DropArt - Hassas İki Damla Fotoğraf Çarpıştırıcısı: 11 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Herkese merhaba, Bu talimatta, bilgisayar kontrollü iki sıvı damla çarpıştırıcısı için tasarımımı sunuyorum. Tasarım detaylarına başlamadan önce, tasarımın amacının ne olduğunu tam olarak açıklamanın mantıklı olduğunu düşünüyorum.

Eğlenceli, ilginç ve güzel bir fotoğrafçılık dalı, sıvı damlacıkların benzer bir sıvı havuzuna çarparken görüntülerini yakalamayı içerir. Bu kendi içinde ilginç görüntüler üretebilir. Gerçekten harika görüntüler elde etmek için iki sıvı damlasını çarpmamız gerekiyor. Böylece ilk damla sıvı havuzuna çarpar ve ilk damlanın çarptığı yerin hemen üzerindeki havuzdan yükselen benim 'yukarı çıkış ağzı' dediğim şeyi yaratır. Şimdi, hassas zaman ayarlı ikinci bir damla, bazı şaşırtıcı ve benzersiz şekiller oluşturmak için sıvıyı dışarı doğru patlatan 'up-musluğun' tepesine çarpıyor.

DropArt tasarımımın amacı aşağıdaki özellikleri sağlamaktır:

• Tekrarlanabilir boyutta bir sıvı damlasını serbest bırakmak için
• İlk damlaya göre tekrarlanabilir boyut ve hassas zamanlama ile ikinci bir sıvı damlasını serbest bırakmak için
• Bir düşme çarpışmasını yakalamak için bir kamera deklanşörünü kontrol etmek için
• Zamanda hassas bir anda çarpışmayı dondurmak için bir flaş kafasını kontrol etmek
• Tüm parametreleri ve çoklu konfigürasyonları kontrol etme yeteneği sağlayan kullanıcı dostu bağımsız bir kontrolör sağlamak
• Kullanıcı dostu bir Windows tabanlı kullanıcı arabirimi veya USB aracılığıyla bağlanan GUI sağlamak için
• USB aracılığıyla bellenimin yeniden yanıp sönmesini kolaylaştırmak için bir önyükleyici sağlamak

Kontrol panosu ile takılı kamera ve flaş cihazları arasında da yeterli koruma olmalıdır.

Adım 1: Önce Bazı Sonuçlara Bakalım…

Tasarım detaylarına girmeden önce DropArt projesinin bazı sonuçlarına bakalım. Bir okuyucu olarak sonuçları beğendiyseniz, tasarıma daha fazla bakmak ve belki de destek sağlayacağım bir tane kendiniz inşa etmek için bir çatlağınız olabilir.

DropArt fotoğrafçılığının önemli yönleri

En iyi sonuçlar için kameranın B (veya ampul) moduna ayarlandığına dikkat edilmelidir. Bu, deklanşöre basıldığı sürece deklanşörün açık kalacağı anlamına gelir. DropArt fotoğrafçılığı için en iyi bulduğum mod bu. Aslında anı yakalayan kamera deklanşörü değil flaştır. Kısa bir flaş süresi elde etmek için flaş çıkış gücü minimumda tutulmalıdır. Manuel düşük çıkış gücüne ayarlanmış iki küçük flaş ünitesi kullanma eğilimindeyim (sonuçtaki resme bakın). Bir flaş ünitesi DropArt kontrolörüne bağlanır ve bir kablo ile ateşlenir. İkinci flaş kafası, ilkinden optik olarak bağımlıdır.

B modunda olduğumuz için fazla ortam ışığı görüntüde bulanıklığa neden olacaktır. Bu nedenle, düşme fotoğrafçılığı düşük ışıkta yapılmalıdır - sadece ne yaptığınızı görmeye yetecek kadar ışık. Görüntüleri genellikle f11 civarında çekiyorum ve bu nedenle ortam ışığından kaynaklanan etkiler en aza indiriliyor.

Temel teknik ve kurulum

Her kurulumun biraz değişeceği ve sabırlı ve metodik olmanız gerektiği unutulmamalıdır. Temel bir iki damla çarpışmanız olduğunda, sonuçları neredeyse %100 tekrarlanabilir bulacaksınız. Aşağıdaki temel kurulum için kırmızı gıda boyası ile musluk suyu kullanıyordum. Damla dağıtıcı sıvı havuzunun yaklaşık 25 cm üzerindeydi.

Mariotte sifonunun tahliye özelliği kullanılarak sıvıdan arındırıldığından emin olun (video örneğine bakın) ve ayrıca sıvı seviyesinin Mariotte sifonunun alt kısmının altına düşmediğinden emin olun.

• Tek bir damla boyutu 35ms ile ilk başlangıç
• Deklanşör gecikmesini 100 ms'ye ayarlayın
• Flaş gecikmesini 150 ms'ye ayarlayın
• Flaş gecikmesini, çerçevenin üst kısmında damlanın göründüğünü görene kadar +10 ms'lik artışlarla artırın
• Artık tüm damla dizisi boyunca flaş gecikmesini artırabilirsiniz.
• Dolu bir tek açılır musluğunuz olana kadar flaş gecikmesini artırmaya devam edin
• Şimdi ikinci bir damla boyutu 35ms ve yaklaşık 150ms gecikme ekleyin
• İlk açılan musluğun üzerindeki çerçevenin üst kısmında görünene kadar +/-10 ms'lik artışlarla iki damla gecikmesini ayarlayın
• İkinci damla ilk damladan yukarı çıkış ağzıyla çarpışana kadar ikinci damla gecikmesini ayarlayın

Artık temel bir çarpışmanız var, istediğiniz efekti elde etmek için ayarlarla oynayabilirsiniz.

Farklı yoğunluktaki sıvılar farklı ayarlar gerektirecektir ancak bunları farklı konfigürasyonlarda saklayabilirsiniz.

2. Adım: Ardışık Düşmelerin Hızlandırılmış Videosu

Burada bir video sunuyorum - bu, hareketi dondurmak için flaş aralıklarını ilerleten 10ms veya 5ms ile hareketsiz görüntüler olarak çekilen bir dizi ayrı ardışık damla. Daha sonra, bir düşüşün ömrünün kısa bir animasyonunu ve ardından ikinci bir düşüşle çarpışmayı üretmek için elde edilen durağan görüntüleri bir araya getirdim.

Adım 3: DropArt Mekanik Damla Dispenseri

DropArt projesinin tartışmasız en önemli kısmı mekanik damla dağıtıcıdır. Tasarımın bu kısmı, tutarlı düzenli damla boyutu sağlamak için kritik öneme sahiptir.

Tasarımın kalbi, 12v yay yüklü normalde kapalı solonoid kullanılarak açılıp kapanan mekanik bir valftir. Bu solonoid, mikroişlemci tabanlı kontrol panosu kullanılarak hassas bir şekilde kontrol edilir.

Sıvı kap 36 mm OD, 30 mm ID akrilik tüptür. Tüpü kapatmak için, standart 1/4 inç boru bağlantı parçalarını kabul etmek için tasarlanmış bir uç kapağı HIPS'de 3D yazdırdım (resimlere bakın). Damlalar, dikenli bir hortum kuyruğundan dağıtılır - ayrıca 1/4 inç iplik.

Akrilik borunun üst kısmı 29 numara lastik tapa ile kapatılmıştır. Kauçuk tapa, bir Mariotte sifonu oluşturmak için içine plastik bir boru yerleştirdiğim bir merkez delikle birlikte verilir (Mariotte sifonu ile ilgili özel bölüme bakın).

Solonoid, küçük bir plastik proje kutusu içine yerleştirilmiştir ve harici bir elektrik prizine bağlanmıştır.

Adım 4: DropArt Kontrol Panosu Tasarımı ve Genel Bakış

Bu bölümde DropArt prototip kontrol panosunu ve yapımını anlatan kısa bir video sunuyorum.

Adım 5: DropArt Kontrol Kartı Şeması

Buradaki resim, kontrol kontrol panosu şemasını göstermektedir. Güçlü PIC mikro denetleyicisini kullanarak şemanın nispeten basit olduğunu görebiliriz.

Şemayı buradan indirebilirsiniz:

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

NOT: Videolarda kullanılan voltaj regülatörü küçük 78L05 tipidir. Bu tasarımı yapan herkesin TO220 paketindeki daha büyük 7805'i kullanmasını öneririm

Adım 6: DropArt - Sistemi Gerçekte Kullanma

Bu bölümde DropArt kontrol sisteminin nasıl kullanılacağını ayrıntılı olarak anlatan bir video sunuyorum. Video, bağımsız donanımın ve ayrıca Windows tabanlı kullanıcı arabiriminin veya GUI'nin kullanımını kapsar.

7. Adım: DropArt - Kesinlik ve Tekrarlanabilirliği İnceleme

Bu adımda, iki damlalık bir diziyi tanımlamaya ve DropArt projesinin zamanlama doğruluğunu göstermeye çalışıyorum.

Yatay osiloskop bölmeleri 50ms/mark.

Başlangıçta, iki görüntüden ikincisini düşünün. Bu, tüm proje zamanlaması için zaman tabanını oluşturan temel 1ms onay işaretini gösteren osiloskopumdan alınan çok basit bir iz. Bu tik, zaman içinde kesin bir noktada bir kesinti oluşturmak üzere programlanmış gömülü bir donanım zamanlayıcısı kullanılarak PIC mikroişlemcisinde oluşturulur. Bu zaman tabanını kullanarak, damla boyutu, damlalar arası gecikme, deklanşör gecikmesi ve flaş gecikmesi çok hassas bir şekilde kontrol edilerek çok tekrarlanabilir sonuçlar üretilebilir.

Şimdi iki resimden ilkini düşünün:

Ortadaki mavi iz, iki damla salımı gösteriyor. Her düşüşün 50 ms'lik bir boyut süresi ve 150 ms'lik bir düşüş 2 gecikmesi vardır

Alttaki pembe iz, 1. damla serbest bırakıldıktan sonra 300 ms gecikmeli ve 30 ms tutma süresine sahip flaş patlamasıdır.

Üstteki sarı iz, deklanşörün serbest bırakılmasını gösterir. Bunun 200 ms'lik programlanmış bir gecikmesi vardır. Ancak, kameranın 100 ms'lik bir deklanşör gecikmesine sahip olduğu varsayılır, bu nedenle deklanşör, programlanandan 100 ms daha erkendir. Deklanşör sekans süresince açık kalır (kamera B modu). Deklanşör, 30 ms'lik flaş açık süresi sona erdikten sonra kapatılır.

Adım 8: Mariotte Sifonu - Açıklandı

Tasarımın çok önemli bir yönü, vana girişindeki sıvı basıncının nasıl kontrol edileceğidir. Rezervuardaki sıvı seviyesi düştükçe, valf girişindeki basınç düşer, dolayısıyla sıvı akış hızı da düşer. Rezervuar seviyesi düştükçe vananın açık olduğu herhangi bir zaman için damla boyutu azalır. Bu, düşme çarpışmalarının kontrolünü dinamik ve sıvı seviyesine bağlı hale getirir. Bu adımdaki video, bu sorunun nasıl çözüldüğünü açıklıyor.

İkinci çok kısa video, Mariotte sifonunu hazırlamak ve mekanik valfi boşaltmak veya temizlemek için DropArt tahliye özelliğinin nasıl kullanılabileceğini gösterir.

Adım 9: PIC Yeniden Yanıp Sönme için Kullanılan Önyükleyici

Bu kısa video, PIC'yi USB üzerinden yeniden flaşlamak için kullanılabilen PIC önyükleyicisinin çalışmasını gösterir ve açıklar ve özel bir PIC programlayıcı kullanma ihtiyacını ortadan kaldırır.

Adım 10: DropArt Parça Listesi

Ekli, talimat için kullandığım parçaları listeleyen bir kelime belgesidir.

Bu, DropArt projesini oluşturmak için gereken parçaların listesidir. Tüm parçalar bar bir kendi kendine mevcuttur. Bunun istisnası, 3D yazdırdığım akrilik sıvı kabının uç kapağıdır. Bu adıma akrilik tüp OD 36mm uç kapak moduI (STL formatı) ekledim.

Aktif bileşenler

PIC18F2550 mikrodenetleyici. Sağlandığı gibi, bu programlanmamış bir parçadır, bu nedenle DropArt bellenimi ile flash yapılması gerekir. Eğer uygun bir programlayıcınız varsa bunu kendiniz yapabilirsiniz ya da ben size önceden flashlanmış bir parça gönderebilirim ya da siz bana flashlama için boş bir parça gönderebilirsiniz

• Mavi seri IIC 20x4 karakter LCD modülü
• 78L05 voltaj regülatörü
• AN25 opto-izolatör veya benzeri – 2 kapalı
• MOC3020 opto-triyak
• IRF9530 P-kanal FET veya benzeri
• TLS106 SCR Tristör veya benzeri
• LED'ler 2 kapalı

Pasif bileşenler

• 1N4001 diyot (ters polarite koruması)
• 100nf seramik kapasitörler 3 kapalı
• 22uf 16v elektrolitik kapasitör veya benzeri 2 kapalı
• 22pf seramik kapasitörler 2 kapalı
• 4MHz kristal HC49/4H kurşunlu
• SIL 8 pin izole direnç ağı 1.8K 2 kapalı
• SIL 8 pin ortak direnç ağı 4.7k 1 kapalı
• 470R 1/4W direnç 1 kapalı
• 10K 1/4W direnç 2 kapalı

Konnektörler

• 2.5mm tahtaya monte güç soketi
• 2,5 mm kasaya monte elektrik fişi/soket
• 2,5 mm mono jak soketi (solenoid)
• 3,5 mm mono jak soketi 2 kapalı (deklanşör ve flaş)
• USB tip B 90 derece DIP dişi soket
• Pin başlığı 2.54mm 4 yollu
• DIL 28pin çevrilmiş pin IC soketi
• DIL 6pin pin IC soketi 3'ü kapattı

Başka

• 12cm x 8cm FR-4 prototipleme panosu delik kaplamalı
• Delikten minyatür düğmeler yapmak için itin
• Döner kodlayıcı anahtarı 2 bit Gri kodlu
• Döner kodlayıcıya uyacak kontrol düğmesi

mekanik

• Şeffaf akrilik boru 36mm OD 30mm ID ve 18cm uzunluğunda
• OD 36mm akrilik boruya uyacak uç kapağı (3D baskı)
• 16 cm uzunluğunda tapa merkezine uyacak Mariotte sifon tipi
• Orta delikli 29 numara kauçuk tapa
• Dikenli hortum kuyruğu 1/4” diş x 4mm açıklık mevcuttur
• 1/4 inç sabitleme somunlu BSPP dişi bölme montajı
• Namlu nipeli 1/4 inç
• 12V DC 4W elektrikli solenoid valf hava/gaz/su/yakıt normalde kapalı 1/4 inç iki yönlü

Adım 11: Sonuç ve Düşünceler

Bu projeyi inşa etmekten ve mükemmelleştirmekten gerçekten keyif aldım. Projelerim neredeyse her zaman aynı başlangıç noktasından başlar. Özel ekipman gerektirebilecek bir şeye ilgi duymaya başlarım. Ekipman bulduktan ve sık sık satın aldığımdan, kalite ve işlevsellikten sık sık hayal kırıklığına uğradım ve daha sonra gereken işi düzgün bir şekilde yapmak için kendi ekipmanımı tasarlamaya ve üretmeye mecbur hissediyorum. DropArt projesinde de durum böyleydi.

DropArt projesi artık %100'e yakın tekrarlanabilirlik ile sıvı damlası çarpışmaları gerçekleştirmemi sağlıyor, böylece birkaç damla çarpışması elde etmeyi umarak yüzlerce görüntü çekmenin hüsranı yerine görüntülere konsantre olabiliyorum.

Bu Eğitilebilir makaleleri üç nedenden dolayı üretip yayınlıyorum. İlk olarak, projeyi belgelemek için bir yol sağladığı ve kapanış görevi gördüğü için Eğitilebilirliği üretmekten gerçekten zevk alıyorum. İkincisi, açıkçası insanların makaleyi okuyup zevk alacağını, hatta belki yeni bir şeyler öğreneceğini umuyorum. Üçüncüsü, projeyi inşa etmek isteyen herkese yardım ve destek sağlamak. Tüm çalışma hayatımı elektronik ve yazılım alanında tasarım mühendisi olarak geçirdim; erken yaşlardan itibaren, son derece hevesli bir elektronik hobisi. Kendileri için bir şeyler inşa etmek isteyip de biraz rehberliğe ve desteğe ihtiyaç duyan başkalarına yardım etmekten gerçekten zevk alıyorum.

Ekli resimler, atölyemdeki DropArt kurulumumu göstermektedir.

Daha fazla ayrıntıya ihtiyacınız varsa lütfen yorum yapmaktan veya özel mesaj göndermekten çekinmeyin.

Çok teşekkürler, Dave