DropArt - Precizni fotografski trkalnik z dvema kapljama: 11 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Pozdravljeni vsi skupaj, V tem navodilu predstavljam svojo zasnovo računalniško vodenega trkalnika z dvema kapljicama tekočine. Preden se lotimo podrobnosti oblikovanja, se mi zdi smiselno natančno pojasniti, kaj je namen zasnove.

Zabavna, zanimiva in lepa veja fotografije vključuje zajemanje slik kapljic tekočine, ko zadenejo bazen podobne tekočine. To samo po sebi lahko ustvari zanimive podobe. Da bi dobili nekaj res kul slik, moramo trčiti dve kapljici tekočine. Tako prva kaplja zadene bazen tekočine in ustvari tisto, čemur pravim „izliv navzgor“, ki se dvigne od bazena neposredno nad mesto, kjer je udaril prvi padec. Zdaj druga kapljica, natančno časovno omejena, zadene vrh "navzgor" in eksplodira tekočino navzven, da ustvari nekaj neverjetnih in edinstvenih oblik.

Namen moje zasnove DropArt je zagotoviti naslednje funkcije:

• Za sprostitev kapljice tekočine z ponovljivo velikostjo
• Za sprostitev druge kapljice tekočine s ponovljivo velikostjo in natančnostjo časa glede na prvo kapljico
• Za upravljanje zaklopa kamere za zajemanje trka
• Za nadzor bliskavice za zamrznitev trka v točno določenem trenutku
• Zagotavljanje uporabniku prijaznega samostojnega krmilnika, ki omogoča nadzor vseh parametrov in več konfiguracij
• Zagotavljanje uporabniku prijaznega uporabniškega vmesnika v sistemu Windows ali grafičnega vmesnika, povezanega prek USB-ja
• Za zagon nalagalnika za olajšanje ponovnega utripanja vdelane programske opreme prek USB-ja

Prav tako bi morala biti ustrezna zaščita med nadzorno ploščo in priključeno kamero ter bliskavicami.

1. korak: Najprej si oglejmo nekaj rezultatov …

Preden se lotimo podrobnosti oblikovanja, si najprej oglejmo nekaj rezultatov projekta DropArt. Če vam je kot bralcu všeč rezultat, boste morda želeli podrobneje preučiti zasnovo in morda imeti težave pri sami izdelavi, za kar vam bom zagotovil podporo.

Pomembni vidiki fotografije DropArt

Treba je opozoriti, da je fotoaparat za najboljše rezultate nastavljen na način B (ali žarnico). To pomeni, da ostane zaklop odprt, dokler je zaklop pritisnjen. Ta način se mi zdi najbolj primeren za fotografiranje DropArt. Pravzaprav je bliskavica tista, ki zajame trenutek, in ne zaslonka fotoaparata. Da bi dosegli kratek čas bliskavice, je treba izhodno moč bliskavice čim bolj zmanjšati. Običajno uporabljam dve majhni bliskavici, nastavljeni na ročno nizko izhodno moč (glej sliko v zaključku). Ena bliskavica je povezana s krmilnikom DropArt in se sproži s kablom. Druga glava bliskavice je optično suženjska od prve.

Ker smo v načinu B, bo odvečna zunanja svetloba povzročila zamegljenost slike. Zato je treba fotografiranje s padcem izvajati pri umirjeni svetlobi - le toliko svetlobe, da vidite, kaj počnete. Na splošno snemam slike okoli f11, zato so učinki zaradi svetlobe v okolici čim manjši.

Osnovna tehnika in nastavitev

Treba je opozoriti, da se bo vsaka nastavitev nekoliko razlikovala, zato morate biti potrpežljivi in metodični. Ko boste imeli osnovno trčenje dveh kapljic, se bodo rezultati skoraj 100% ponovili. Za osnovno nastavitev spodaj sem uporabil vodo iz pipe z rdečo barvo za živila. Razpršilnik kapljic je bil približno 25 cm nad bazenom s tekočino.

Prepričajte se, da je sifon Mariotte izpraznjen s tekočino s funkcijo izpiranja (glejte video primer), prav tako pazite, da raven tekočine ne pade pod dno sifona Mariotte.

• Najprej začnite z eno kapljico velikosti 35 ms
• Zakasnitev zaklopa nastavite na 100 ms
• Zakasnitev bliskavice nastavite na 150 ms
• Povečajte zakasnitev bliskavice za +10 ms, dokler ne vidite, da se na vrhu okvirja pojavi padec
• Zdaj lahko povečate zakasnitev bliskavice skozi celotno zaporedje padcev
• Povečajte zakasnitev bliskavice, dokler ne dobite enega samega spustnega izliva
• Zdaj dodajte drugo velikost kapljice 35 ms in zakasnitev približno 150 ms
• Prilagodite spust za dve zamudi pri povečanju +/- 10 ms, dokler se ne prikaže na vrhu okvirja nad prvim spustnim izlivom
• Prilagodite zakasnitev padca dve, dokler se druga kapljica ne spopade z izlivom navzgor od prve kapljice

Zdaj imate osnovni trk, ki se lahko igra z nastavitvami, da dobite želeni učinek.

Za različne tekočine bodo potrebne različne nastavitve, vendar jih lahko shranite v različnih konfiguracijah.

Korak: Video posnetek zaporednih kapljic s časovnim zamikom

Tukaj predstavljam video - to je serija ločenih zaporednih kapljic, posnetih kot fotografije z 10 ms ali 5 ms intervali bliskavice za zamrznitev gibanja. Nato sem zbral nastale fotografije, da dobim kratko animacijo življenja kapljice in kasnejšega trka z drugo kapljico.

3. korak: DropArt mehanski razpršilnik kapljic

Verjetno najpomembnejši del projekta DropArt je mehanski razpršilnik kapljic. Ta del zasnove je ključnega pomena za zagotovitev dosledne redne velikosti kapljic.

Srce zasnove je mehanski ventil, ki se odpre in zapre z 12 -voltnim vzmetom, ki je normalno zaprt. Ta solonoid je natančno krmiljen z mikroprocesorsko krmilno ploščo.

Posoda za tekočino je 36 mm OD, 30 mm ID akrilna cev. Za zamašitev cevi imam 3D natisnjeno konico s HIPS -om, ki je zasnovana tako, da sprejme standardne 1/4 -palčne cevi (glej slike). Kapljice se odvajajo iz bodeče cevi - tudi navoj 1/4 palca.

Zgornji del akrilne cevi je zapečaten z gumijasto sponko velikosti 29. Gumijasti čep je opremljen s sredinsko luknjo, v katero sem vgradil plastično cev za izdelavo sifona Mariotte (glej poseben razdelek o sifonu Mariotte).

Solonoid je zaprt v majhni plastični škatli in priključen na zunanjo vtičnico.

4. korak: Oblikovanje in pregled nadzorne plošče DropArt

V tem razdelku predstavljam kratek videoposnetek s pregledom nadzorne plošče prototipa DropArt in njene konstrukcije.

5. korak: Shema nadzorne plošče DropArt

Na tej sliki je shema krmilne plošče. Vidimo lahko, da je shema z uporabo zmogljivega mikrokrmilnika PIC razmeroma preprosta.

Shemo lahko prenesete tukaj:

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

OPOMBA: V videoposnetkih je uporabljen regulator napetosti majhnega tipa 78L05. Predlagam, da vsak, ki gradi to zasnovo, uporabi večji 7805 v paketu TO220

6. korak: DropArt - Pravzaprav uporaba sistema

V tem razdelku predstavljam video, v katerem je podrobno opisano, kako dejansko uporabljati nadzorni sistem DropArt. Video zajema uporabo samostojne strojne opreme in uporabniški vmesnik ali grafični vmesnik, ki temelji na sistemu Windows.

7. korak: DropArt - preverjanje natančnosti in ponovljivosti

V tem koraku poskušam opisati zaporedje dveh kapljic in ponazoriti časovno natančnost projekta DropArt.

Vodoravni delci osciloskopa 50ms / oznaka.

Najprej razmislite o drugi od obeh slik. To je zelo preprosta sled mojega osciloskopa, ki prikazuje osnovno oznako 1 ms, ki tvori časovno osnovo za ves čas projekta. Ta kljukica se ustvari v mikroprocesorju PIC z vgrajenim strojnim časovnikom, programiranim za ustvarjanje prekinitve v točno določenem trenutku. Z uporabo te časovne osnove lahko zelo natančno nadzorujete velikost padca, zamik med zamikom, zakasnitev zaklopa in zakasnitev bliskavice, kar daje zelo ponovljive rezultate.

Zdaj pa razmislite o prvi od obeh slik:

Srednja modra sled prikazuje sprostitev dveh kapljic. Vsaka kapljica ima obseg velikosti 50 ms in zakasnitev padca 2 po 150 ms

Spodnja rožnata sled je bliskovni ogenj z zamikom 300 ms po sprostitvi kapljice 1 in časom zadrževanja 30 ms

Zgornja rumena sled prikazuje sprostitev zaklopa. Ta ima programirano zamudo 200 ms. Vendar se domneva, da ima fotoaparat zamik zaklopa 100 ms, zato je sprostitev zaklopa 100 ms prej, kot je programirano. Zaklop ostane odprt ves čas zaporedja (način fotoaparata B). Zaklop se zapre, ko se izteče čas vklopa 30 ms.

8. korak: Mariottejev sifon - pojasnjeno

Zelo pomemben vidik zasnove je, kako nadzorovati tlak tekočine na vhodu v ventil. Ko se nivo tekočine v rezervoarju zniža, pade tudi tlak na vhodu v ventil, zato se zmanjša tudi pretok tekočine. Velikost kapljice za določen čas, ko je ventil odprt, se zmanjša, ko raven rezervoarja pade. Zaradi tega je nadzor padcev trkov dinamičen in odvisen od ravni tekočine. Videoposnetek v tem koraku pojasnjuje, kako je bila ta težava rešena.

Drugi zelo kratek videoposnetek prikazuje, kako lahko funkcijo izpiranja DropArt uporabite za polnjenje sifona Mariotte ter za čiščenje ali čiščenje mehanskega ventila.

9. korak: zagonski nalagalnik, ki se uporablja za ponovno utripanje PIC

Ta kratek videoposnetek prikazuje in razlaga delovanje zagonskega nalagalnika PIC, ki ga lahko uporabite za ponovno utripanje PIC prek USB-ja, pri čemer odpravlja potrebo po uporabi namenskega programerja PIC.

10. korak: Seznam delov DropArt

V prilogi je dokument z besedilom, ki navaja dele, ki sem jih uporabil za navodila

To je seznam delov, ki so potrebni za izdelavo projekta DropArt. Vsi deli enega so na voljo sami. Izjema je končni pokrovček za posodo za akrilno tekočino, ki sem ga 3D natisnil. Na ta korak sem pritrdil način končne kapice OD 36 mm iz akrilne cevi (format STL).

Aktivne komponente

PIC18F2550 mikrokrmilnik. Kot je priložen, je to neprogramiran del, zato ga je treba utripati z vdelano programsko opremo DropArt. Če imate ustreznega programerja, lahko to storite sami ali pa vam lahko pošljem vnaprej utripajoč del ali pa mi pošljete prazen del za utripanje

• Modri serijski LCD modul IIC 20x4 znakov
• Regulator napetosti 78L05
• Optoizolator AN25 ali podoben-2 odp
• Opto-triak MOC3020
• IRF9530 P-kanalni FET ali podoben
• Tiristor TLS106 SCR ali podoben
• LED 2 ugasne

Pasivne komponente

• Dioda 1N4001 (zaščita pred povratno polariteto)
• 100nf keramični kondenzatorji 3 izklopljeni
• 22uf 16v elektrolitski kondenzator ali podoben 2 izklop
• 22pf keramični kondenzatorji 2 izklopljeni
• 4MHz kristalni HC49/4H svinčeni
• SIL 8 -polno izolirano uporno omrežje 1.8K 2 off
• SIL 8 -polno omrežje skupnega upora 4.7k 1 off
• 470R 1/4W upor 1 izklop
• 10K 1/4 W upor 2 izklopljen

Priključki

• 2,5 mm vtičnica za montažo na ploščo
• Vtič/vtičnica za ohišje 2,5 mm
• 2,5 mm mono vtičnica (solenoid)
• 3,5 mm mono vtičnica 2 izklopljena (zaklop in bliskavica)
• USB tip B 90-stopinjska DIP ženska vtičnica
• Zatič glave 2,54 mm 4 smeri
• DIL 28pin obrnjena vtičnica IC
• DIL 6pin je izklopil vtičnico IC IC 3

Drugo

• 12cm x 8cm FR-4 prototipna plošča skozi luknjano
• Pritisnite, da naredite miniaturne gumbe skozi luknjo
• Stikalo rotacijskega dajalnika 2 bitno sivo kodirano
• Krmilni gumb za namestitev vrtljivega dajalnika

Mehanika

• Čista akrilna cev 36 mm OD 30 mm ID in dolžina 18 cm
• Končni pokrov (3D tisk) za namestitev akrilne cevi OD 36 mm
• Tip sifona Mariotte, ki se prilega sredini bung dolžine 16 cm
• Gumijasti čep velikosti 29 s sredinsko luknjo
• Bodeča cev rep 1/4”navoj x 4 mm obstaja odprtina
• BSPP ženska pregradna armatura s pritrdilno matico 1/4 palca
• Cevni nastavek 1/4 palca
• 12V DC 4W električni elektromagnetni ventil zrak/plin/voda/gorivo normalno zaprt 1/4inch dvosmerni

11. korak: Zaključek in misli

Zelo sem užival pri gradnji in izpopolnjevanju tega projekta. Moji projekti se skoraj vedno začnejo z istega izhodišča. Zanima me nekaj, kar lahko zahteva specializirano opremo. Ker sem našel in pogosto kupoval opremo, sem tako pogosto razočaran nad kakovostjo in funkcionalnostjo, nato pa se počutim prisiljen oblikovati in zgraditi lastno opremo, da bi ustrezno opravil delo. Tako je bilo res pri projektu DropArt.

Projekt DropArt mi zdaj omogoča izvajanje trkov kapljic tekočine s skoraj 100 -odstotno ponovljivostjo, tako da se lahko osredotočim na slike in ne na razočaranje ob posnetku več sto slik v upanju, da bom dobil nekaj trkov.

Te članke z navodili izdelujem in objavljam iz treh razlogov. Prvič, zelo rad izdelujem Instructable, saj ponuja način dokumentiranja projekta in deluje kot zaključek. Drugič, očitno upam, da bodo ljudje prebrali in uživali v članku, morda celo izvedeli kaj novega. In tretjič, nuditi pomoč in podporo vsakomur, ki želi imeti težave pri gradnji projekta. Vse svoje delovno življenje sem preživel kot inženir oblikovanja na področju elektronike in programske opreme; že od malih nog izjemno navdušen ljubitelj elektronike. Resnično rada pomagam drugim, ki bi morda želeli graditi zase, a potrebujejo le malo vodstva in podpore.

Priložene slike prikazujejo mojo nastavitev DropArt v moji delavnici.

Če potrebujete dodatne podrobnosti, nam pišite v komentar ali zasebno sporočilo.

Najlepša hvala, Dave