течност. Така че първата капка удря басейна течност и създава това, което аз наричам „изливане нагоре“, което се издига нагоре от басейна точно над мястото, където е ударена първата капка. Сега втората капка, с прецизно време, удря горната част на „горния излив“, експлодирайки течността навън, за да генерира някои невероятни и уникални форми.

Целта на моя дизайн на DropArt е да предоставя следните функции:

• За освобождаване на капка течност с повторяем размер
• За освобождаване на втора капка течност с повторяем размер и прецизно време по отношение на първата капка
• За управление на затвора на камерата, за да улови падащ сблъсък
• За да контролирате светкавицата, за да замразите сблъсъка в точен момент във времето
• За осигуряване на удобен за потребителя самостоятелен контролер, осигуряващ възможност за контрол на всички параметри и множество конфигурации
• За осигуряване на удобен за потребителя потребителски интерфейс, базиран на Windows или графичен интерфейс, свързан чрез USB
• За да осигурите буутлоудър, който да улесни повторното мигане на фърмуера чрез USB

Трябва да има и подходяща защита между контролната платка и свързаната камера и светкавици.

Стъпка 1: Нека първо разгледаме някои резултати …

Преди да влезем в детайлите на дизайна, нека първо разгледаме някои резултати от проекта DropArt. Ако вие, като читател, харесвате резултатите, може да искате да разгледате по -подробно дизайна и може би ще имате проблеми с изграждането на такъв сами, за което ще осигуря подкрепа.

Важни аспекти за DropArt фотографията

Трябва да се отбележи, че за най -добри резултати камерата е настроена на режим B (или крушка). Това означава, че докато затворът е натиснат, затворът остава отворен. Това е режимът, който според мен работи най -добре за DropArt фотография. Всъщност светкавицата улавя момента, а не затворът на камерата. За да се постигне кратка продължителност на светкавицата, мощността на светкавицата трябва да бъде сведена до минимум. Склонен съм да използвам две малки светкавици, настроени на ръчно ниска изходна мощност (вижте изображението в заключението). Една светкавица е свързана към контролера DropArt и се задейства чрез кабел. Втората светкавична глава е оптически робска от първата.

Тъй като сме в режим В, излишната околна светлина ще доведе до замъгляване на изображението. Следователно, снимането с капка трябва да се извършва при приглушено осветление - достатъчно светлина, за да види какво правите. Обикновено снимам изображения около f11 и така ефектите поради околната светлина са сведени до минимум.

Основна техника и настройка

Трябва да се отбележи, че всяка настройка ще се различава леко и трябва да бъдете търпеливи и методични. За основната настройка по -долу използвах чешмяна вода с червен хранителен оцветител. Разпределителят за капки се намираше на около 25 см над басейна с течност.

Уверете се, че сифонът на Mariotte е изчистен от течност, като използвате функцията за прочистване (вижте пример за видео) и също така се уверете, че нивото на течността не пада под дъното на сифона на Mariotte.

• Първо започнете с единична капка размер 35ms
• Задайте закъснение на затвора на 100 мс
• Задайте забавяне на светкавицата на 150 мс
• Увеличете забавянето на светкавицата с +10 мс увеличения, докато видите, че падането се появява в горната част на кадъра
• Вече можете да увеличите забавянето на светкавицата през цялата последователност на отпадане
• Продължавайте да увеличавате закъснението на светкавицата, докато имате пълна единична падаща чучур
• Сега добавете втори размер на капка 35ms и забавяне от около 150ms
• Регулирайте падането с две забавяния в +/- 10ms увеличения, докато се появи в горната част на рамката над първия падащ чучур
• Регулирайте забавянето на падането с две, докато втората капка се сблъска с чучура нагоре от първата капка

Сега имате основен сблъсък, който може да играете с настройки, за да получите желания ефект.

Течностите с различна плътност ще изискват различни настройки, но можете да ги съхранявате в различните конфигурации.

Стъпка 2: Видео с последователни капки

Тук представям видеоклип - това е поредица от отделни последователни капки, заснети като снимки с 10ms или 5ms напредващи интервали на светкавицата, за да замрази движението. След това съединих получените неподвижни изображения, за да създам кратка анимация на живота на капка и последващ сблъсък с втора капка.

Стъпка 3: DropArt Механичен дозатор за капки

Вероятно най -важната част от проекта DropArt е механичният дозатор за капки. Тази част от дизайна е от решаващо значение за осигуряване на постоянен редовен размер на капка.

Сърцето на дизайна е механичен вентил, който се отваря и затваря с помощта на нормално затворен солоноид с 12v пружина. Този солоноид се контролира прецизно с помощта на контролна платка, базирана на микропроцесор.

Съдът за течност е 36 мм OD, 30 мм ID акрилна тръба. За да затворя тръбата, имам 3D отпечатана в HIPS крайна капачка, която е проектирана да приема стандартни 1/4 инчови тръбни фитинги (вижте изображенията). Капките се издават от бодлива опашка на маркуча - също с резба 1/4 инча.

Горната част на акрилната тръба е запечатана с гумена пръчка с размер 29. Гумената муфа е снабдена с централен отвор, в който съм монтирал пластмасова тръба, за да създам сифон Mariotte (вижте специфичния раздел за сифона Mariotte).

Солоноидът е затворен в малка пластмасова кутия и е свързан към външен контакт.

Стъпка 4: Дизайн и преглед на контролната платка на DropArt

В този раздел представям кратко видео, преглеждащо контролната платка на прототипа на DropArt и нейната конструкция.

Стъпка 5: Схема на контролната платка на DropArt

Изображението тук показва схемата на контролната платка. Можем да видим, че с помощта на мощния PIC микроконтролер схемата е сравнително проста.

Можете да изтеглите схемата тук:

www.dropbox.com/sh/y4c6jrt41z2zpbp/AAC1ZKA…

ЗАБЕЛЕЖКА: във видеоклиповете използваният регулатор на напрежението е малкият тип 78L05. Предлагам на всеки, който изгражда този дизайн, да използва по -големия 7805 в пакета TO220

Стъпка 6: DropArt - Всъщност използване на системата

В този раздел представям видео с подробности как всъщност да използвате системата за управление на DropArt. Видеоклипът обхваща използването на самостоятелен хардуер, а също и потребителски интерфейс или графичен интерфейс, базиран на Windows.

Стъпка 7: DropArt - Проучване на прецизността и повторяемостта

В тази стъпка се опитвам да опиша последователност от две капки и да илюстрирам точността на времето на проекта DropArt.

Хоризонтални деления на осцилоскоп 50ms / марка.

Първоначално помислете за второто от двете изображения. Това е много проста следа от моя осцилоскоп, показваща основната отметка от 1ms, която формира времевата база за всички срокове на проекта. Този отметка се генерира в микропроцесора PIC с помощта на вграден хардуерен таймер, програмиран да генерира прекъсване в точно определен момент. Използвайки тази времева база, размерът на падането, забавянето между капките, закъснението на затвора и забавянето на светкавицата могат да бъдат контролирани много точно, като се получат много повторяеми резултати.

Сега помислете за първото от двете изображения:

Средната синя следа показва освобождаване с две капки. Всяка капка има период на размер от 50 мс и закъснение 2 от 150 мс

Долната розова следа е светкавицата със закъснение от 300 мс след освобождаване на капка 1 и време на задържане от 30 мс

Горната жълта следа показва освобождаването на затвора. Това има програмирано закъснение от 200 мс. Предполага се обаче, че камерата има закъснение на затвора от 100 мс, така че освобождаването на затвора е 100 мс по -рано от програмираното. Затворът остава отворен за продължителността на последователността (режим на камера B). Капакът се затваря след изтичане на периода на включване на светкавицата от 30 ms.

Стъпка 8: Сифонът на Mariotte - Обяснено

Много важен аспект на дизайна е как да се контролира налягането на течността на входа на клапана. Тъй като нивото на течността в резервоара намалява, налягането на входа на клапана намалява, следователно пада и дебитът на течността. Размерът на падането за всеки даден момент на отворен вентил намалява с падане на нивото на резервоара. Това прави контрола на падащите сблъсъци динамичен и зависим от нивото на течността. Видеоклипът в тази стъпка обяснява как е решен този проблем.

Вторият много кратък видеоклип показва как функцията за прочистване на DropArt може да се използва за зареждане на сифона на Mariotte, както и за прочистване или почистване на механичния вентил.

Стъпка 9: Буутлоудър, използван за повторно мигане на PIC

Този кратък видеоклип демонстрира и обяснява работата на PIC буутлоудъра, който може да се използва за повторно флашване на PIC през USB, като отрича необходимостта от използване на специален PIC програмист.

Стъпка 10: Списък на частите на DropArt

Приложен е документ на Word, който изброява частите, които използвах за инструкциите

Това е списък на частите, необходими за изграждането на проекта DropArt. Всички части на лентата са достъпни от себе си. Изключение от това е крайната капачка на съда с акрилна течност, която отпечатах 3D. Към тази стъпка съм прикрепил акрилна тръба OD 36 мм с крайна капачка I (STL формат).

Активни компоненти

PIC18F2550 микроконтролер. Както е предоставено, това е непрограмирана част, така че трябва да се мига с фърмуера на DropArt. Ако имате подходящ програмист, можете да направите това сами или аз мога да ви изпратя предварително мигната част или можете да ми изпратите празна част за мигане

• Син сериен LCD модул IIC 20x4 символа
• 78L05 регулатор на напрежението
• Оптичен изолатор AN25 или подобен-2 изключени
• MOC3020 опто-триак
• IRF9530 P-канал FET или подобен
• TLS106 SCR Тиристор или подобен
• Светодиодите 2 са изключени

Пасивни компоненти

• 1N4001 диод (защита от обратна полярност)
• Керамични кондензатори 100nf 3 изключени
• 22uf 16v електролитен кондензатор или подобен 2 изключен
• 22pf керамични кондензатори 2 изключени
• 4MHz кристал HC49/4H оловен
• SIL 8 -пинова изолирана резисторна мрежа 1.8K 2 изключена
• SIL 8 -пинов общ резистор мрежа 4.7k 1 отстъпка
• 470R 1/4W резистор 1 изключен
• 10K 1/4W резистор 2 изключен

Съединители

• Захранващ контакт 2,5 мм за дъска
• Захранващ щепсел/гнездо за монтаж на шаси 2,5 мм
• 2,5 мм гнездо за моно жак (соленоид)
• 3,5 мм моно жак гнездо 2 изключено (затвор и светкавица)
• USB тип B 90-градусов DIP женски контакт
• Щифтова заглавка 2,54 мм 4 посока
• DIL 28 -пинов IC контакт
• DIL 6pin изключи контакта IC на контакта 3

Други

• 12см x 8см дъска за прототипиране FR-4 през отвор
• Натиснете, за да направите миниатюрни бутони през отвора
• Превключвател на въртящ се енкодер 2 битов Сиво кодиран
• Копче за управление за монтиране на въртящ се енкодер

Механика

• Прозрачна акрилна тръба 36 мм OD 30 мм ID и 18 см дължина
• Крайна капачка (3D печат) за монтаж на акрилна тръба OD 36 мм
• Сифон тип Mariotte, за да пасне на средата с дължина 16 см
• Каучукова пръчка размер 29 с централен отвор
• Опашка с бодлив маркуч 1/4”резба x 4 мм съществува отвор
• BSPP женски преграден фитинг с фиксираща гайка 1/4 инча
• Нипел на цевта 1/4 инча
• 12V DC 4W електрически електромагнитен вентил въздух/газ/вода/гориво нормално затворен 1/4inch двупосочен

Стъпка 11: Заключение и мисли

Наистина ми хареса да изградя и усъвършенствам този проект. Моите проекти почти винаги започват от една и съща отправна точка. Интересувам се от нещо, което може да изисква специално оборудване. След като намерих и често купувах оборудване, толкова често съм разочарован от качеството и функционалността и впоследствие се чувствам принуден да проектирам и изградя собствено оборудване, за да свърша работата, която се изисква правилно. Това наистина беше случаят с проекта DropArt.

Проектът DropArt сега ми дава възможност да изпълнявам течни сблъсъци с почти 100% повторяемост, така че да мога да се концентрирам върху изображенията, а не върху разочарованието от заснемането на стотици изображения с надеждата да получа няколко сблъсъка.

Аз произвеждам и публикувам тези инструктируеми статии по три причини. Първо, наистина ми харесва да произвеждам Instructable, тъй като предоставя начин за документиране на проекта и действа като закриване. Второ, очевидно се надявам хората да прочетат и да се насладят на статията, може би дори да научат нещо ново. И трето, да предостави помощ и подкрепа на всеки, който иска да има пропуски при изграждането на проекта. Прекарах целия си трудов живот като инженер -дизайнер в електрониката и софтуера; от ранна възраст, изключително запален любител на електрониката. Наистина се радвам да помагам на други, които може би искат да изграждат за себе си, но просто се нуждаят от малко напътствия и подкрепа.

Прикачените изображения показват моята настройка на DropArt в моята работилница.

Моля, не се колебайте да коментирате или на лично съобщение, ако имате нужда от допълнителни подробности.

Много благодаря, Дейв