Kamera so skríženým infračerveným lúčom/spúšťač blesku: 5 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

Toto zariadenie spustí fotoaparát alebo blesk, aby automaticky nasnímali obrázok, keď objekt (cieľ) vstúpi na konkrétne miesto. Na detekciu prítomnosti cieľa používa dva krížené infračervené lúče a zopne relé, ktoré vypne fotoaparát alebo blesk. Odozva od detekcie do zopnutia relé je zhruba 2 ms, takže ak váš fotoaparát nemá dlhé oneskorenie uzávierky, zachytí aj rýchlo sa pohybujúce ciele.

Optická časť zariadenia pozostáva z dvoch infračervených diód LED a dvoch optických integrovaných obvodov Sharp IS471FE (OPIC). Optické integrované obvody majú vstavané modulátory LED a synchrónne detektory, takže navzájom neuvidia svetlo z diód LED. Výstupy z OPIC sú pripojené k 8 -pinovému mikrokontroléru PIC, ktorý zvláda interpretáciu vstupných signálov a riadenie relé a viditeľnú LED diódu, ktorá indikuje prevádzkový režim. Aj keď existuje 11 prevádzkových režimov, regulátor má veľmi jednoduché užívateľské rozhranie pozostávajúce z tlačidlového spínača a LED diódy. Keď sú lúče správne zarovnané a neprerušené, LED dióda nepretržite 1 sekundu nepretržite svieti a potom zhasne, čo znamená, že jednotka je pripravená pracovať v nepretržitom režime. V tomto režime sa relé zopne a zostane zatvorené a LED dióda sa rozsvieti, pokiaľ sú prerušené oba infračervené lúče. Zariadenie je teraz pripravené na pripojenie k fotoaparátu. Pri niektorých cieľoch možno budete chcieť urobiť viac ako jeden obrázok, keď cieľ rozbije infračervené lúče. Do ovládača som zahrnul základnú funkciu intervalometra, ktorá umožňuje kamerám, ktoré nemajú vstavaný režim rýchleho spustenia, snímať viac fotografií, pokiaľ sú infračervené lúče prerušované. Jedným stlačením tlačidla voľby režimu sa ovládač prepne z nepretržitého režimu a prepne sa do pulzného režimu. LED dióda zabliká raz, čo znamená, že relé sa zopne 1 krát za sekundu. Niektoré kamery sú rýchlejšie, takže opätovným stlačením tlačidla sa posunú až o 2 impulzy za sekundu. Opakovaným stláčaním tlačidla sa rýchlosť zvýši z 1 pps až na 10 pps, pričom zakaždým bliká LED dióda, ktorá indikuje frekvenciu impulzov. Podržaním tlačidla na 2,3 sekundy sa resetuje jednotka a dostanete sa späť do nepretržitého režimu.

Krok 1: Zhromaždite elektronické súčiastky

Tu sú zoznamy dielov pre elektronické veci.

Všetku elektroniku je možné získať z Digikey alebo iných zdrojov. Budete tiež potrebovať veľa drôtov rôznych farieb. Budete musieť byť schopní naprogramovať mikrokontrolér PIC- zvládne to PICKit2 alebo ICD-2 alebo ktorýkoľvek zo stoviek ďalších programátorov. Vhodný programátor bude stáť asi 20 dolárov, ale akonáhle ho budete mať, nájdete všetky druhy projektov, ktoré môžu používať mikrokontroléry a budú z toho mať veľké využitie. Keď som si kúpil svoj PICKit2 od digikey, objednal som si balíček príslušenstva piatich čipov PIC10F206 s 8 -pinovými DIP adaptérmi. IC je v malom balení SOT23, čo je v poriadku, ak sa chystáte vyrábať DPS, ale celkom zbytočné pre chlebové dosky a jednorazové stavebné projekty. 10F206 je k dispozícii aj v 8-pinovom balení DIP- odporúčam vám ho použiť. Tu som neposkytol informácie o rozložení DPS pre radič, pretože som nepoužil DPS. Obvod je taký jednoduchý, že sa zdá byť trochu hlúpe vyrábať naň DPS. Na doske sú iba 4 časti- relé, uC, kryt bypassu a odpor. Obvod vyžaduje menej súčiastok ako obvod čipu s časovačom 555. Jednoducho nastrihajte dosku, ktorá sa hodí do akejkoľvek škatule, ktorú používate, a vec zapojte. Začatie by malo trvať 30 minút. Optické obvody sú veľmi jednoduché- integrovaný obvod, krytka a dióda LED. LED a optické IC idú do diagonálne protiľahlých rohov rámu potrubia, takže budete potrebovať veľa farebných drôtov. „Zostavil“som integrovaný obvod a kondenzátor na malé kúsky dosky perf, ktoré sa zmestili do zástrčiek pre kolenné tvarovky z PVC v ráme- viď fotografie na ďalšej strane.

Krok 2: Program

PIC10F206 je skutočne jednoduchá časť- žiadne prerušenia a iba dvojúrovňový zásobník, takže nemôžete vykonávať žiadne vnorené podprogramy- v dôsledku toho uvidíte liberálne používanie príkazov goto v programe. Čip beží na 4 MHz pomocou interného RC oscilátora, takže vykonáva 1M inštrukcie za sekundu. Keď objekt rozbije infračervené lúče, na zmenu stavu potrebuje čipy IS471 od 400 nás. Odtiaľ uC potrebuje len niekoľko mikrosekúnd, aby detegoval zmenu a nariadil zopnutie relé. Vypnutie relé trvá asi 1,5 ms, čo má za následok celkové oneskorenie asi 2 ms z prerušených lúčov do zopnutého relé. Programový čip som vyvinul pomocou programu MPLAB. Je to bezplatný assembler/IDE spoločnosti Microchip Tech. Na skutočné naprogramovanie IC som tiež použil svoj čínsky klon ICD2 (asi 50 dolárov na ebay). Potreboval som použiť veľa oneskorovacích slučiek, a tak som sa preorientoval na webe a našiel som tu program s názvom PICLoops: https://www.mnsi.net/~boucher/picloops.htmlPICLoops vám automaticky vygeneruje kód zostavy časovacej slučky, ak povedzte, aké uC používate a rýchlosť hodín. Neskôr som narazil na podobný online program tu: https://www.piclist.com/techref/piclist/codegen/delay.htm Druhý generuje oneskorenia, ktoré sú presné pre jeden hodinový cyklus, v ktorom PICLoops nie je celkom presné. Buď je pre túto aplikáciu v poriadku, pretože načasovanie nie je kritické a uC aj tak beží na RC oscilátore. Program hlavne bopsuje tam a späť medzi kontrolou tlačidla režimu a kontrolou, či nie sú lúče prerušené. Prepínač režimov funguje tak, že priebežne počíta, koľkokrát bolo tlačidlo stlačené. Zakaždým, keď je tlačidlo stlačené, oneskorenie medzi impulzmi k relé sa dostatočne skráti, aby sa frekvencia impulzov zvýšila o 1 Hz. Najväčšou časťou kódu sú rôzne oneskorenia používané pulznými režimami. Keď zmeníte pulzný režim, LED bliká, čím indikuje nový režim. Môžete zistiť, aká je nová frekvencia impulzov, spočítaním LED bliknutí- 4 krát znamená 4 Hz atď. LED blikania boli načasované dostatočne pomaly, takže ich budete môcť počítať. Ak je jednotka v pulznom režime 10 Hz, opätovným stlačením tlačidla sa dostanete späť do nepretržitého režimu. K dispozícii je časovač strážneho psa, ktorý beží počas programu. Ak sa časovač neresetuje skôr, ako pretečie, uC sa resetuje sám. Preto podržanie tlačidla režimu na 2,3 sekundy spôsobí, že sa uC vráti do nepretržitého režimu. Keď stlačíte tlačidlo, uC čaká, kým ho pustíte, než čokoľvek urobíte. Jednou z prvých vecí, ktoré vykoná po uvoľnení, je resetovanie časovača strážneho psa. Ak tlačidlo neuvoľníte, časovač strážneho psa pretečie a reštartuje program v nepretržitom režime. Pripojil som súbor so zoznamom zostáv pre tých, ktorí sú zvedaví, a súbor.hex pre tých, ktorí chcú len vypáliť čip a hotovo s tým. Vítam akúkoľvek kritiku mojej programovacej techniky od kohokoľvek z vás, ktorí sú tam odborníkmi na montáž PIC. Poznámka- relé sa zavrie na 25 ms, keď pracuje v impulznom režime. Niektoré fotoaparáty môžu vyžadovať dlhší pulz. Toto oneskorenie je nastavené v riadku s nápisom „delay delay25“v hornej časti sekcie rlypuls kódu. Ak je pre vašu kameru príliš krátkych 25 ms, zmeňte tento riadok na „oneskorenie hovoru50“a potom na riadok s názvom „oneskorenie hovoru75“na „oneskorenie hovoru50“. Tým sa zvýši čas impulzu na 50 ms a všetky frekvencie impulzov sa budú stále udržiavať v krokoch po 1 Hz. Program zaberá iba 173 bajtov z dostupných 512 bajtov v čipe, takže k veci môžete pridať všetky druhy funkcií, ak chcete, aj keď používateľské rozhranie bude do určitej miery obmedzujúce.

Krok 3: Mechanická konštrukcia

Pôvodne som sa snažil vyrobiť túto vec pomocou 3 stopového štvorcového 1/2 "potrubia, ale zistil som, že je takmer nemožné udržať lúče zarovnané. Vzdialenosť bola príliš veľká a potrubie príliš pružné na to, aby udržalo zarovnanie lúčov. Prešiel som na 3/ 4 "potrubie a 2 stopový štvorec a teraz to všetko zostáva vyrovnané celkom dobre. Väčšinu 1/2 "fajky som použil na výrobu fúkacích zbraní z marshmallow pre svojho syna Alexa a niektorých jeho kamarátov s chuligánmi.

Budete potrebovať 3/4 "potrubie pre hlavný rám a 1/2" potrubie pre zvislé stúpačky, v ktorých sú umiestnené optické integrované obvody a diódy LED. Môžete získať kolená 3/4 "s bočným pripojením so závitom 1/2", takže si zaobstarajte aj 1/2 "adaptéry so závitom. Mojou filozofiou pri riešení projektov rúr z PVC je nadmerný nákup tvaroviek a potrubí a vrátenie toho, čo keď je projekt hotový, nepotrebujete to. To minimalizuje frustrujúce výlety do obchodu za jediné kovanie za 0,30 dolára. Na pripojenie všetkých týchto vecí budete potrebovať zväzok rôznofarebných vodičov- diódy LED a ich integrované obvody sú od seba oddelené asi 6 stôp potrubia. Budete chcieť urobiť káble extra dlhé, aby ste ich mohli zostaviť a rozobrať pri riešení problémov. Rôzne farby vám pomôžu udržať si rovnosť v tom, čo s čím súvisí. Prvá vec, ktorú som urobil, bolo vyvŕtanie otvorov do uzáverov a namontovanie diód LED. Pripojil som extra dlhé vodiče a na ich izoláciu som použil teplom zmrštiteľné káble LED. Voľne som zostavil rám potrubia, aby som ho mohol ľahko rozobrať a previedol káble potrubím. Ďalej namontujte čipy IS471 a krytky na perf. doska rezaná tak, aby sa zmestila do otvoru v koncovkách. Vŕtačka ah ole do uzáveru a nainštalujte kus 1/4 "mosadze (alebo čokoľvek, čo máte okolo). Uistite sa, že viete, na ktorej strane IS471 je strana prijímača! Chcete, aby smeroval k vašej LED dióde, nie k obtokovému uzáveru! Pripojte vodiče k doske IC- k dispozícii bude celkom päť pripojení- Vcc, Gnd, Out a LED. Piaty vodič spája anódu LED s Vcc. Rozhodnite sa, kam chcete umiestniť konektor na rám potrubia, a uistite sa, že sú vodiče k integrovanému obvodu dostatočne dlhé, aby sa k nemu dostali. Namontujte konektor, veďte káble, všetko spájkujte a môžete vyraziť. Nezabudnite spájkovať uzemňovací vodič s plášťom konektora. Pomôže to chrániť všetko pred statickou elektrinou. Akonáhle sú všetky káble hotové, buchnite potrubím pevne paličkou. Nemali by ste potrebovať lepidlo, a ak rúru zlepíte, nebudete ju môcť rozobrať, aby ste neskôr vyriešili problémy. Ak chcete bezpečnejšiu konštrukciu, po vzájomnom pritiahnutí do nich prevlečte skrutku. Keď je regulátor zostavený, budete musieť zarovnať lúče. Relé sa zopne, iba ak sú obidva IR lúče prerušené/nesprávne zarovnané. Výstupy OPIC sú zvyčajne nízke, keď vidia svoj svetelný zdroj a idú vysoko, keď je lúč prerušený. Zarovnanie lúčov sa vykonáva nasledovne: 1) Pripojte optický rám k ovládaču. 2) Zapnite. LED dióda sa rozsvieti a zostane svietiť, pokiaľ nebudete mať mimoriadne šťastie. Najprv sa rozsvieti, aby naznačil nepretržitý režim, potom zostane svietiť, pretože lúče nie sú vyrovnané. Ak LED dióda zhasne, znamená to, že je zarovnaný najmenej jeden lúč. 3) Za predpokladu, že LED dióda svieti, znamená to, že oba lúče nie sú zarovnané. Zablokujte jeden lúč kúskom pásky alebo papiera. 4) Zarovnajte LED tak dobre, ako môžete, otočením hlavy nasmerujte ju na uhlopriečne oproti OPIC. 5) Teraz začnite ohýbať a krútiť hlavou OPIC, kým LED dióda nezhasne, čo znamená, že lúč je zarovnaný. 6) Potom zablokujte čerstvo zarovnaný lúč a potom vykonajte rovnaké úpravy pre druhý lúč. Keď kontrolka LED zhasne, obidva lúče sú zarovnané a môžete fotografovať. Kedykoľvek zapnete jednotku, skontrolujte lúče zablokovaním jedného potom druhého. Ak je jeden lúč nesprávne zarovnaný, blokovanie druhého spôsobí rozsvietenie diódy LED. Potom môžete len vyrovnať ten, ktorý nie je v poriadku. Ak dióda LED svieti a zostane svietiť, obidva lúče nie sú vyrovnané a musíte postupovať vyššie. Ak vec postavíte bezpečne a vyrovnáte trámy po prvýkrát, bude potrebné vykonať určitý trest, než budete musieť vykonať akékoľvek nové zarovnanie.

Krok 4: Ovládač

Ovládač som postavil v plastovom boxe, ktorý som vyzdvihol za príliš vysokú cenu vo Fryho elektronike. Môžete použiť takmer čokoľvek, pokiaľ je dostatočne veľký. Tento box bol navrhnutý pre 9V batériu, ale potreboval som použiť 6V, aby bol priestor batérie zbytočný. Pokojne som mohol namontovať dosku s obvodmi do 9V priestoru pre batériu.

Nech použijete akékoľvek pole a prepínače, naplánujte si rozloženie a uistite sa, že všetko do seba zapadne, keď sa ho pokúsite zavrieť. Všimnite si toho, že s batériou je v sérii zapojená dióda. Slúži na zníženie napájacieho napätia na prijateľnú úroveň uC, ktorá je dimenzovaná na maximálne 5,5 V Vcc. Dokonca aj s diódou časť beží na limite s čerstvými batériami, takže ak si nepridáte 5V regulátor, nebudete mať žiadne fantastické predstavy o behu na 9V. Pohral som sa s myšlienkou použiť namiesto toho PIC12HV615, pretože má v sebe zabudovaný bočníkový regulátor, ale kolísanie medzi minimálnym a maximálnym prúdom je pre bočníkový regulátor príliš veľké, takže budem musieť obvod trochu skomplikovať, aby som ho dostal na práca. Chcel som to udržať veľmi jednoduché, hlavne preto, že som lenivý, ale aj preto, že mám rozbehnuté ďalšie projekty a tento som chcel dokončiť ASAP. Relé, ktoré som použil, má zobrazenú vstavanú ochrannú diódu, ale nie je na schéme označená. Dióda chráni uC pred indukčným spätným napäťovým kopom, ku ktorému dôjde, keď odpálite impulz do induktora ako cievka relé. Ak použijete iné relé, nezabudnite pridať diódu so zobrazenou polaritou alebo sa môžete pri prvom spustení relé pobozkať s uC na rozlúčku. UC môže bezpečne potopiť asi 25 mA z jedného kolíka, preto zvoľte relé s cievkou s vysokým odporom. PRMA1A05 má cievku 500 Ohm, takže jej zatvorenie trvá iba 10-12 mA. Chcel som použiť niekoľko tenkých, ľahkých káblov s konektormi RJ-11, ale všetky konektory, ktoré som našiel u Fryho, boli diely pre montáž na DPS, takže som skončil s oldschoolom s DB9. Sériové káble sú lacné a skrutky zabránia vypadnutiu konektorov. Medzi optickou zostavou a ovládačom skutočne potrebujete pripojiť iba 3 vodiče (Vcc, Gnd a kombinované výstupy dvoch IS471FE), aby ste mohli použiť takmer akýkoľvek konektor/kábel, ktorý sa vám páči, dokonca aj stereofónny mini konektor a konektor.

Krok 5: Použitie spúšťača fotografií

Cieľom je nastaviť vec tak, aby sa lúče krížili tam, kde očakávate, že dôjde k nejakej akcii. Napríklad, ak chcete strieľať kolibríka na podávač alebo vtáka, ktorý vstupuje do hniezda alebo z neho vychádza, nastavte rám tak, aby bod prekríženého lúča bol presne tam, kde ho chcete mať. Potom nastavte fotoaparát namierený na cieľ a prednastavte zaostrenie, expozíciu a vyváženie bielej (minimalizuje sa tým oneskorenie uzávierky). Otestujte zarovnanie lúča, aby ste sa presvedčili, že OBOJ lúče sú zarovnané správne- to sa robí mávnutím ruky každým lúčom jednotlivo a potom cieľovou oblasťou. LED dióda by sa mala rozsvietiť a relé zopnúť iba vtedy, ak sú prerušené oba lúče. Teraz nastavte prevádzkový režim- buď nepretržitý alebo impulzný a odíďte.

Aby ste dosiahli najlepšie výsledky, musíte vedieť niečo o správaní svojho cieľa. Ak chcete snímať niečo, čo sa pohybuje rýchlo, musíte vziať do úvahy oneskorenie kamery a ovládača, aby ste predpovedali, kde bude cieľ potom, čo preruší infračervené lúče. Bzučiaci vták, ktorý sa vznáša na jednom mieste, je možné zastreliť presne tam, kde sa lúče krížia. Vták alebo netopier, ktorý letí rýchlo, môže byť vzdialený niekoľko stôp, kým fotoaparát nasníma fotografiu. Pulzný režim umožňuje fotoaparátom, ktoré nemajú vstavaný režim sériového snímania, nasnímať viacero fotografií, pokiaľ sú lúče prerušované. Pulzovú frekvenciu môžete nastaviť až na 10 Hz, hoci v okolí nie je veľa kamier, ktoré by dokázali snímať tak rýchlo. Budete musieť trochu experimentovať, aby ste zistili, ako rýchlo dokáže váš fotoaparát snímať. Pripojenie fotoaparátu je cez normálne otvorený reléový kontakt, takže namiesto fotoaparátu môžete pripojiť blesk. Potom môžete fotografovať v tme tak, že otvoríte uzávierku a pomocou ovládača odpálite blesk raz alebo viackrát, keď predmet (netopier, možno?) Rozbije lúče. Keď sa vypne blesk, zatvorte uzávierku. Ak váš blesk dokáže držať krok, môžete vytvoriť niekoľko skvelých záberov s viacnásobnou expozíciou pomocou jedného z pulzných režimov. Miesto, kde sa lúče krížia, môžete presne lokalizovať tak, že k optickým hlavám pripevníte nejaký elastický závit. Pri niektorých cieľoch to je miesto, kde namierite a predbežne zaostrite fotoaparát. Na nižšie uvedených fotografiách je vidieť muža Lega, ako padá cez lúče. Spadol som ho z niekoľkých stôp nad lúčmi a vidíte, že spadol asi 6 až 8 palcov pod lúčmi v čase, keď trvalo prerušenie lúčov, zatvorenie relé a spustenie kamery. Táto kamera bola digitálna jednooká zrkadlovka Nikon, ktorá má pri predostrení a expozícii pravdepodobne malé oneskorenie uzávierky. Vaše výsledky budú závisieť od vášho fotoaparátu. Prototyp je teraz v rukách priateľa, ktorý tieto snímky urobil (môj fotoaparát je potrebné upraviť tak, aby používal diaľkové spúšťanie). Ak pomocou tohto zariadenia vytvorí ďalšie umelecké fotografie, pokúsim sa ich zverejniť tu alebo na svojom webe. Bavte sa!