Hackovanie digitálnej kamery na kľúče pre ovládanie Arduino: 6 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:02

Možnosti fotografovania pre Arduino sú málo a sú veľmi vzdialené. Webkamery nie sú praktické pre aplikácie, ako je fotografovanie drakov alebo verejné fotografovanie, pokiaľ nemáte chuť kúpiť 200 -metrový kábel USB. A súčasné techniky pre samostatnú fotografiu Arduino sa zvyčajne pokúšajú zachytiť nespracované obrazové údaje z kamier CMOS vyskočených z mobilných telefónov … a verte mi, že pokiaľ nepotrebujete tieto fotografie digitálne nahrať alebo zmeniť v reálnom čase, nechcete ísť po tej ceste. Prečo neexistuje normálny, lacný, digitálny fotoaparát mlyna, ktorý by bolo možné ovládať pomocou Arduina?

Ukázalo sa, že existuje najmenej jeden-a predávajú ho vo vašom miestnom obchode s drogami (CVS/Rite-Aid/Walgreens/atď.) Sú to tieto malé fotoaparáty na kľúče, ktoré predávajú za 10-15 dolárov za kus. Fotografovanie na nich nie je také zlé s rozlíšením približne 300 x 200, môžu uložiť 20 až 240 fotografií (v závislosti od toho, ktorú nájdete) a ukazuje sa, že malí chlapci boli stvorení na to, aby ich niekto hackol. Rovnaký hack môžete vykonať aj pomocou lacného fotoaparátu s rozlíšením 1 alebo 2 megapixely, ktorý v prípade potreby vezme karty SD (pozri nižšie), ale prejdeme sa procesom, ktorý sa bežne používa u fotoaparátov s rozlíšením 300 x 200. Tento návod vás prevedie procesom demontáže, úpravy a opätovnej montáže štandardnej kamery na kľúče. Potom vás prevedie kabelážou jednoduchej sady tranzistorových spínacích obvodov, ktoré môže Arduino použiť na vypnutie a zapnutie fotoaparátu a nasnímanie fotografií, kedykoľvek si to váš program želá. Bude mať tiež ukážkový kód a veľa pekných obrázkov. Skôr než začneme, niekoľko poznámok: *Hackovaný fotoaparát sa na fotografiách môže zmeniť z modrej na striebornú a späť. Nebojte sa, vnútornosti oboch kamier sú rovnaké (s oboma momentálne pracujem na výskume.). Ten istý fotoaparát sa predáva po celej krajine v rôznych farbách, pod rôznymi značkami a dokonca aj s mierne odlišnými fyzickými krytmi. *Ak vám táto technika znie povedome, môže to byť spôsobené tým, že to, čo robíme s fotoaparátom, je veľmi podobné technike, ktorú používa CatCam, projekt, ktorý sa stal virálnym pred dvoma rokmi tým, že na obojky nasadil malé časozberné kamery. vonkajších mačiek a sledovanie toho, kam idú. Technika CatCam používa kameru, ktorá nie je v USA ľahko dostupná a bola napísaná pred tým, ako sa Arduino skutočne rozbehlo - dúfajme, že toto prehodnotenie techniky pomôže komunite DIY znova ju objaviť a znovu použiť vo svojich projektoch. CatCam som objavil, keď sa tento projekt skončil, a obe techniky boli vyvinuté nezávisle - takže moja technika sa pravdepodobne líši od techniky CatCam; pokojne si vyberte z týchto dvoch techník. *Ak sa nachádzate mimo USA alebo si chcete objednať priamo z CatCam, hackovaný fotoaparát, ktorý predávajú, má vyššiu kvalitu - 1 alebo 2 megapixely - a môže ukladať fotografie priamo na kartu SD. Veľmi pekné pre mnoho projektov (ale nie nevyhnutné pre všetky.) Ale ak chcete fotoaparát dnes, zamierte do ľubovoľného zariadenia Rite -Aid, CVS atď. A vezmite si tu zobrazenú kameru - kameru Digital Concepts, obvykle distribuovanú spoločnosťou Sakar international. *Môj výskum ma v skutočnosti núti ovládať tento fotoaparát prostredníctvom samostatného čipu ATMega. Ak máte z nejakého dôvodu záujem naučiť sa túto techniku, dajte mi vedieť - ak bude záujem, pripravím ďalší pokyn. (Myslel som si, že bude vyšší dopyt po tom, ako to urobiť prostredníctvom Arduina.) AKTUALIZÁCIA: Na požiadanie som pridal schému zapojenia samostatného čipu ATMega na čip ako poslednú fotografiu nižšie. Mnohým z vás to nepomôže a ospravedlňujem sa za to - dúfam, že tomuto kroku poskytnem náležitú starostlivosť - ale pre odhodlaných je to lepšie ako nič (dúfam). *Táto technika je dokumentovaná ako súčasť môjho výskumu na programe Master of Tangible Interaction Design v Univerzite Carnegie Mellon v Pittsburghu, PA. Ak uvažujete o návrate do školy, baví vás vyrábať veci a zaujíma vás prienik technológie a dizajnu alebo umenia, dajte nám vedieť!:) Dúfam, že vám to pomohlo - komentáre k technológii aj k aplikácii sú vítané! V prípade otázok alebo záujmu o objasnenie mi neváhajte napísať priamo alebo komentovať.

Krok 1: Zostavte spotrebný materiál a nástroje

Predtým, ako sa s týmto návodom dostanete na zem, budete potrebovať niekoľko nástrojov a zásob. Prejdeme si ich teraz, áno?

Nástroje: *Malý skrutkovač s hlavou Philips. (O veľkosti jednej, ktorú by ste mohli použiť na opravu okuliarov alebo v súprave na opravu počítača.) *Užitočné, ale nie kritické, ak máte dlhé nechty - malý skrutkovač s plochou hlavou, ktorý môžete použiť ako kliešte. *Nôž na strihanie drôtov/odstraňovače drôtov *Užitočný, ale nie kritický - multimetr. *Spájkovačka a spájka. (Teraz sa nehnevajte. Všetko, čo musíte urobiť, je zahriať existujúcu spájku a prilepiť niekoľko odizolovaných koncov drôtov do existujúcich spojení. Potrebné sú len základné znalosti o spájkovaní. Dokonca sa môžete dostať aj preč. s lepidlom na drôt na niektorých modeloch, ale spájkovanie je bezpečnejšie.) Spotrebný materiál: *Bežný digitálny fotoaparát na kľúče. Často sa predáva pod značkami „Digital Concepts“alebo „Shift“. Predáva sa v CVS, Rite-Aid, Walgreens, niektorých Walmarts a na celom internete. *Užitočné, ale nie kritické - niekoľko náhradných batérií AAA. Fotoaparát by mal byť dodávaný s jednou batériou AAA. Ak však plánujete svoj projekt používať viackrát alebo dlhší čas, budete potrebovať náhradné diely - kamera ich zožerie. *Niekoľko stôp izolovaného drôtu. (V poriadku je buď plastová izolovaná, zobrazená, alebo tenkoizolovaná izolovaná farba-obidve majú svoje výhody a nevýhody; používam izolovanú farbu, pretože pre svoje spojenia niekedy vyrábam vlastné mužské hlavičky.) *Breadboard alebo iný protoboard. *Dva dlhé kusy bieleho drôtu (na pripojenie tranzistorov k Arduinu) *Dva predĺžené kusy čierneho drôtu (na pripojenie uzemnenia z Arduina k breadboardu) *Dva dlhé kusy červeného drôtu (na pripojenie vysokého výkonu z Arduina na breadboard) *Užitočné, ale nie je to kritické - LED (na ladenie výstupu). *Dva tranzistory (používam tranzistory NPN 2N3904.) *Arduino s káblom USB.

Krok 2: Otvorte a rozoberte kameru na kľúče

Prvá vec - začnite s týmto hackom tak, že k tomuto fotoaparátu pribalíte skrutkovač a necht/kliešť. V nižšie uvedených poznámkach k obrázkom uvidíte rozoberanie fotoaparátu krok za krokom - v obrázkových poznámkach poukážem na to, kde sa nachádza každá skrutka. Keď je váš fotoaparát rozobraný a vyzerá ako posledný obrázok (aj keď obsahuje viac kusov), pokračujte krokom 3.

Krok 3: hacknite časť I kamery (spájka do prepínačov)

Toto je najťažšia časť hacku - ale nie je to také ťažké, prisahám. Tak sa zhlboka nadýchnite a pustíme sa do spájkovania!

Za tento hack necháme dosku s obvodmi kamery úplne nedotknutú. Jediné, čo budeme robiť, je spájkovanie vlastných spojení s doskou s plošnými spojmi na oboch stranách tlačidlových spínačov používaných na ovládanie kamery. To nám umožňuje používať naše Arduino na digitálne „stlačenie“každého tlačidla, kedykoľvek si to prajeme (prostredníctvom externých tranzistorov slúžiacich ako prepínače). Pri manipulácii s doskou s plošnými spojmi sa snažte zaobchádzať s jej okrajmi, kedykoľvek je to možné. Doska s plošnými spojmi je pomerne robustná, ale na konci dňa je stále vystavená elektronike a stojí za to sa jej nedotýkať viac, ako je potrebné. Odrežte a odizolujte konce štyroch kusov drôtu, každý o dĺžke najmenej jednej stopy. (V tomto prípade je to lepšie dlhšie ako kratšie; nie je to niečo, čo by ste chceli príliš často opakovať.) Potom sa pozrite na dva páry spájkovacích spojov uvedené na obrázku nižšie, jeden pár okolo každého z dvoch tlačidlových spínačov.. Použitím funkcie spojitosti/skratu na multimetri môžete potvrdiť, že ste našli správne páry spojov, do ktorých sa chcete spájkovať, pričom konce uchopíte za oba spoje a manuálnym stlačením tlačidla zistíte, či to medzi spojmi nespôsobí skrat. Ak áno (odpor medzi dvoma poklesmi z nekonečna do blízkosti nuly), našli ste správne dve. Ak nemáte multimetr, môžete sa zhlboka nadýchnuť a obrázku dôverovať. Keď ste si istí, že ste našli správne spoje, pomocou spájkovačky roztavte spájku v každom z týchto štyroch spojov a do každého zo štyroch spojov pripevnite koniec jedného zo štyroch kusov drôtu. Ak máte pomocnú ruku pri spájkovaní, v každom prípade ho používajte na udržanie obvodu v stabilnom stave (umiestnením malého, zloženého kusu novín medzi svorky na ochranu dosky plošných spojov.)

Krok 4: Hackujte kameru, časť II (Spájkujte uzemnenie)

Práve ste dokončili najťažšiu časť tohto hacku - gratulujeme! To znamená, že máte k dispozícii ešte jeden (jednoduchší) spájkovací spoj. Na tento budete potrebovať čerstvú spájku.

POZNÁMKA: Ignorujte, že na tomto obrázku je obvodová doska vo vnútri plastového predného puzdra. Nerobte, ako to vyzerá, ako to robím ja - spájajte toto zapojenie PRED vložením obvodu späť do puzdra, aby ste predišli náhodnému roztaveniu plastového puzdra. (Pri fotení tohto kroku som bol jednoducho nedbalý a pokúsim sa to opraviť neskôr.) Vezmite piaty kus drôtu a odstrihnite ho najmenej na stopu so stiahnutými okrajmi. V ideálnom prípade by tento kus drôtu mal byť zafarbený na čierno alebo aspoň inak ako na prvých štyroch. Teraz spájajte jeden jeho koniec s vonkajšou stranou uzemneného konca držiaka batérie, ako je znázornené. K tomuto spojeniu budete musieť pridať vlastnú spájku a spájkovať priamo na kov tu. Zistil som, že je to oveľa jednoduchšie, ako sa pokúšať pridať drôt k existujúcej spájke, ktorá drží držiak batérie na doske plošných spojov. (Na fotografiách poukážem na správne a nesprávne spôsoby.) Prečo to robíme? Aby mohol tranzistor riadený Arduino ovládať prepínače na kamere kľúčenky, musí obvod Arduino a obvod kamery s kľúčenkou zdieľať spoločné elektrické uzemnenie. Tento drôt vám jednoducho umožní neskôr fyzicky uzemniť kameru k zemi Arduina prostredníctvom spoločného radu na doske.

Krok 5: Pripojte fotoaparát k svojmu Arduinu

Teraz je načase začať pripájať fotoaparát k Arduinu.

Najprv načítajte nejaký kód, ktorý bude ovládať kameru do Arduina. Nižšie sme nahrali/pripojili niekoľko ukážkových kódov Arduino, ktoré sme tu použili na zhotovenie časozberného fotografovania. Kód zapne fotoaparát, nasníma obrázok a potom sa oneskorí o celú minútu (počas ktorej sa fotoaparát automaticky vypne), než ho znova zapnete a urobíte ďalší obrázok - zopakujte to pre dvadsať fotografií (kapacita mojej prvej hacknutá kamera.) Teraz pripojte svoje Arduino k fotoaparátu. Najprv trochu vysvetlenia: Na úplné ovládanie fotoaparátu náš kód zaberá dva digitálne výstupné kolíky a jeden mapuje na vypínač a druhý na spínač spúšte. Keď chce kód zapnúť alebo vypnúť fotoaparát alebo prepnúť režimy, krátko drží fotoaparát na výstupnom kolíku vysoko - a keď chce kód fotografovať, drží výstupný kolík spúšte fotoaparátu vysoko. Táto akcia sa premieta do skutočného stlačenia tlačidla zapnutím a vypnutím tranzistora, ktorý je zasa prepojený pomocou káblov našej kamery s prepínačmi na skutočnej kamere. Uzemnenie kamery a Arduina je prepojené, aby obvody Arduino a externé kamery mali spoločnú zem, čo umožňuje správnu funkciu tranzistorov. Pomocou dvoch vodičov prepojte tieto dva výstupné kolíky (zapnutá kamera a spúšť fotoaparátu) k rôznym linkám na doske. Potom pripojte kolík základne tranzistora ku každému z dvoch vonkajších kolíkov. Nakoniec pripojte svoje dva vodiče pre každý zodpovedajúci prepínač z vašej skutočnej kamery k ďalším dvom (kolíkom kolektora a emitora) tranzistora. Možno budete musieť experimentovať s tým, ktorý drôt ide do kolektora a ktorý ide do vysielača v každom páre; čo bude závisieť od vnútorného zapojenia konkrétnej kamery, ktorú hackujete. Nakoniec ** a to je dôležité **, vyberte uzemňovací vodič z kamery a zapojte ho do uzemňovacieho kolíka na Arduine. To je nevyhnutné pre to, aby vaše tranzistory fungovali, a teda aby vaša kamera reagovala na vaše arduino!

Krok 6: Fotografujte

Pripojte k fotoaparátu batériu AAA. Malo by zapípať a zapnúť. Počkajte 30 sekúnd, kým sa fotoaparát vypne. (Kód, ktorý som vložil, predpokladá, že kamera je pri spustení už vypnutá a zapne vám ju.) Teraz umiestnite kameru a Arduino do požadovaného uhla pohľadu a zapnite Arduino. Voila! Možno sa pýtate - tento fotoaparát je trochu nepraktický a ponúka Arduino, nepájivú dosku a podobne. Nemôžeme to urobiť trochu kompaktnejším, aby sme mohli fotografovať takmer kdekoľvek, kde chceme? Dobrou správou je, že môže! Toto bolo navrhnuté na použitie ako samostatný obvod pomocou Atmega vytiahnutého z Arduina na jednom objekte s kamerou/obvodom, ktorý je možné umiestniť kdekoľvek. Ďalej som zahrnul obrázok tohto nastavenia - a ak to ľudí zaujíma, zapracujem na inom návode alebo aspoň pridám súbory Eagle na túto stránku, aby s nimi mohli pracovať ďalší. Dajte mi vedieť! Dúfame, že vám to pomohlo - vítané sú komentáre k technológii aj k aplikáciám! V prípade otázok alebo záujmu o objasnenie mi neváhajte napísať priamo alebo komentovať.