Càmera de llum IR creuada / Disparador de flash: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Aquest dispositiu activarà una càmera o un flaix per fer una foto automàticament quan un objecte (objectiu) entri en una ubicació específica. Utilitza dos feixos de llum infrarojos creuats per detectar la presència de l'objectiu i tancar un relé que dispara la càmera o el flaix. El temps de resposta és d’uns 2 ms des de la detecció fins al tancament del relé, de manera que si la càmera no té un retard d’obturació llarg, captarà fins i tot objectius en moviment ràpid.

La part òptica del dispositiu consta de dos LEDs IR i dos CI òptics Sharp IS471FE (OPIC). Els circuits integrats òptics incorporen moduladors LED i detectors síncrons, de manera que no veuran la llum dels LED dels altres. Les sortides dels OPIC estan connectades a un microcontrolador PIC de 8 pins que s’encarrega d’interpretar els senyals d’entrada i accionar el relé i un LED visible que indica el mode de funcionament. Tot i que hi ha 11 modes de funcionament, el controlador té una interfície d'usuari molt senzilla que consisteix en un interruptor de polsador i un LED. En engegar-se si els feixos estan correctament alineats i ininterromputs, el LED s’encén durant 1 segon i es torna fosc per indicar que la unitat està preparada per funcionar en mode continu. En aquest mode, el relé es tancarà i romandrà tancat i el LED s’encendrà mentre s’interrompin els dos feixos IR. La unitat ja està preparada per connectar-se a la càmera. Amb alguns objectius, és possible que vulgueu fer més d'una foto quan l'objectiu trenca els feixos IR. He inclòs una funció d’intervalòmetre bàsica al controlador per permetre que les càmeres que no tinguin un mode de foc ràpid incorporat puguin fer diverses fotografies sempre que s’interrompin els feixos IR. Si premeu el botó de selecció de mode, el controlador surt del mode continu i el posa en mode de pols. El LED parpellejarà una vegada per indicar que el relé es tancarà 1 vegada per segon. Algunes càmeres són més ràpides, de manera que prement el botó de nou es mourà fins a 2 impulsos per segon. En prémer repetidament el botó, la velocitat augmentarà d’1 pps fins a 10 pps, cada cop parpellejant el LED per indicar la freqüència de pols. Si manteniu premut el botó durant 2,3 segons, es restableix la unitat i es torna al mode continu.

Pas 1: reuniu peces electròniques

Aquí teniu les llistes de peces per al material electrònic.

Tota l'electrònica es pot obtenir de Digikey o d'altres fonts. També necessitareu un munt de diferents colors de filferro. Haureu de ser capaç de programar el microcontrolador PIC: un PICKit2 o ICD-2 o qualsevol altre centenar de programadors poden fer la feina. Un programador adequat costarà uns 20 dòlars, però un cop el tingueu, trobareu tota mena de projectes que poden utilitzar microcontroladors i en treuran molt d’ús. Quan vaig comprar el meu PICKit2 a digikey, vaig demanar un paquet d'accessoris de cinc xips PIC10F206 amb adaptadors DIP de 8 pins. El CI es troba en un petit paquet SOT23, que està bé si aneu a fabricar un PCB, però és bastant inútil per a la realització de taulers de pa i projectes de construcció puntuals. El 10F206 també està disponible en un paquet DIP de 8 pins; us suggereixo que l’utilitzeu. Aquí no he proporcionat informació de disseny de PCB per al controlador perquè no he fet servir cap PCB. El circuit és tan senzill que sembla una ximpleria fer-ne un PCB. Només hi ha 4 parts a la placa: el relé, l’UC, el tap de derivació i una resistència. El circuit requereix menys parts que un circuit de xip temporitzador 555. Només heu de tallar una placa de perf per adaptar-la a la caixa que utilitzeu i connectar-la. Haurien de passar tots els 30 minuts per començar. Els circuits òptics són bastant simples: un CI, una tapa i un LED. El LED i l’IC òptic entren en cantonades diagonalment oposades del marc de la canonada, de manera que necessitareu un munt de filferro de colors. Vaig "assemblar" el CI i el condensador en petits trossos de tauler de perf que s'adaptaven a taps per als accessoris de colze de PVC al marc; vegeu les fotos a la pàgina següent.

Pas 2: el programa

El PIC10F206 és una part realment senzilla, sense interrupcions i només una pila de 2 nivells, de manera que no podeu fer cap subrutina imbricada. Com a resultat, veureu un ús liberal de goto's. El xip funciona a 4 MHz mitjançant l’oscil·lador RC intern, de manera que executa 1 M d’instruccions per segon. Quan un objecte trenca els feixos d’IR, es necessiten 400 xips IS471 per canviar d’estat. A partir d’aquí, l’UC només necessita uns quants microsegons per detectar el canvi i ordenar el tancament del relé. El relé triga aproximadament 1,5 ms a tancar-se, donant lloc a un retard total d’uns 2 ms des dels feixos trencats fins al relé tancat. Vaig desenvolupar el xip del programa mitjançant MPLAB. És el muntador / IDE gratuït de Microchip Tech. També he utilitzat el meu clon xinès ICD2 (uns 50 dòlars a ebay) per programar realment el CI. Havia d’utilitzar molts bucles de retard, de manera que he arrelat al web i he trobat un programa anomenat PICLoops aquí: https://www.mnsi.net/~boucher/picloops.html PICLoops us genera automàticament un codi d’assemblea de bucles de sincronització. digueu-li quina uC utilitzeu i la velocitat del rellotge. Més endavant, em vaig trobar amb un programa en línia similar aquí: https://www.piclist.com/techref/piclist/codegen/delay.htm El segon generarà retards que siguin precisos per a un cicle de rellotge únic on PICLoops no ho sigui. molt precisos. Tant una com l’altra estan bé per a aquesta aplicació, ja que el temps no és crític i l’UC funciona en un oscil·lador RC. El commutador de mode funciona mantenint un recompte en execució del nombre de vegades que s’ha premut el botó. Cada vegada que es prem el botó, el retard entre els impulsos al relé s’escurça prou com per augmentar la freqüència de pols en 1 Hz. La major part del codi són els diferents retards que fan servir els modes d’impulsos. Quan canvieu el mode de pols, el LED parpelleja per indicar el nou mode. Podeu saber quina és la nova freqüència de pols comptant els flaixos LED: 4 vegades significa 4 Hz, etc. Si la unitat està en mode de pols de 10 Hz, prement el botó de nou es torna al mode continu. Hi ha un temporitzador de gossos de vigilància que s’executa mentre s’executa el programa. Si el temporitzador no es reinicia abans de desbordar-se, la uC es restablirà per si mateixa. Per això, mantenir el botó de mode durant 2,3 segons fa que la uC es restableixi al mode continu. En prémer el botó, la uC espera que el deixeu anar abans de fer res. Una de les primeres coses que fa després d’alliberar-lo és restablir el temporitzador del gos de vigilància. Si no deixeu anar el botó, el temporitzador del gos de vigilància desborda i reinicia el programa en mode continu. He adjuntat el fitxer de llista de muntatges per a aquells que tinguin curiositat i el fitxer.hex per a aquells que només vulguin cremar el xip. i acabar amb això. Accepto amb satisfacció qualsevol crítica a la meva tècnica de programació per part de qualsevol dels vostres experts en muntatge de PIC. Tingueu en compte que el relé es tanca durant 25 ms quan funciona en mode impuls. Algunes càmeres poden requerir un pols més llarg. Aquest retard es defineix en la línia que diu "delay delay25" a la part superior de la secció rlypuls del codi. Si els 25 ms són massa curts per a la càmera, canvieu aquesta línia per dir "call delay50" i, a continuació, canvieu la línia que diu "call delay75" per dir "call delay50". Això augmentarà el temps de pols a 50 ms i mantindrà totes les freqüències de pols fins i tot en passos d’1 Hz. El programa només ocupa 173 bytes dels 512 bytes disponibles al xip, de manera que podeu afegir tot tipus de funcionalitat a la cosa si desitgeu, tot i que la interfície d'usuari serà una mica limitant.

Pas 3: Construcció mecànica

Inicialment, vaig intentar fer això amb un quadrat de 3 peus de 1/2 "de canonada, però vaig trobar que era gairebé impossible mantenir les bigues alineades. La distància era massa gran i la canonada era massa flexible per mantenir l'alineació de les bigues. Vaig canviar a 3 / Tub de 4 polzades i un quadrat de 2 peus i ara tot queda força bé alineat. Vaig utilitzar la major part de la canonada de 1/2 "per fabricar pistoles de bufanda de malví per al meu fill, Alex, i alguns dels seus amics de caputxó.

Necessitareu canonada de 3/4 "per al marc principal i canonada de 1/2" per als elevadors verticals que contenen els circuits integrats i els LED òptics. Podeu obtenir colzes de 3/4 "que tinguin una connexió lateral roscada de 1/2", així que també feu uns adaptadors de rosca de 1/2 ". La meva filosofia sobre tractar projectes de canonades de PVC és comprar excessivament els accessoris i la canonada i tornar no necessiteu quan el projecte estigui acabat. Això minimitza els frustrants viatges a la botiga per un únic ajust de 0,30 dòlars. Necessitareu un munt de filferro de diferents colors per connectar tot això: els LED i els seus circuits integrats estan separats per uns 6 peus de canonada. Voldreu fer que els cables siguin molt llargs per permetre el muntatge i la separació de la cosa per a la resolució de problemes. Diferents colors us ajudaran a mantenir el que connecta a què. El primer que vaig fer va ser foradar els taps i muntar els LED He connectat cables extra llargs i he utilitzat termorretracció als cables LED per aïllar-los. Vaig muntar el bastidor de la canonada de manera que pogués separar-lo fàcilment i vaig passar els cables a través de la canonada. A continuació, muntar els xips i taps IS471 tauler tallat per adaptar-se a l'obertura de les tapes finals ole a la tapa i instal·leu un tros de tub de llautó de 1/4 "(o el que tingueu al voltant). Assegureu-vos de saber quin costat de l’IS471 és el receptor. Voleu que s’enfronti al vostre LED, no al tap de bypass. Connecteu els cables a la placa IC: hi haurà un total de cinc connexions: Vcc, Gnd, Out i LED. El cinquè cable connecta l’ànode del LED a Vcc. Decidiu on voleu col·locar el connector al bastidor de la canonada i assegureu-vos que els cables del CI són prou llargs per arribar-hi. Muntar el connector, executar els cables, soldar-ho tot junt i ja està a punt. No oblideu soldar un cable de terra a la carcassa del connector. Ajudarà a protegir tot de l’electricitat estàtica. Un cop acabat tot el cablejat, colpeu bé la canonada amb un mall. No hauríeu de necessitar cola i, si enganxeu la canonada, no podreu desmuntar-la per solucionar els problemes més endavant. Si voleu una construcció més segura, passeu un cargol per cada junta després de batre-les. Quan el controlador estigui muntat, haureu d'alinear les bigues. El relé es tancarà només quan els dos feixos IR s’interrompin / desalinearan. Les sortides dels OPIC són normalment baixes, quan poden veure la seva font de llum i augmentar quan el feix s’interromp. Per tant, l'alineació dels feixos es fa de la següent manera: 1) Connecteu el marc òptic al controlador. 2) Enceneu-lo. El LED s’encendrà i es mantindrà encès tret que tingueu una sort extraordinària. Primer s’encén per indicar el mode continu, després es manté encesa perquè els feixos estan fora d’alineació. Si el LED s’apaga vol dir que s’alinea almenys un feix. 3) Suposant que el LED està encès, indica que els dos feixos estan desalineats. Bloqueja una biga amb un tros de cinta o paper. 4) Alineeu el LED tan bé com pugueu girant el cap per apuntar-lo cap a l’OPIC diagonalment oposat. 5) Ara comenceu a flexionar i girar el cap OPIC fins que s’apagui el LED, indicant que el feix està alineat. 6) A continuació, bloquegeu el feix acabat d'alineament i, a continuació, feu els mateixos ajustos al segon feix. Quan s’apaga el LED, els dos feixos estan alineats i ja podeu fer algunes fotografies. Sempre que enceneu la unitat, comproveu els feixos bloquejant l’un i l’altre. Si un feix està desalineat, el bloqueig de l’altre farà que el LED s’encengui. Aleshores, només podeu tornar a alinear el que està fora de joc. Si el LED s’encén i es manté encès, els dos feixos estan fora d’alineació i heu de seguir el procediment detallat anteriorment. Si construïu l’objecte de forma segura i alineeu les bigues per primera vegada, serà necessari un càstig abans de fer realineaments.

Pas 4: el controlador

Vaig construir el controlador en una caixa de plàstic que vaig agafar per un preu massa elevat a l’electrònica de Fry. Podeu utilitzar gairebé qualsevol cosa sempre que sigui prou gran. Aquesta caixa va ser dissenyada per a una bateria de 9V, però necessitava utilitzar 6V perquè l’espai de la bateria es perdi. Podria tenir fàcilment la placa de circuit al compartiment de la bateria de 9V.

Sigui quina sigui la caixa i els commutadors que feu servir, planifiqueu el disseny i assegureu-vos que tot encaixi quan intenteu tancar-lo. Tingueu en compte que hi ha un díode connectat en sèrie amb la bateria. És aquí per reduir la tensió d'alimentació a un nivell acceptable per a la uC, que té una potència màxima de 5,5 Vcc. Fins i tot amb el díode, la peça funciona al límit amb bateries noves, de manera que no tingueu cap idea fantàstica sobre com funcionar a 9 V tret que afegiu un regulador de 5 V. Vaig jugar amb la idea d’utilitzar un PIC12HV615 al seu lloc perquè té un regulador de derivació incorporat, però l’oscil·lació entre corrents mínims i màxims és massa gran per al regulador de derivació, de manera que hauria de complicar una mica el circuit per aconseguir-lo treballar. Volia mantenir-ho molt senzill, sobretot perquè sóc mandrós, però també perquè tinc altres projectes en marxa i volia acabar aquest el més aviat possible. El relé que he utilitzat té un díode de protecció integrat que es mostra però no està etiquetat a l’esquema. El díode protegeix la uC del cop de tensió inversa inductiva que es produeix quan es dispara un pols cap a un inductor com una bobina de relé. Si utilitzeu un relé diferent, assegureu-vos d'afegir un díode amb la polaritat que es mostra o potser us podeu besar el vostre uC comiat la primera vegada que es dispara el relé. La uC pot enfonsar-se de manera segura uns 25 mA d’un pin, així que trieu un relé amb una bobina d’alta resistència. El PRMA1A05 té una bobina de 500 Ohm, de manera que només es necessiten 10-12 mA per tancar-la. Volia utilitzar uns cables de llum prims i agradables amb connectors RJ-11, però tots els connectors que vaig trobar a Fry's eren peces de muntatge en PCB, així que vaig acabar anant a la vella escola amb els DB9. Els cables de sèrie són econòmics i els cargols evitaran que els connectors caiguin. Realment només necessiteu connectar 3 cables (Vcc, Gnd i les sortides combinades dels dos IS471FE) entre el conjunt òptic i el controlador perquè pugueu utilitzar gairebé qualsevol connector / cable que vulgueu, fins i tot un mini endoll estèreo i un connector.

Pas 5: utilitzar el disparador de fotos

La idea és configurar l’objecte de manera que les bigues creguin allà on s’espera que es faci alguna acció. Per exemple, si voleu disparar un colibrí contra un alimentador o un ocell entrant o sortint d'un niu, configureu el marc amb el punt de feix creuat just on vulgueu. A continuació, configureu la càmera apuntant cap a l'objectiu i preestableix el focus, l'exposició i el balanç de blancs (això minimitzarà el temps de retard de l'obturador). Proveu l'alineació del feix per assegurar-vos que els dos feixos estiguin alineats correctament; això es fa agitant la mà a través de cada feix de forma individual i passant per l'àrea objectiu. El LED s’ha d’encendre i tancar el relé només quan s’interrompin els dos feixos. Ara configureu el mode de funcionament continu o polsat i desapareix.

Per obtenir els millors resultats, heu de conèixer una mica el comportament del vostre objectiu. Si voleu disparar alguna cosa que es mogui ràpidament, heu de tenir en compte els retards de la càmera i del controlador per predir on quedarà l'objectiu després que interrompi els feixos IR. Un ocell colibri que plana en un lloc es pot disparar just on es creuen les bigues. Un ocell o un ratpenat que vola ràpid podria estar a uns quants metres de distància quan la càmera faci la fotografia. El mode de pols permet que les càmeres que no tinguin un mode de tret continu integrat puguin fer diverses fotografies sempre que s’interrompin els feixos. Podeu configurar la freqüència de pols fins a 10 Hz, tot i que no hi ha moltes càmeres al voltant que puguin disparar tan ràpid. Haureu d’experimentar una mica per veure amb quina velocitat pot disparar la càmera. La connexió de la càmera es fa mitjançant un contacte de relé obert normalment perquè pugueu connectar un flaix en lloc d’una càmera. A continuació, podeu disparar a la foscor obrint l'obturador i utilitzant el controlador per disparar una unitat de flaix una o diverses vegades quan un objecte (un ratpenat, potser?) Trenca els feixos. Després de disparar el flaix, tanqueu l'obturador. Si el flaix pot mantenir-se al dia, podeu fer tirs d’exposició múltiple interessants mitjançant un dels modes de pols. Podeu localitzar amb precisió el punt on es creuen els feixos fixant una mica de fil elàstic als caps òptics. Per a alguns objectius, és aquí on apuntareu i enfocareu la càmera. Les fotos següents mostren un home Lego caient a través de les bigues. El vaig deixar caure uns quants peus per sobre de les bigues i es pot veure que ha caigut uns 6-8 per sota de les bigues en el temps que va trigar a trencar-se, a tancar el relé i a disparar la càmera. Aquesta càmera era una DSLR de Nikon que probablement té un petit retard d'obturació quan està enfocada i exposada. Els vostres resultats dependran de la vostra càmera. El prototip es troba ara en mans de l'amic que va fer aquestes fotografies (cal modificar la meva càmera per utilitzar el disparador remot) Si produeix algunes fotos més artístiques amb aquest dispositiu, intentaré publicar-les aquí o al meu lloc web. Diverteix-te!