Kamera ze skrzyżowaną wiązką podczerwieni / wyzwalacz błysku: 5 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:33

To urządzenie uruchomi aparat lub lampę błyskową, aby automatycznie zrobić zdjęcie, gdy obiekt (cel) wejdzie w określone miejsce. Wykorzystuje dwie skrzyżowane wiązki światła podczerwonego do wykrywania obecności celu i zamykania przekaźnika, który wyzwala aparat lub lampę błyskową. Czas reakcji wynosi około 2 ms od wykrycia do zamknięcia przekaźnika, więc jeśli Twoja kamera nie ma długiego opóźnienia migawki, uchwyci nawet szybko poruszające się cele.

Część optyczna urządzenia składa się z dwóch diod podczerwieni i dwóch optycznych układów scalonych Sharp IS471FE (OPIC). Optyczne układy scalone mają wbudowane modulatory LED i detektory synchroniczne, dzięki czemu nie widzą światła ze swoich diod LED. Wyjścia z OPIC są podłączone do 8-pinowego mikrokontrolera PIC, który obsługuje interpretację sygnałów wejściowych i sterowanie przekaźnikiem oraz widoczną diodą LED, która wskazuje tryb pracy. Chociaż istnieje 11 trybów pracy, sterownik ma bardzo prosty interfejs użytkownika składający się z przełącznika przyciskowego i diody LED. Po włączeniu, jeśli wiązki są prawidłowo wyrównane i nieprzerwane, dioda LED świeci nieprzerwanie przez 1 sekundę, a następnie gaśnie, wskazując, że urządzenie jest gotowe do pracy w trybie ciągłym. W tym trybie przekaźnik zamknie się i pozostanie zamknięty, a dioda LED będzie świecić tak długo, jak obydwie wiązki IR zostaną przerwane. Urządzenie jest teraz gotowe do połączenia z kamerą. W przypadku niektórych celów możesz chcieć zrobić więcej niż jedno zdjęcie, gdy cel przełamie promienie IR. Do kontrolera dołączyłem podstawową funkcję interwałometru, aby umożliwić kamerom, które nie mają wbudowanego trybu szybkiego strzelania, wykonywanie wielu zdjęć, o ile wiązki podczerwieni są przerywane. Jednokrotne naciśnięcie przycisku wyboru trybu powoduje wyjście sterownika z trybu ciągłego i przełącza go w tryb impulsowy. Dioda LED zamiga jeden raz, sygnalizując, że przekaźnik zamknie się 1 raz na sekundę. Niektóre kamery są szybsze, więc ponowne naciśnięcie przycisku spowoduje przesunięcie do 2 impulsów na sekundę. Przez wielokrotne naciskanie przycisku prędkość wzrośnie od 1 pps aż do 10 pps, za każdym razem migając dioda LED, aby wskazać częstotliwość pulsu. Przytrzymanie przycisku przez 2,3 sekundy powoduje zresetowanie urządzenia i powrót do trybu ciągłego.

Krok 1: Zbierz części elektroniczne

Oto listy części do sprzętu elektronicznego.

Całą elektronikę można uzyskać z Digikey lub innych źródeł. Potrzebujesz też kilku różnych kolorów drutu. Będziesz musiał być w stanie zaprogramować mikrokontroler PIC - PICKit2 lub ICD-2 lub którykolwiek z setek innych programistów może wykonać to zadanie. Odpowiedni programista będzie kosztował około 20 dolarów, ale kiedy już go będziesz miał, znajdziesz wszelkiego rodzaju projekty, które mogą używać mikrokontrolerów i będą miały z tego dużo pożytku. Kiedy kupiłem mój PICKit2 od digikey, zamówiłem zestaw akcesoriów składający się z pięciu chipów PIC10F206 z 8-pinowymi adapterami DIP. Układ scalony znajduje się w malutkiej obudowie SOT23, co jest w porządku, jeśli zamierzasz zrobić płytkę drukowaną, ale jest całkiem bezużyteczne do tworzenia płyt stykowych i jednorazowych projektów budowlanych. 10F206 jest również dostępny w 8-pinowej obudowie DIP - sugeruję jej użycie. Nie podałem tutaj informacji o układzie PCB dla kontrolera, ponieważ nie używałem PCB. Obwód jest tak prosty, że wydaje się trochę głupie, aby zrobić dla niego płytkę drukowaną. Na płytce są tylko 4 części - przekaźnik, uC, nasadka bypassu i rezystor. Obwód wymaga mniej części niż obwód układu czasowego 555. Po prostu wytnij płytę perforowaną, aby pasowała do każdego używanego pudełka i podłącz ją. Powinno to zająć całe 30 minut. Obwody optyczne są dość proste – układ scalony, nasadka i dioda LED. Dioda LED i optyczny układ scalony wchodzą w przeciwległe po przekątnej rogi ramy rury, więc będziesz potrzebować wiązki kolorowego drutu. "Zmontowałem" układ scalony i kondensator na małych kawałkach płytki perforowanej, które pasują do zaślepek do łączników kolankowych PCV w ramie - patrz zdjęcia na następnej stronie.

Krok 2: Program

PIC10F206 jest naprawdę prostą częścią - bez przerwań i tylko na stosie dwupoziomowym, więc nie możesz wykonywać żadnych zagnieżdżonych podprogramów - w rezultacie zobaczysz liberalne użycie goto w programie. Układ działa z częstotliwością 4 MHz przy użyciu wewnętrznego oscylatora RC, więc wykonuje 1 mln instrukcji na sekundę. Kiedy obiekt przerywa wiązki IR, potrzeba chipów IS471 około 400 nas, aby zmienić stan. Stamtąd uC potrzebuje zaledwie kilku mikrosekund, aby wykryć zmianę i nakazać zamknięcie przekaźnika. Zamykanie przekaźnika zajmuje około 1,5 ms, co skutkuje całkowitym opóźnieniem około 2 ms od przerwanych wiązek do zamknięcia przekaźnika. Opracowałem układ programowy za pomocą MPLAB. Jest to darmowy assembler/IDE firmy Microchip Tech. Użyłem również mojego chińskiego klona ICD2 (około 50 USD na ebayu), aby faktycznie zaprogramować układ scalony. Musiałem użyć wielu pętli opóźniających, więc zakorzeniłem się w Internecie i znalazłem program o nazwie PICLoops tutaj: https://www.mnsi.net/~boucher/picloops.htmlPICLoops automatycznie generuje kod asemblacji pętli taktowania, jeśli powiedz mu, jakiego używasz uC i jaka jest częstotliwość zegara. Później natknąłem się na podobny program on-line tutaj: https://www.piclist.com/techref/piclist/codegen/delay.htmDrugi wygeneruje opóźnienia, które są dokładne dla pojedynczego cyklu zegara, gdzie PICLoops nie jest całkiem tak dokładne. Albo jest w porządku dla tej aplikacji, ponieważ synchronizacja nie jest krytyczna, a uC i tak działa na oscylatorze RC. Program głównie przeskakuje tam iz powrotem między sprawdzeniem przycisku trybu i sprawdzeniem, czy wiązki są przerwane. Przełącznik trybu działa poprzez bieżące odliczanie liczby naciśnięć przycisku. Każdorazowe naciśnięcie przycisku powoduje skrócenie opóźnienia między impulsami do przekaźnika na tyle, aby zwiększyć częstotliwość impulsów o 1 Hz. Największą częścią kodu są różne opóźnienia używane przez tryby impulsowe. Gdy zmienisz tryb impulsowy, dioda LED zacznie migać, wskazując nowy tryb. Możesz określić, jaka jest nowa częstotliwość impulsów, licząc mignięcia diody LED – 4 razy oznacza 4 Hz, itd. Mignięcia diody LED zostały zsynchronizowane wystarczająco wolno, że będziesz w stanie je policzyć. Jeśli urządzenie jest w trybie impulsowym 10 Hz, ponowne naciśnięcie przycisku przeniesie Cię z powrotem do trybu ciągłego. Istnieje zegar watch-dog, który działa podczas działania programu. Jeśli timer nie zostanie zresetowany przed przepełnieniem, uC zresetuje się sam. Dlatego przytrzymanie przycisku trybu przez 2,3 sekundy powoduje powrót uC do trybu ciągłego. Kiedy naciśniesz przycisk, uC czeka, aż go zwolnisz, zanim cokolwiek zrobisz. Jedną z pierwszych rzeczy, które robi po zwolnieniu, jest zresetowanie timera watch-doga. Jeśli nie zwolnisz przycisku, zegar watch-doga przepełni się i ponownie uruchomi program w trybie ciągłym. Załączam plik listy zespołów dla tych, którzy są ciekawi i plik.hex dla tych, którzy chcą po prostu wypalić chip i skończ z tym. Z zadowoleniem przyjmuję każdą krytykę mojej techniki programowania ze strony ekspertów od montażu PIC. Uwaga - przekaźnik zamyka się na 25 ms, gdy działa w trybie impulsowym. Niektóre kamery mogą wymagać dłuższego impulsu. To opóźnienie jest ustawione w wierszu z napisem „call delay25” w górnej części sekcji kodu rlypuls. Jeśli 25 ms to zbyt krótki czas dla twojego aparatu, zmień tę linię na „call delay50”, a następnie zmień linię z „call delay75” na „call delay50”. To zwiększy czas impulsu do 50 ms i nadal utrzyma wszystkie częstotliwości impulsów w krokach nawet co 1 Hz. Program zajmuje tylko 173 bajty z dostępnych 512 bajtów w chipie, więc możesz dodać do tego różne funkcje, jeśli chcesz, chociaż interfejs użytkownika będzie nieco ograniczający.

Krok 3: Konstrukcja mechaniczna

Początkowo próbowałem zrobić to z 3 stopową kwadratową rurą 1/2", ale stwierdziłem, że prawie niemożliwe jest utrzymanie wyrównanych belek. Odległość była zbyt duża, a rura zbyt elastyczna, aby utrzymać wyrównanie belek. Przełączyłem się na 3/ 4 "rura i 2 stopy kwadratowe, a teraz wszystko pozostaje wyrównane całkiem nieźle. Użyłem większości rurki 1/2 cala, aby zrobić dmuchawki do pianek dla mojego syna Alexa i kilku jego łobuzów.

Będziesz potrzebować rury 3/4" do ramy głównej i rury 1/2" do pionowych pionów, w których znajdują się optyczne układy scalone i diody LED. Możesz uzyskać kolanka 3/4", które mają gwintowane połączenie boczne 1/2", więc zdobądź też adaptery gwintowane 1/2". Moja filozofia dotycząca radzenia sobie z projektami rur PVC polega na kupowaniu złączy i rur oraz zwracaniu tego, co nie potrzebujesz, gdy projekt jest gotowy. To minimalizuje frustrujące podróże do sklepu za pojedynczą oprawę 0,30 USD. Do połączenia tego wszystkiego będziesz potrzebować wiązki różnych kolorowych przewodów - diody LED i ich układy scalone są oddzielone o około 6 stóp rury. Będziesz chciał, aby przewody były bardzo długie, aby umożliwić montaż i rozebranie rzeczy w celu rozwiązywania problemów. Różne kolory pomogą ci utrzymać prostotę tego, co łączy się z czym. Pierwszą rzeczą, którą zrobiłem, było wywiercenie otworów w zaślepkach i zamontowanie diod LED. Zamocowałem bardzo długie przewody i zastosowałem termokurczliwe na wyprowadzeniach LED, aby je zaizolować. Luźno zmontowałem ramę rury, aby móc ją łatwo rozdzielić i poprowadzić przewody przez rurę. Następnie zamontuj chipy i zaślepki IS471 na perf deska docięta tak, aby pasowała do otworu w zaślepkach ole w nakrętce i zainstaluj kawałek mosiężnej rurki 1/4" (lub cokolwiek, co masz w pobliżu). Upewnij się, że wiesz, po której stronie IS471 znajduje się odbiornik! Chcesz, aby był skierowany w stronę diody LED, a nie nasadki obejściowej! Podłącz przewody do płyty IC - będzie w sumie pięć połączeń - Vcc, Gnd, Out i LED. Piąty przewód łączy anodę diody LED z Vcc. Zdecyduj, gdzie chcesz umieścić złącze na ramie rury i upewnij się, że przewody prowadzące do układu scalonego są wystarczająco długie, aby do niego dotrzeć. Zamontuj złącze, poprowadź przewody, zlutuj wszystko razem i gotowe. Nie zapomnij przylutować przewodu uziemiającego do osłony złącza. Pomoże chronić wszystko przed elektrycznością statyczną. Po wykonaniu wszystkich przewodów, mocno dociśnij rurę młotkiem. Nie powinieneś potrzebować kleju, a jeśli skleisz rurę, nie będziesz w stanie jej rozebrać, aby później naprawić problemy. Jeśli chcesz bezpieczniejszej konstrukcji, wkręć śrubę przez każde złącze po zbiciu ich ze sobą. Po złożeniu kontrolera będziesz musiał wyrównać belki. Przekaźnik zamknie się tylko wtedy, gdy OBA promienie IR zostaną przerwane/niewyrównane. Wyjścia OPIC są zwykle niskie, kiedy widzą swoje źródło światła i stają się wysokie, gdy wiązka jest przerwana. Zatem wyrównanie wiązek odbywa się w następujący sposób: 1) Podłącz ramkę optyczną do sterownika. 2) Włącz. Dioda LED zaświeci się i pozostanie zapalona, chyba że masz wyjątkowe szczęście. Najpierw zapala się, aby wskazać tryb ciągły, a następnie pozostaje zapalona, ponieważ wiązki nie są wyrównane. Jeśli dioda LED zgaśnie, oznacza to, że co najmniej jedna wiązka jest wyrównana. 3) Zakładając, że dioda LED świeci, oznacza to, że obie wiązki nie są wyrównane. Zablokuj jedną belkę kawałkiem taśmy lub papieru. 4) Wyrównaj diodę LED jak najlepiej, przekręcając głowicę, aby skierować ją w stronę przeciwległego OPIC po przekątnej. 5) Teraz zacznij wyginać i skręcać głowicę OPIC, aż dioda LED zgaśnie, wskazując, że wiązka jest wyrównana. 6) Następnie zablokuj świeżo wyrównaną belkę, a następnie dokonaj tych samych regulacji na drugiej belce. Gdy dioda LED zgaśnie, obie wiązki są wyrównane i można zrobić kilka zdjęć. Za każdym razem, gdy włączasz urządzenie, sprawdź wiązki, blokując jeden, a potem drugi. Jeśli jedna wiązka jest niewłaściwie ustawiona, zablokowanie drugiej spowoduje zaświecenie się diody LED. Następnie możesz po prostu wyrównać ten, który jest niesprawny. Jeśli dioda LED świeci i pozostaje zapalona, obie wiązki nie są wyrównane i należy postępować zgodnie z procedurą opisaną powyżej. Jeśli zbudujesz rzecz bezpiecznie i wyrównasz belki po raz pierwszy, zajmie to trochę czasu, zanim będziesz musiał dokonać jakichkolwiek zmian.

Krok 4: Kontroler

Zbudowałem kontroler w plastikowym pudełku, które kupiłem za dużo zbyt wysoką cenę w elektronice Fry's. Możesz użyć prawie wszystkiego, o ile jest wystarczająco duży. To pudełko zostało zaprojektowane na baterię 9V, ale musiałem użyć 6V, więc miejsce na baterię jest marnowane. Mógłbym z łatwością zmieścić płytkę drukowaną w komorze baterii 9V.

Niezależnie od używanego pudełka i przełączników zaplanuj układ i upewnij się, że wszystko będzie do siebie pasować, gdy spróbujesz je zamknąć. Zauważ, że z baterią jest połączona szeregowo dioda. Ma to na celu obniżenie napięcia zasilania do akceptowalnego poziomu dla uC, który jest oceniany na maksymalnie 5,5 V Vcc. Nawet z diodą, część pracuje na granicy ze świeżymi bateriami, więc nie miej żadnych wymyślnych pomysłów na pracę przy 9V, chyba że dodasz regulator 5V. Bawiłem się pomysłem użycia zamiast tego PIC12HV615, ponieważ ma on wbudowany regulator bocznikowy, ale wahania między minimalnymi i maksymalnymi prądami są zbyt duże dla regulatora bocznikowego, więc musiałbym trochę skomplikować obwód, aby go uzyskać Praca. Chciałem, żeby to było naprawdę proste, głównie dlatego, że jestem leniwy, ale także dlatego, że mam inne projekty i chciałem ukończyć ten jak najszybciej. Użyty przeze mnie przekaźnik ma wbudowaną diodę zabezpieczającą pokazaną, ale nie oznaczoną na schemacie. Dioda chroni uC przed indukcyjnym skokiem napięcia wstecznego, który pojawia się, gdy wysyłasz impuls do cewki indukcyjnej, takiej jak cewka przekaźnika. Jeśli używasz innego przekaźnika, upewnij się, że dodałeś diodę z pokazaną polaryzacją, a może możesz pożegnać się z uC przy pierwszym uruchomieniu przekaźnika. UC może bezpiecznie pobierać około 25 mA z jednego pinu, więc wybierz przekaźnik z cewką o wysokiej rezystancji. PRMA1A05 ma cewkę 500 Ohm, więc jej zamknięcie zajmuje tylko 10-12 mA. Chciałem użyć ładnych cienkich, lekkich kabli ze złączami RJ-11, ale wszystkie złącza, które znalazłem u Fry'a, były częściami do montażu na płytce drukowanej, więc skończyłem na starej szkole z DB9. Kable szeregowe są tanie jak barszcz, a śruby zapobiegają wypadaniu złączy. Naprawdę potrzebujesz tylko podłączyć 3 przewody (Vcc, Gnd i połączone wyjścia dwóch IS471FE) między zespołem optycznym a kontrolerem, dzięki czemu możesz użyć prawie każdego złącza/kabla, które lubisz, nawet stereo mini wtyk i gniazdo.

Krok 5: Korzystanie z wyzwalacza zdjęć

Chodzi o to, aby ustawić to tak, aby wiązki przecinały się tam, gdzie spodziewasz się, że nastąpi jakieś działanie. Na przykład, jeśli chcesz strzelić do kolibra w karmniku lub ptaka wchodzącego lub wychodzącego z gniazda, ustaw ramkę tak, aby punkt skrzyżowania wiązki znajdował się dokładnie tam, gdzie chcesz. Następnie ustaw kamerę skierowaną na cel i ustaw ostrość, ekspozycję i balans bieli (spowoduje to zminimalizowanie czasu opóźnienia migawki). Przetestuj wyrównanie wiązki, aby upewnić się, że OBYDWA wiązki są ustawione prawidłowo - odbywa się to poprzez machanie ręką przez każdą wiązkę z osobna, a następnie przez obszar docelowy. Dioda LED powinna świecić, a przekaźnik zamykać się tylko wtedy, gdy obie wiązki są przerwane. Teraz ustaw tryb pracy - ciągły lub pulsacyjny i odejdź.

Aby uzyskać najlepsze wyniki, musisz trochę wiedzieć o zachowaniu swojego celu. Jeśli chcesz sfotografować coś, co porusza się szybko, musisz wziąć pod uwagę opóźnienia kamery i kontrolera, aby przewidzieć, gdzie znajdzie się cel po przerwaniu wiązek podczerwieni. Koliber, który unosi się w jednym miejscu, można zastrzelić dokładnie w miejscu skrzyżowania się belek. Szybko lecący ptak lub nietoperz może znajdować się kilka stóp dalej, zanim aparat zrobi zdjęcie. Tryb pulsacyjny umożliwia aparatom, które nie mają wbudowanego trybu zdjęć seryjnych, wykonywanie wielu zdjęć, o ile wiązki są przerywane. Możesz ustawić częstotliwość pulsu na tak wysoką, jak 10 Hz, chociaż nie ma zbyt wielu kamer, które mogą nagrywać tak szybko. Musisz trochę poeksperymentować, aby zobaczyć, jak szybko Twój aparat może robić zdjęcia. Połączenie z aparatem odbywa się przez normalnie otwarty styk przekaźnika, dzięki czemu można podłączyć lampę błyskową zamiast aparatu. Następnie możesz fotografować w ciemności, otwierając migawkę i używając kontrolera do wyzwalania lampy błyskowej raz lub kilka razy, gdy jakiś obiekt (może nietoperz?) przełamie promienie. Po wyzwoleniu lampy błyskowej zamknij migawkę. Jeśli twoja lampa błyskowa nadąża, możesz zrobić fajne zdjęcia z wielokrotną ekspozycją, używając jednego z trybów pulsacyjnych. Możesz dokładnie zlokalizować punkt, w którym krzyżują się wiązki, mocując elastyczną nitkę do głowic optycznych. W przypadku niektórych celów jest to miejsce, w którym skierujesz i wstępnie zogniskujesz kamerę. Poniższe zdjęcia pokazują człowieka Lego spadającego przez belki. Upuściłem go z kilku stóp nad belkami i widać, że spadł około 6-8 cali poniżej belek w czasie, jaki zajęło zerwanie wiązek, zamknięcie przekaźnika i odpalenie kamery. Ta kamera była lustrzanką cyfrową firmy Nikon, która prawdopodobnie ma małe opóźnienie migawki po ustawieniu ostrości i ekspozycji. Twoje wyniki będą zależeć od aparatu. Prototyp jest teraz w rękach znajomego, który zrobił te zdjęcia (mój aparat musi zostać zmodyfikowany, aby używać zdalnego wyzwalania migawki) Jeśli za pomocą tego urządzenia wyprodukuje więcej artystycznych zdjęć, postaram się je zamieścić tutaj lub na mojej stronie internetowej.