DropArt - Precision Two Drop Photographic Collider: 11 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Hei alle sammen, I denne instruksen presenterer jeg designet mitt for en datastyrt to væskedråper. Før vi begynner på designdetaljene, synes jeg det er fornuftig å forklare nøyaktig hva som er formålet med designet.

En morsom, interessant og vakker gren av fotografering innebærer å ta bilder av væskedråper når de treffer et basseng med lignende væske. Dette i seg selv kan produsere interessante bilder. For å få noen veldig kule bilder må vi kollidere to flytende dråper. Så den første dråpen treffer væskepuljen og skaper det jeg kaller en "opp-tut" som stiger opp fra bassenget rett over der den første dråpen påvirket. Nå treffer en annen dråpe, presisjonstimet, toppen av "opp-tuten" som eksploderer væsken utover for å generere noen fantastiske og unike former.

Formålet med DropArt -designet mitt er å tilby følgende funksjoner:

• For å frigjøre en væskedråpe med en repeterbar størrelse
• For å frigjøre en andre væskedråpe med repeterbar størrelse og presisjonstid i forhold til den første dråpen
• For å kontrollere en kameralukker for å fange en fallkollisjon
• For å kontrollere et blitshode for å fryse kollisjonen på et presist tidspunkt
• Å tilby en brukervennlig frittstående kontroller som gir muligheten til å kontrollere alle parametere og flere konfigurasjoner
• For å gi et brukervennlig Windows-basert brukergrensesnitt eller GUI koblet til via USB
• For å skaffe en oppstartslaster for å lette fastvaren for å blinke på nytt via USB

Det bør også være tilstrekkelig beskyttelse mellom kontrollkortet og tilkoblede kamera- og blitsenheter.

Trinn 1: La oss se på noen resultater først …

Før vi går inn på designdetaljer, la oss først se på noen resultater fra DropArt -prosjektet. Hvis du som leser liker resultatene, vil du kanskje se nærmere på designet og kanskje ha en sprekk i å bygge en selv som jeg vil gi støtte til.

Viktige aspekter ved DropArt -fotografering

Det bør bemerkes at for best resultat er kameraet satt til B (eller pære) -modus. Dette betyr at lukkeren holder seg åpen så lenge lukkeren er inne. Dette er modusen jeg synes fungerer best for DropArt -fotografering. Det er faktisk blitsen som fanger øyeblikket og ikke kameralukker. For å oppnå en kort blitsvarighet bør blitsens utgangseffekt holdes på et minimum. Jeg pleier å bruke to små blitsenheter satt til manuell lav utgangseffekt (se bildet i konklusjonen). Én blitsenhet er koblet til DropArt -kontrolleren og avfyres via en kabel. Det andre blitshodet er opisk slavende fra det første.

Ettersom vi er i B -modus vil overskytende omgivelseslys føre til at bildet blir uskarpt. Derfor bør drop -fotografering utføres i dempet belysning - akkurat nok lys til å se hva du gjør. Jeg tar vanligvis bilder på rundt f11, så effekter på grunn av omgivelseslys minimeres.

Grunnleggende teknikk og oppsett

Det bør bemerkes at hvert oppsett vil variere noe, og du må være tålmodig og metodisk. Når du har en grunnleggende to -dråps kollisjon, vil du finne resultatene nesten 100% repeterbare. For det grunnleggende oppsettet nedenfor brukte jeg vann fra springen med rød matfarging. Drop -dispenseren var omtrent 25 cm over væskebassenget.

Sørg for at Mariotte -vannlåsen er tømt for væske ved hjelp av rensefunksjonen (se videoeksempel), og sørg også for at væskenivået ikke faller under bunnen av Mariotte -sifonen.

• Start først med en enkelt dråpe på 35 ms
• Still lukkerforsinkelsen til 100 ms
• Sett blitsforsinkelsen til 150 ms
• Øk blitsforsinkelsen med +10 ms økninger til du ser dråpen vises øverst på rammen
• Du kan nå øke blitsforsinkelsen gjennom hele slippsekvensen
• Fortsett å øke blitsforsinkelsen til du har en full enkelt tapp
• Legg til en ny dråpestørrelse på 35 ms og en forsinkelse på rundt 150 ms
• Juster fallet to forsinkelser i +/- 10ms økninger til det vises øverst på rammen over den første drop-out tuten
• Juster dråpeforsinkelsen to til den andre dråpen kolliderer med tuten opp fra den første dråpen

Nå har du en grunnleggende kollisjon som kan du spille med innstillinger for å få den effekten du ønsker.

Ulike tetthetsvæsker krever forskjellige innstillinger, men du kan lagre disse i de forskjellige konfigurasjonene.

Trinn 2: Time Lapse -video med påfølgende dråper

Her presenterer jeg en video - dette er en serie separate dråper på rad tatt som stillbilder med 10 ms eller 5 ms fremskridende blitsintervaller for å fryse bevegelse. Jeg har da sydd sammen de resulterende stillbildene for å lage en kort animasjon av livet til en dråpe og påfølgende kollisjon med en andre dråpe.

Trinn 3: DropArt mekanisk drop -dispenser

Den viktigste delen av DropArt -prosjektet er uten tvil den mekaniske drop -dispenseren. Denne delen av designet er avgjørende for å sikre jevn, vanlig fallstørrelse.

Hjertet i designet er en mekanisk ventil som åpnes og lukkes ved hjelp av en 12v fjærbelastet normalt lukket solonoid. Denne solonoiden er presisjonsstyrt ved hjelp av mikroprosessorbasert kontrollkort.

Væskebeholderen er et 36 mm OD, 30 mm ID akrylrør. For å dekke røret, har jeg 3D trykt i HIPS en endehette som er designet for å godta standard 1/4 tommers rørbeslag (se bilder). Dråpene dispenseres fra en hullet slangehale - også 1/4 tommers tråd.

Toppen av akrylrøret er forseglet med en gummistropp i størrelse 29. Gummibåndet leveres med et senterhull der jeg har montert et plastrør for å lage en Mariotte -sifon (se spesifikk seksjon om Mariotte -sifonen).

Solonoiden er innelukket i en liten plastboks og koblet til en utvendig stikkontakt.

Trinn 4: DropArt Control Board Design og oversikt

I denne delen presenterer jeg en kort video med oversikt over DropArt -prototypekontrollkortet og dets konstruksjon.

Trinn 5: DropArt Control Board skjematisk

Bildet her viser skjematisk kontrollbordet. Vi kan se at skjematikken er relativt enkel ved å bruke den kraftige PIC -mikrokontrolleren.

Du kan laste ned skjemaet her:

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

MERK: i videoene er spenningsregulatoren som brukes, den lille 78L05 -typen. Jeg foreslår at alle som bygger dette designet bruker den større 7805 i TO220 -pakken

Trinn 6: DropArt - Faktisk bruk av systemet

I denne delen presenterer jeg en video som beskriver hvordan du faktisk bruker DropArt -kontrollsystemet. Videoen dekker bruk av den frittstående maskinvaren og også det Windows-baserte brukergrensesnittet eller GUI.

Trinn 7: DropArt - Undersøk presisjon og repeterbarhet

I dette trinnet prøver jeg å beskrive en sekvens med to dråper og illustrere tidsnøyaktigheten til DropArt -prosjektet.

Horisontale oscilloskopavdelinger 50 ms / mark.

Tenk først på det andre av de to bildene. Dette er et veldig enkelt spor fra oscilloskopet mitt som viser det grunnleggende 1ms -krysset som danner tidsbasen for hele prosjektets timing. Dette krysset genereres i PIC -mikroprosessoren ved hjelp av en innebygd maskinvaretimer som er programmert til å generere et avbrudd på et presist tidspunkt. Ved å bruke denne tidsbasen kan slippstørrelsen, forsinkelsen mellom dråper, lukkerforsinkelsen og blitsforsinkelsen kontrolleres veldig nøyaktig og gir svært repeterbare resultater.

Vurder nå det første av de to bildene:

Den midterste blå kurven viser en slipp med to dråper. Hver dråpe har en størrelsesperiode på 50 ms og en dråpe 2 forsinkelse på 150 ms

Det nederste rosa sporet er blitsen med en forsinkelse på 300 ms etter slipp 1 -utgivelsen og en holdetid på 30 ms

Det øverste gule sporet viser utløseren. Dette har en programmert forsinkelse på 200 ms. Imidlertid antas det at kameraet har en lukkerforsinkelse på 100 ms, så utløseren er 100 ms tidligere enn programmert. Lukkeren holder seg åpen så lenge sekvensen varer (kamera B -modus). Lukkeren lukkes etter at blitsen på 30 ms er utløpt.

Trinn 8: Mariotte -sifonen - forklart

Et veldig viktig aspekt ved designet er hvordan du kontrollerer væsketrykket ved inngangen til ventilen. Etter hvert som væskenivået i reservoaret synker, synker trykket ved inngangen til ventilen derfor også væskestrømningshastigheten. Fallstørrelsen for en gitt tid ventilen er åpen avtar når reservoarnivået faller. Dette gjør kontrollen av fallkollisjonene dynamisk og avhengig av væskenivå. Videoen i dette trinnet forklarer hvordan dette problemet er løst.

Den andre veldig korte videoen viser hvordan DropArt -rensefunksjonen kan brukes til å prime Mariotte -sifonen, samt å rense eller rengjøre den mekaniske ventilen.

Trinn 9: Bootloader Brukes til PIC-gjenblinking

Denne korte videoen demonstrerer og forklarer driften av PIC-oppstartslasteren, som kan brukes til å blinke PIC-en på nytt via USB, og negere behovet for å bruke en dedikert PIC-programmerer.

Trinn 10: DropArt deleliste

Vedlagt er et word -dokument som viser delene jeg brukte til instruerbare

Dette er en liste over delene som kreves for å bygge DropArt -prosjektet. Alle delene bar en er tilgjengelig utenfor meg selv. Unntaket fra dette er endehetten for akrylvæskebeholderen som jeg 3D -trykte. Jeg har festet akrylrøret OD 36mm endehettemodusI (STL -format) til dette trinnet.

Aktive komponenter

PIC18F2550 mikrokontroller. Som levert, er dette en ikke-programmert del, så den må blinkes med DropArt-fastvaren. Hvis du har en passende programmerer, kan du gjøre dette selv, eller jeg kan sende deg en forhåndsblinket del, eller du kan sende meg en blank del for å blinke

• Blå serie IIC 20x4 tegn LCD -modul
• 78L05 spenningsregulator
• AN25 opto-isolator eller lignende-2 av
• MOC3020 opto-triac
• IRF9530 P-kanal FET eller lignende
• TLS106 SCR Tyristor eller lignende
• Lysdioder 2 av

Passive komponenter

• 1N4001 diode (omvendt polaritetsbeskyttelse)
• 100nf keramiske kondensatorer 3 av
• 22uf 16v elektrolytkondensator eller lignende 2 av
• 22pf keramiske kondensatorer 2 av
• 4MHz krystall HC49/4H bly
• SIL 8 -pinners isolert motstandsnettverk 1.8K 2 av
• SIL 8 -pins felles motstandsnettverk 4,7k 1 av
• 470R 1/4W motstand 1 av
• 10K 1/4W motstand 2 av

Koblinger

• 2,5 mm brakettmontert strømuttak
• 2,5 mm chassismontert strømplugg/stikkontakt
• 2,5 mm monokontakt (magnetventil)
• 3,5 mm mono jack -kontakt 2 av (lukker og blits)
• USB type B 90-graders DIP hunkontakt
• Pin header 2.54mm 4 veis
• DIL 28 -pins IC -stikkontakt
• DIL 6 -pins skrudd av IC -kontakt 3

Annen

• 12cm x 8cm FR-4 prototypebrett gjennom hullbelagt
• Trykk for å lage gjennomgående miniatyrknapper
• Rotary encoder switch 2 bit Grå kodet
• Betjeningsknapp for å passe til roterende encoder

Mekanikk

• Klar akrylrør 36mm OD 30mm ID og 18cm langt
• Endelokk (3D -trykk) for å passe akrylrør OD 36mm
• Mariotte vannlås type for å passe bung sentrum med 16 cm lang
• Gummibånd størrelse 29 med senterhull
• Pinneslangehale 1/4”gjeng x 4 mm har blenderåpning
• BSPP hunnskottbeslag med festemutter 1/4 tommer
• Tønne nippel 1/4 tommer
• 12V DC 4W elektrisk magnetventil luft/gass/vann/drivstoff normalt lukket 1/4 tommer toveis

Trinn 11: Konklusjon og tanker

Jeg har virkelig likt å bygge og perfeksjonere dette prosjektet. Prosjektene mine begynner nesten alltid fra det samme utgangspunktet. Jeg blir interessert i noe som kan kreve spesialutstyr. Etter å ha funnet og ofte kjøpt utstyr, er jeg så ofte skuffet over kvaliteten og funksjonaliteten, og føler meg deretter tvunget til å designe og bygge mitt eget utstyr for å gjøre jobben som kreves riktig. Dette var faktisk tilfellet med DropArt -prosjektet.

DropArt -prosjektet gjør det nå mulig for meg å utføre kollisjoner med flytende dråper med nesten 100% repeterbarhet, slik at jeg kan konsentrere meg om bildene i stedet for frustrasjonen over å ta hundrevis av bilder i håp om å få noen få kollisjoner.

Jeg produserer og legger ut disse instruksjonsartiklene av tre grunner. For det første liker jeg veldig godt å produsere Instructable, ettersom det gir en måte å dokumentere prosjektet på og fungerer som avslutning. For det andre håper jeg åpenbart at folk kommer til å lese og nyte artikkelen, kanskje til og med lære noe nytt. Og for det tredje, for å gi hjelp og støtte til alle som ønsker å ha en sprekk i å bygge prosjektet. Jeg har brukt hele mitt arbeidsliv som designingeniør innen elektronikk og programvare; fra en tidlig alder, en usedvanlig ivrig elektronikkhobbyist. Jeg liker virkelig å hjelpe andre som kanskje vil bygge for seg selv, men bare trenger litt veiledning og støtte.

Vedlagte bilder viser mitt DropArt -oppsett i verkstedet mitt.

Kom gjerne med en kommentar eller en privat melding hvis du trenger ytterligere detaljer.

Mange takk, Dave