DropArt - Precizni fotografski kolajder s dva ispuštanja: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Pozdrav svima i svima, U ovom uputstvu predstavljam svoj dizajn kompjuterski upravljanog sudarača sa dvije kapljice tekućine. Prije nego počnemo s detaljima dizajna, mislim da ima smisla objasniti koja je svrha dizajna.

Zabavna, zanimljiva i lijepa grana fotografije uključuje hvatanje slika kapljica tekućine dok udaraju u bazen slične tekućine. Ovo samo po sebi može stvoriti zanimljive slike. Da bismo dobili zaista sjajne slike, moramo sudariti dvije kapljice tekućine. Dakle, prva kap pogodi bazen tekućine i stvara ono što ja nazivam 'ispuh' prema gore koji se uzdiže iz bazena točno iznad mjesta na koje je udario prvi pad. Sada drugi pad, precizno tempiran, pogađa vrh 'izljeva za podizanje' eksplodirajući tekućinu prema van stvarajući neke nevjerojatne i jedinstvene oblike.

Svrha mog DropArt dizajna je pružiti sljedeće značajke:

• Za ispuštanje kapljice tekućine s ponavljajućom veličinom
• Otpuštanje druge kapljice tekućine s ponovljivom veličinom i preciznim vremenom u odnosu na prvu kap
• Za upravljanje zatvaračem kamere za snimanje pada sudara
• Za upravljanje bljeskalicom za zamrzavanje sudara u preciznom trenutku
• Da bi se omogućio samostalan kontroler prilagođen korisniku koji pruža mogućnost kontrole svih parametara i više konfiguracija
• Da bi se omogućilo korisničko sučelje sa Windows-om prilagođeno korisniku ili grafičko sučelje povezano putem USB-a
• Da biste osigurali pokretački program za učitavanje firmvera putem USB-a

Također bi trebala postojati odgovarajuća zaštita između upravljačke ploče i priključene kamere i bljeskalica.

Korak 1: Pogledajmo prvo neke rezultate…

Prije nego što pređemo u detalje dizajna, pogledajmo prvo neke rezultate projekta DropArt. Ako se vama, kao čitatelju, sviđaju rezultati, možda biste htjeli detaljnije pogledati dizajn i možda biste imali poteškoća u vlastitoj izgradnji za što ću vam pružiti podršku.

Važni aspekti DropArt fotografije

Treba napomenuti da je za najbolje rezultate kamera postavljena na B (ili bulb) način rada. To znači da dok je zatvarač pritisnut, zatvarač ostaje otvoren. Ovaj način rada najbolje funkcionira za DropArt fotografije. Blic je taj koji beleži trenutak, a ne okidač fotoaparata. Kako bi se postiglo kratko trajanje bljeskalice, izlaznu snagu bljeskalice treba svesti na minimum. Obično koristim dvije male bljeskalice postavljene na ručno nisku izlaznu snagu (pogledajte sliku u zaključku). Jedna bljeskalica je spojena na DropArt kontroler i pokreće se pomoću kabela. Druga bljeskalica optički robuje od prve.

Kako smo u B režimu, višak ambijentalnog svjetla uzrokovat će zamućenje slike. Stoga, fotografiranje kapljicama treba izvoditi pri prigušenom osvjetljenju - tek toliko svjetla da vidite šta radite. Općenito snimam slike oko f11, pa su efekti zbog ambijentalnog svjetla svedeni na minimum.

Osnovna tehnika i postavljanje

Treba napomenuti da će se sva podešavanja malo razlikovati i morate biti strpljivi i metodični. Nakon što se sudarite s osnovnom dvije kapi, rezultati će se skoro 100% ponoviti. Za osnovno postavljanje ispod koristila sam vodu iz slavine sa crvenom bojom za hranu. Dozator za ispuštanje je bio oko 25 cm iznad bazena sa tečnošću.

Uverite se da je Mariotte sifon očišćen od tečnosti pomoću funkcije pražnjenja (pogledajte video primer) i takođe uverite se da nivo tečnosti ne pada ispod dna Mariotte sifona.

• Prvo počnite s jednom kapljicom veličine 35 ms
• Postavite odgodu zatvarača na 100 ms
• Odgodite bljeskalicu na 150 ms
• Povećajte odgodu bljeskalice za +10 ms povećanja sve dok ne vidite da se kap pojavljuje na vrhu kadra
• Sada možete povećati kašnjenje bljeskalice kroz čitavu sekvencu ispuštanja
• Nastavljajte povećavati odgodu bljeskalice sve dok ne dobijete potpuno ispušni ispust
• Sada dodajte drugu veličinu kapljice 35 ms i kašnjenje od oko 150 ms
• Podesite pad za dva odlaganja u povećanjima od +/- 10 ms dok se ne pojavi na vrhu okvira iznad prvog ispuštača
• Podesite kašnjenje za ispuštanje dva dok se drugi pad ne sudari s ispustom za prvu kap

Sada imate osnovni sudar koji se može odigrati s postavkama kako biste postigli željeni učinak.

Tečnosti različite gustoće zahtijevaju različite postavke, ali ih možete pohraniti u različitim konfiguracijama.

Korak 2: Uzastopni video isječak uzastopnih kapi

Ovdje predstavljam video - ovo je serija zasebnih uzastopnih kapi snimljenih kao fotografije sa 10ms ili 5ms koje povećavaju intervale bljeska za zamrzavanje pokreta. Zatim sam spojio rezultirajuće statične slike kako bih proizveo kratku animaciju života kapljice i naknadnog sudara s drugom kapljicom.

Korak 3: DropArt mehanički dozator za ispuštanje

Vjerojatno najvažniji dio DropArt projekta je mehanički raspršivač kapi. Ovaj dio dizajna ključan je za osiguravanje konzistentne redovne veličine kapi.

Srce dizajna je mehanički ventil koji se otvara i zatvara pomoću normalno zatvorenog solonoida sa oprugom od 12 V. Ovaj solonoid se precizno kontrolira pomoću mikroprocesorske upravljačke ploče.

Posuda za tečnost je 36 mm OD, 30 mm ID akrilna cev. Za zatvaranje cijevi, 3D sam odštampao HIPS završnu kapu koja je dizajnirana da prihvati standardne cijevne komade od 1/4 inča (pogledajte slike). Kapi se ispuštaju iz bodljikavog crijeva - također s navojem od 1/4 inča.

Vrh akrilne cijevi zapečaćen je gumenim čepom veličine 29. Gumeni čep isporučuje se s središnjom rupom u koju sam ugradio plastičnu cijev za stvaranje sifona Mariotte (vidi poseban dio o sifonu Mariotte).

Solonoid je zatvoren u malu plastičnu projektnu kutiju i spojen na vanjsku utičnicu za napajanje.

Korak 4: Dizajn i pregled DropArt kontrolne ploče

U ovom odjeljku predstavljam kratki video zapis koji prikazuje pregled kontrolne ploče prototipa DropArt i njenu konstrukciju.

Korak 5: Shema DropArt kontrolne ploče

Slika ovdje prikazuje shemu kontrolne ploče. Možemo vidjeti da je upotreba moćnog PIC mikrokontrolera shema relativno jednostavna.

Shemu možete preuzeti ovdje:

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

NAPOMENA: u video zapisima se koristi regulator napona malog tipa 78L05. Predlažem svima koji grade ovaj dizajn da koriste veći 7805 u paketu TO220

Korak 6: DropArt - Zapravo korištenje sistema

U ovom odjeljku predstavljam video koji detaljno opisuje kako se zapravo koristi DropArt kontrolni sistem. Video pokriva korištenje samostalnog hardvera, kao i korisničko sučelje ili grafičko sučelje sa sustavom Windows.

Korak 7: DropArt - ispitivanje preciznosti i ponovljivosti

U ovom koraku pokušavam opisati niz od dva ispuštanja i ilustrirati točnost mjerenja DropArt projekta.

Horizontalne podjele osciloskopa 50ms / oznaka.

U početku razmotrite drugu od dvije slike. Ovo je vrlo jednostavan trag iz mog osciloskopa koji prikazuje osnovnu oznaku od 1 ms koja čini vremensku bazu za sva vremena projektiranja. Ovaj kvačica se generira u PIC mikroprocesoru pomoću ugrađenog hardverskog mjerača vremena programiranog za generiranje prekida u točno određenom trenutku. Koristeći ovu vremensku bazu, veličina pada, međukašnjenje, kašnjenje zatvarača i kašnjenje bljeska mogu se vrlo precizno kontrolirati dajući vrlo ponovljive rezultate.

Sada razmotrite prvu od dvije slike:

Srednji plavi trag prikazuje oslobađanje od dvije kapi. Svaki pad ima period veličine 50 ms i kašnjenje 2 pada od 150 ms

Donji ružičasti trag je bljesak sa kašnjenjem od 300 ms nakon otpuštanja 1 i vrijeme zadržavanja od 30 ms

Gornji žuti trag prikazuje okidač. Ovo ima programirano kašnjenje od 200 ms. Međutim, pretpostavlja se da kamera ima zaostatak zatvarača od 100 ms, pa je okidač 100 ms ranije nego što je programirano. Zatvarač ostaje otvoren tokom čitavog niza (režim fotoaparata B). Roletna se zatvara nakon isteka perioda uključenog blica od 30 ms.

Korak 8: Mariotte sifon - objašnjeno

Vrlo važan aspekt dizajna je kako kontrolirati tlak tekućine na ulazu u ventil. Kako nivo tekućine u spremniku opada, tlak na ulazu u ventil opada, pa se smanjuje i protok tekućine. Veličina kapljice u bilo kojem trenutku otvorenog ventila smanjuje se s padom razine spremnika. To čini kontrolu sudara pri padu dinamičnom i ovisnom o razini tekućine. Video u ovom koraku objašnjava kako je ovaj problem riješen.

Drugi vrlo kratki video prikazuje kako se funkcija DropArt pročišćavanja može koristiti za punjenje sifona Mariotte, kao i za čišćenje ili čišćenje mehaničkog ventila.

Korak 9: Bootloader koristi se za PIC ponovno bljeskanje

Ovaj kratki video prikazuje i objašnjava rad PIC bootloadera koji se može koristiti za ponovno bljeskanje PIC-a putem USB-a, negirajući potrebu za korištenjem namjenskog PIC programatora.

Korak 10: DropArt lista dijelova

U prilogu je dokument s riječima koji sadrži dijelove koje sam koristio za instrukcije

Ovo je popis dijelova potrebnih za izgradnju DropArt projekta. Svi dijelovi jedan su dostupni sami. Izuzetak od toga je završni poklopac posude za akrilnu tekućinu koju sam 3D ispisao. Na ovaj korak sam priložio akrilnu cijev OD 36 mm sa završnom kapicom ModeI (STL format).

Aktivne komponente

PIC18F2550 mikrokontroler. Kako je isporučeno, ovo je ne programirani dio pa ga je potrebno proslijediti s DropArt firmverom. Ako imate odgovarajućeg programera, to možete učiniti sami, ili vam mogu poslati unaprijed iscrtani dio ili mi možete poslati prazan dio za fleširanje

• Plavi serijski LCD modul IIC 20x4 karaktera
• Regulator napona 78L05
• Optoizolator AN25 ili slično-2 isključena
• MOC3020 opto-triac
• IRF9530 P-kanalni FET ili slično
• TLS106 SCR Tiristor ili slično
• LED 2 isključene

Pasivne komponente

• 1N4001 dioda (zaštita od obrnutog polariteta)
• 100nf keramički kondenzatori 3 isključeno
• 22uf 16v elektrolitski kondenzator ili slično 2 isključeno
• 22pf keramički kondenzatori 2 isključeno
• 4MHz kristal HC49/4H sa olovom
• SIL mreža otpornika sa 8 pinova izoliranih otpornika 1,8K 2 isključeno
• SIL mreža zajedničkih otpornika sa 8 pinova 4,7 k 1 isključeno
• Otpor 470R 1/4W 1 isključeno
• 10K 1/4W otpornik 2 isključen

Konektori

• Utičnica za montažu na ploču od 2,5 mm
• Utikač/utičnica za montiranje kućišta 2,5 mm
• 2,5 mm mono utičnica (solenoid)
• Utičnica sa mono utičnicom od 3,5 mm 2 isključena (zatvarač i blic)
• USB tip B ženska utičnica DIP od 90 stepeni
• Pin header 2,54 mm 4 smjera
• DIL 28 -polna IC utičnica sa zavrtnjima
• DIL 6pin je isključio IC utičnicu 3

Ostalo

• 12cm x 8cm FR-4 ploča za izradu prototipa provučena
• Pritisnite za probijanje minijaturnih dugmadi
• Prekidač okretnog davača 2 bita Sivo kodiran
• Kontrolno dugme za postavljanje rotacionog davača

Mehanika

• Čista akrilna cijev 36 mm OD 30 mm ID i 18 cm duga
• Završna kapa (3D ispis) za odgovaranje akrilnoj cijevi OD 36 mm
• Tip sifona Mariotte za umetanje u središte bung dužine 16 cm
• Gumena uboda veličine 29 sa središnjim otvorom
• Bodljikavo crevo sa navojem 1/4”navoja x 4 mm postoji otvor
• BSPP ženski pregradni spoj sa pričvrsnom navrtkom 1/4 inča
• Bradava bradavica 1/4 inča
• 12V DC 4W električni elektromagnetni ventil zrak/plin/voda/gorivo normalno zatvoren 1/4 inča dvosmjerno

Korak 11: Zaključak i razmišljanja

Zaista sam uživao u izgradnji i usavršavanju ovog projekta. Moji projekti gotovo uvijek počinju s istog polazišta. Počinje me zanimati nešto što može zahtijevati specijalnu opremu. Nakon što sam pronašao i često kupovao opremu, toliko sam često razočaran kvalitetom i funkcionalnošću, a nakon toga osjećam potrebu da dizajniram i napravim svoju opremu kako bih obavio posao koji je potreban kako treba. To je zaista bio slučaj s DropArt projektom.

DropArt projekt sada mi omogućuje izvođenje sudara kapljica tekućine sa gotovo 100% ponavljanjem, tako da se mogu koncentrirati na slike, a ne na frustraciju od snimanja stotina slika u nadi da ću dobiti nekoliko sudara.

Ja proizvodim i objavljujem ove članke iz tri razloga. Prvo, zaista uživam u izradi Instructable -a jer pruža način dokumentiranja projekta i djeluje kao zaključak. Drugo, očito se nadam da će ljudi čitati i uživati u članku, možda čak i naučiti nešto novo. I treće, pružiti pomoć i podršku svima koji žele imati poteškoća u izgradnji projekta. Cijeli svoj radni vijek proveo sam kao inženjer dizajna u elektronici i softveru; od malih nogu, izuzetno entuzijastični hobist za elektroniku. Zaista uživam pomagati drugima koji možda žele izgraditi za sebe, ali samo im treba malo smjernica i podrške.

Priložene slike prikazuju moje postavke DropArt -a u mojoj radionici.

Slobodno ostavite komentar ili privatnu poruku ako trebate dodatne detalje.

Puno hvala, Dave