Światłomierz fotograficzny DIY: 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:28

Ten Instructable dzieli się pomysłami na zbudowanie prostego, małego i taniego światłomierza padającego.

Ponieważ Instructables nie pozwala mi wstawiać własnych filmów, wypróbuj ten link:

www.youtube.com/embed/avQD10fd52s

Celem dla mnie był światłomierz towarzyszący mojej średnioformatowej kamerze filmowej Bronica ETRSi.

Rzeczy, które chciałem, aby zawierał:

• pojedynczy ASA (100), ponieważ prawie używam tylko filmu ASA 100
• tak małe, jak to możliwe
• podaj mi tylko kombinacje, które moja Bronica może odtworzyć, co oznacza f2.8-f22 i od 1s do 1/500s
• żadnych nonsensownych funkcji, z wyjątkiem zwykłych czasów i wartości przysłony

Rzeczy, których użyłem:

• Luksomierz cyfrowy Adafruit (Vishay) VEML 7700 (około 5 $)
• Mikrokontroler Adafruit Trinket M0 (około 9$)
• Wyświetlacz OLED 128x32 (około 10$)
• przycisk do tymczasowego włączenia (kilka groszy)
• malutki kawałek strip-boardu, bo staram się nie używać kabli, ale na pewno można też użyć kabli

Krok 1: Podstawowe obliczenia | Lux do EV

Kupiony przeze mnie czujnik wykorzystuje dwie cechy, które pozwalają mi się na to zdecydować:

• wyprowadza 16-bitowe wartości luksów zamiast „bezwymiarowych” wartości światła
• wyprowadza wartości przez I2C

Światłomierz fotograficzny wykorzystuje wartości ekspozycji (EV), czujnik, który kupiłem, wykorzystuje wartości luksów, które są zupełnie inną skalą. Więc pierwszym krokiem jest uzyskanie EV z wartości luksów dostarczonych przez czujnik.

Rzuć okiem na wikipedię i możesz znaleźć wzór na pomiar incydentów i przekonwertować EV na Lux:

E = 2,5 * 2^EV

gdzie E jest mierzone w luksach.

Skoro mamy już wartość Lux z czujnika i chcemy wartość EV, musimy przeformułować wzór, który prowadzi nas do:

EV = log2 (E/2,5)

Jest to więc pierwsze obliczenie, które należy wykonać, aby uzyskać wartości fotograficzne z światłomierza.

W załączonej tabeli przeglądowej możesz zobaczyć wszystkie wartości, które będą używane w tym światłomierzu, wraz z odpowiednimi wartościami Lux i EV.

Krok 2: Prezentacja wartości na wyświetlaczu | Biblioteka Adafruit GFX

Najpierw próbowałem przedstawić wartości w całych krokach, bo tak mogę ustawić swoją Bronicę, ale to doprowadziło mnie do problemu:

Załóżmy, że czujnik Lux daje wartość dokładnie 20480, czyli dokładnie EV 13, więc mógłbym na przykład ustawić aparat na f4 i 1/500 sekundy i byłoby dobrze

Następnie załóżmy, że czujnik luksów wygeneruje 20479 luksów, 1 luks pod EV13, co da wartość 12 EV, ale to tylko luks od EV13

Ustawiłem więc aparat na f2.8 i 1/500 sekundy, co prześwietliłoby 1 stop, nawet nie wiedząc, jak blisko EV13 jestem.

Wniosek: potrzebujemy pewnego rodzaju analogowego wyświetlania wartości, aby przynajmniej zobaczyć, jak blisko lub daleko znajduje się miernik od następnego lub poprzedniego kroku EV.

Po próbie użycia wbudowanych liter i czcionki biblioteki GFX zdecydowałem się użyć dwóch niestandardowych grafik, które będą poruszać się po ekranie OLED.

Jeden dla wartości przysłony, jeden dla czasów.

Biblioteka GFX używa wartości 8-bitowych do prezentacji grafiki, więc stworzyłem arkusz xls (patrz obrazek powyżej).

• każda wartość ma dokładnie taką samą ilość pikseli na wartość
• razy i apertury mają dokładnie taką samą liczbę wartości w rzędzie
• Dodałem niezbędne „B” na początku każdego bajtu i „,” na końcu
• Następnie wyeksportowałem go do zwykłego tekstu i voila: mam załączoną trzecią grafikę

Wartości czasu zaczynają się od 1/8 sekundy, a wartości przysłony zaczynają się od f2,8

Korzystając z tabeli przeglądowej z poprzedniego kroku, wiemy, że reprezentuje to 160 luksów lub EV6.

Najciemniejsze wartości to f22 i 1/500 sekundy

Ponownie w tabeli wyszukiwania widzimy, że oznacza to 655360 luksów lub EV18

Jak na razie dobrze.

Tak więc w EV6 grafika przysłony musi znajdować się po lewej stronie, czasy po prawej i na odwrót w EV18

Krok 3: Odczytywanie i kompensowanie wartości luksów | VEML7700

Podczas przewijania arkusza danych Vishay VEML7700, którego Adafruit używa na swojej płycie, znalazłem dość niepokojącą informację:

Czujnik działa liniowo tylko w zakresie od 0 do 1000 luksów (!)

zobacz zrzut ekranu z pomarańczową (liniową) linią i niebieską (rzeczywiste wyjście czujnika)

Światło słoneczne (EV15) to około 80 000 luksów, co oznacza, że bez kompensacji nieliniowej części sensora byłby zupełnie bezużyteczny jako światłomierz.

Vishay o tym wie, więc udostępniła swoim klientom kolejny plik PDF o nazwie Projektowanie VEML7700 w aplikacji.

W tym pliku pdf można znaleźć wzór na skompensowanie nieliniowości czujników:

LUX_CORR = 6,0135e-13*pow(LUX, 4)-9,3924e-9*pow(LUX, 3)+8,1488e-5*pow(LUX, 2)+1,0023*LUX

Gdzie LUX_CORR to skorygowana wartość luksów, a LUX to wartość wyprowadzana przez czujnik.

To są zmienne, których użyłem, różne używane w ich arkuszu.

Trochę mnie wkurza to, że Adafruit nie wspomina o tym jednym słowem na swojej stronie, dokumentacji, bibliotece czy gdziekolwiek indziej.

Tak więc przez pierwsze kilka dni zastanawiałem się, dlaczego mój światłomierz emituje maksymalnie 20000 luksów, nawet w bezpośrednim świetle słonecznym.

Jeśli spojrzysz na wykres z czerwoną i niebieską linią, zobaczysz dlaczego: bo nie może wzrosnąć bez formuły kompensacji.

Ale jest jeszcze jedna wskazówka ukryta w dokumentacji czujnika:

Ta formuła kompensacji działa tylko wtedy, gdy ustawisz czujnik na 25 ms i współczynnik wzmocnienia 1/8.

Można to zrobić całkiem łatwo z biblioteką Adafruits, dodając:

veml.setGain(VEML7700_GAIN_1_8);veml.setIntegrationTime (VEML7700_IT_25MS);

w twojej pustej konfiguracji()

Tak więc po ustawieniu go na 1/8 i 25ms i dodaniu formuły kompensacji można zmierzyć do 120000 luksów, wystarczająco dużo, aby pokryć światło słoneczne przy 80-100k luksów

Krok 4: Arduino / kod C

Ponieważ zależy to od używanego wyświetlacza i preferowanego kontrolera, nie będę zagłębiał się zbytnio w szczegóły, tylko kilka przemyśleń i wskazówek do dodania, szczególnie przy korzystaniu z bibliotek Adafruit i OLED 128x32 px:

w konfiguracji pustki:

Ustawiam część biblioteczną VEML na:

veml.setGain(VEML7700_GAIN_1_8);

veml.setIntegrationTime (VEML7700_IT_25MS);

veml.setLowThreshold(10000);

veml.setHighThreshold(20000);

veml.interruptEnable(prawda);

w pętli void:

pamiętaj o dodaniu odszkodowania:

int LUX_CORR = 6,0135e-13*pow(LUX, 4)-9,3924e-9*pow(LUX, 3)+8,1488e-5*pow(LUX, 2)+1,0023*LUX;

aby uzyskać EV od Lux, użyj tej linii:

float EV = log2((LUX_CORR/2,5));

przenoszenie bitmap

aby upewnić się, że bitmapy poruszają się tylko wtedy, gdy wartości mieszczą się w przedziale od 160Lux do 655360Lux, jak podano w poprzednim kroku, zapakuj je w klauzulę if w następujący sposób:

jeśli (LUX_CORR > 159 && LUX_CORR <655361)

Następnie musimy zmapować wartości EV na współrzędne, ponieważ zakres EV jest dwucyfrowy i chcemy je przenieść z wyświetlacza o ponad 128px na cały wyświetlacz, potrzebujemy większych wartości.

Ponieważ już otrzymaliśmy liczbę zmiennoprzecinkową, po prostu mnożymy ją przez 100 i używamy tej liczby całkowitej do mapowania współrzędnych

int EV_DSPL = EV*100;

oraz:

CZAS = mapa(EV_DSPL, 600, 1900, -260, 39);APERTURE = mapa(EV_DSPL, 600, 1900, 39, -260);

Jak widać w moim przypadku minimalna pozycja bitmapy to -260px a maksymalna 39px

Widać tutaj również, że zmieniłem współrzędne tak, aby dwie mapy bitowe poruszały się w przeciwnym kierunku

Następnie musimy przesunąć bitmapy zgodnie ze współrzędnymi:

display.drawBitmap((CZAS), (0), CZAS_bmp, 352, 16, 1);display.drawBitmap((PRZYSŁONA), (15), PRZESŁONY_bmp, 352, 16, 1);

I to wszystko, co trzeba zrobić

Jako bonus wyświetlam proste wartości EV i Lux, gdy czujnik wyprowadza wartości poniżej 160Lux, tylko dlatego, że chciałem zobaczyć rzeczy podczas testowania.

Krok 5: Łączenie w całość

Ponieważ zarówno wyświetlacz, jak i czujnik używają I2C do komunikacji, budowanie rzeczywistego sprzętu jest tak proste, jak to tylko możliwe.

Wystarczy podłączyć linie Data, Clock ground i 3V do Arduino i gotowe.

Dodałem grafikę, jak to zrobiłem ze stripboardem, ale jak wspomniano wcześniej, możesz użyć kabli lub nawet zbudować do tego skrzydło, wszystko zależy od używanego kontrolera i wyświetlacza.

Na mojej grafice białe kropki mają być podłączone do wyświetlacza i czujnika a żółte kropki do Trinket.

Jedynym wyjątkiem byłby pin danych linii I2C, który łączy się z wyświetlaczem, ten pin również łączy się z pinem danych Trinkets.

Zdecydowałem się nie używać włącznika / wyłącznika, ale zamiast tego użyć przycisku i dwóch ogniw guzikowych 3 V, aby tymczasowo go włączyć, dopóki naciskam przycisk. Uruchamia się w mniej niż 1/10 sekundy, więc jest to wystarczająco szybkie, aby oszczędzić przycisk i zmniejszyć go.