DropArt - Máy cắt ảnh hai lần thả chính xác: 11 bước (với Hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Xin chào tất cả, Trong tài liệu hướng dẫn này, tôi trình bày thiết kế của mình cho một máy va chạm hai giọt chất lỏng được điều khiển bằng máy tính. Trước khi chúng ta bắt đầu vào các chi tiết thiết kế, tôi nghĩ nên giải thích chính xác mục đích của thiết kế là gì.

Một nhánh vui nhộn, thú vị và đẹp mắt của nhiếp ảnh liên quan đến việc chụp ảnh các giọt chất lỏng khi chúng va vào một vũng chất lỏng tương tự. Điều này tự nó có thể tạo ra những hình ảnh thú vị. Để có được một số hình ảnh thực sự tuyệt vời, chúng ta cần phải va chạm hai giọt chất lỏng. Vì vậy, giọt đầu tiên chạm vào vũng chất lỏng và tạo ra cái mà tôi gọi là 'vòi phun lên', nó sẽ bốc lên từ bể ngay phía trên nơi mà giọt đầu tiên tác động. Giờ đây, một giọt thứ hai, được tính giờ chính xác, chạm vào đỉnh của 'vòi phun' làm nổ chất lỏng ra bên ngoài để tạo ra một số hình dạng tuyệt vời và độc đáo.

Mục đích của thiết kế DropArt của tôi là cung cấp các tính năng sau:

• Để giải phóng một giọt chất lỏng có kích thước lặp lại
• Để giải phóng giọt chất lỏng thứ hai với kích thước lặp lại và thời gian chính xác đối với giọt đầu tiên
• Cách điều khiển màn trập máy ảnh để chụp va chạm rơi
• Cách điều khiển đầu đèn flash để đóng băng va chạm vào một thời điểm chính xác
• Cung cấp bộ điều khiển độc lập thân thiện với người dùng, cung cấp khả năng điều khiển tất cả các thông số và nhiều cấu hình
• Để cung cấp giao diện người dùng dựa trên Windows thân thiện với người dùng hoặc GUI được kết nối qua USB
• Cung cấp bộ nạp khởi động để hỗ trợ quá trình flash lại chương trình cơ sở qua USB

Cũng cần có sự bảo vệ thích hợp giữa bo mạch điều khiển và các thiết bị máy ảnh và đèn flash kèm theo.

Bước 1: Trước tiên, hãy xem một số kết quả…

Trước khi đi vào chi tiết thiết kế, trước tiên chúng ta hãy xem một số kết quả từ dự án DropArt. Nếu bạn, với tư cách là một độc giả, thích kết quả, bạn có thể muốn xem xét thêm về thiết kế và có thể có một vết nứt trong việc tự xây dựng một thiết kế mà tôi sẽ cung cấp hỗ trợ.

Các khía cạnh quan trọng đối với chụp ảnh DropArt

Cần lưu ý rằng để có kết quả tốt nhất, máy ảnh được đặt ở chế độ B (hoặc bóng đèn). Điều này có nghĩa là miễn là màn trập được ấn xuống, màn trập vẫn mở. Đây là chế độ tôi thấy hoạt động tốt nhất để chụp ảnh DropArt. Nó thực sự là đèn flash ghi lại khoảnh khắc chứ không phải màn trập của máy ảnh. Để đạt được thời lượng flash ngắn, công suất đầu ra của đèn flash phải được giữ ở mức tối thiểu. Tôi có xu hướng sử dụng hai đèn flash nhỏ được đặt thành công suất đầu ra thấp thủ công (xem hình ảnh trong phần kết luận). Một bộ đèn flash được ghép nối với bộ điều khiển DropArt và được bắn qua cáp. Đầu đèn flash thứ hai được chế tạo theo phương pháp quang học so với đầu tiên.

Khi chúng ta đang ở chế độ B, ánh sáng xung quanh dư thừa sẽ gây ra hiện tượng nhòe ảnh. Do đó, chụp ảnh thả nên được thực hiện trong điều kiện ánh sáng dịu - ánh sáng vừa đủ để có thể nhìn thấy bạn đang làm gì. Tôi thường chụp ảnh ở khoảng f11 và do đó các hiệu ứng do ánh sáng xung quanh được giảm thiểu.

Kỹ thuật cơ bản và thiết lập

Cần lưu ý rằng mọi thiết lập sẽ khác nhau một chút và bạn cần phải kiên nhẫn và có phương pháp Sau khi va chạm hai giọt cơ bản, bạn sẽ thấy kết quả gần như có thể lặp lại 100%. Đối với thiết lập cơ bản bên dưới, tôi đã sử dụng nước máy có màu thực phẩm màu đỏ. Dụng cụ phân phối giọt cao hơn bể chứa chất lỏng khoảng 25cm.

Đảm bảo rằng xi phông Mariotte được lọc sạch chất lỏng bằng cách sử dụng tính năng lọc (xem ví dụ video) và cũng đảm bảo mực chất lỏng không giảm xuống dưới đáy của xi phông Mariotte.

• Đầu tiên hãy bắt đầu với một lần thả kích thước 35ms
• Đặt độ trễ màn trập thành 100ms
• Đặt độ trễ của đèn flash thành 150ms
• Tăng độ trễ của đèn flash theo gia số + 10ms cho đến khi bạn thấy giọt xuất hiện ở đầu khung hình
• Bây giờ bạn có thể tăng độ trễ của đèn flash thông qua toàn bộ chuỗi thả
• Tiếp tục tăng độ trễ của đèn flash cho đến khi bạn có một vòi thả lên đầy đủ
• Bây giờ thêm kích thước giọt thứ hai 35ms và độ trễ khoảng 150ms
• Điều chỉnh độ trễ thả hai theo gia số +/- 10ms cho đến khi nó xuất hiện ở đầu khung phía trên vòi thả lên đầu tiên
• Điều chỉnh độ trễ hai giọt cho đến khi giọt thứ hai va chạm với vòi lên từ giọt đầu tiên

Bây giờ bạn có một va chạm cơ bản xảy ra, bạn có thể chơi với các cài đặt để có được hiệu ứng bạn muốn.

Các chất lỏng có tỷ trọng khác nhau sẽ yêu cầu các cài đặt khác nhau nhưng bạn có thể lưu trữ chúng trong các cấu hình khác nhau.

Bước 2: Video tua nhanh thời gian về những giọt liên tiếp

Ở đây tôi trình bày một video - đây là một loạt các giọt liên tiếp riêng biệt được chụp dưới dạng ảnh tĩnh với khoảng thời gian flash tăng dần 10ms hoặc 5ms để đóng băng chuyển động. Sau đó, tôi đã ghép các hình ảnh tĩnh thu được lại với nhau để tạo ra một hình ảnh động ngắn về cuộc đời của một giọt nước và va chạm tiếp theo với một giọt thứ hai.

Bước 3: Bộ phân phối giọt cơ học DropArt

Có thể cho rằng phần quan trọng nhất của dự án DropArt là bộ phân phối giọt cơ học. Phần thiết kế này rất quan trọng để đảm bảo kích thước rơi đều đặn nhất quán.

Trái tim của thiết kế là một van cơ học được mở và đóng bằng cách sử dụng một lò xo 12v được tải thường đóng solonoid. Solonoid này được điều khiển chính xác bằng cách sử dụng bảng điều khiển dựa trên bộ vi xử lý.

Bình chất lỏng là ống acrylic ID 36mm OD, 30mm. Để đậy nắp ống, tôi đã in 3D trong HIPS một nắp cuối được thiết kế để chấp nhận các phụ kiện ống tiêu chuẩn 1/4 inch (xem hình ảnh). Các giọt được phân phối từ đuôi ống thép gai - cũng là sợi chỉ 1/4 inch.

Phần trên của ống acrylic được bịt kín bằng một miếng gỗ cao su kích thước 29. Nắp cao su được cung cấp với một lỗ ở giữa mà tôi đã lắp một ống nhựa để tạo ra một xi phông Mariotte (xem phần cụ thể về xi phông Mariotte).

Solonoid được bao bọc trong một hộp nhựa nhỏ và được kết nối với ổ cắm điện bên ngoài.

Bước 4: Tổng quan và thiết kế bảng điều khiển DropArt

Trong phần này, tôi trình bày một đoạn video ngắn giới thiệu tổng quan về bảng điều khiển nguyên mẫu DropArt và cấu tạo của nó.

Bước 5: Sơ đồ bảng điều khiển DropArt

Hình ảnh ở đây cho thấy sơ đồ bảng điều khiển điều khiển. Chúng ta có thể thấy rằng bằng cách sử dụng bộ vi điều khiển PIC mạnh mẽ, sơ đồ tương đối đơn giản.

Bạn có thể tải xuống giản đồ tại đây:

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

LƯU Ý: trong video bộ điều chỉnh điện áp được sử dụng là loại 78L05 nhỏ. Tôi đề nghị bất cứ ai xây dựng thiết kế này sử dụng 7805 lớn hơn trong gói TO220

Bước 6: DropArt - Trên thực tế đang sử dụng hệ thống

Trong phần này, tôi trình bày một video hướng dẫn chi tiết cách thực sự sử dụng hệ thống điều khiển DropArt. Video bao gồm việc sử dụng phần cứng độc lập và cả giao diện người dùng hoặc GUI dựa trên Windows.

Bước 7: DropArt - Kiểm tra độ chính xác và độ lặp lại

Trong bước này, tôi cố gắng mô tả hai chuỗi thả và minh họa độ chính xác về thời gian của dự án DropArt.

Các vạch của máy hiện sóng nằm ngang 50ms / vạch.

Ban đầu, hãy xem xét hình ảnh thứ hai trong số hai hình ảnh. Đây là một dấu vết rất đơn giản từ máy hiện sóng của tôi hiển thị dấu tích 1ms cơ bản tạo thành cơ sở thời gian cho tất cả thời gian của dự án. Dấu tích này được tạo ra trong bộ vi xử lý PIC bằng cách sử dụng bộ đếm thời gian phần cứng nhúng được lập trình để tạo ngắt tại một thời điểm chính xác. Sử dụng cơ sở thời gian này, kích thước giọt nước, độ trễ giữa các lần thả, độ trễ màn trập và độ trễ đèn flash có thể được điều chỉnh rất chính xác, tạo ra kết quả rất có thể lặp lại.

Bây giờ hãy xem xét hình ảnh đầu tiên trong số hai hình ảnh:

Dấu vết màu xanh lam ở giữa cho thấy một bản phát hành hai giọt. Mỗi lần thả có khoảng thời gian kích thước là 50ms và độ trễ 2 lần thả là 150ms

Dấu vết màu hồng dưới cùng là ngọn lửa flash với độ trễ 300ms sau khi thả 1 lần thả và thời gian giữ là 30ms

Dấu vết màu vàng trên cùng cho thấy việc nhả cửa trập. Điều này có độ trễ được lập trình là 200ms. Tuy nhiên, giả sử máy ảnh có độ trễ màn trập là 100ms nên việc nhả cửa trập sớm hơn 100ms so với lập trình. Cửa trập vẫn mở trong suốt thời gian của trình tự (chế độ máy ảnh B). Cửa trập được đóng lại sau khi hết thời gian đèn flash 30ms.

Bước 8: Mariotte Syphon - Giải thích

Một khía cạnh rất quan trọng của thiết kế là làm thế nào để kiểm soát áp suất chất lỏng ở đầu vào van. Khi mức chất lỏng trong bình chứa giảm xuống, áp suất ở đầu vào van giảm, do đó tốc độ dòng chảy của chất lỏng cũng giảm theo. Kích thước giọt trong bất kỳ thời điểm nhất định nào mà van mở sẽ giảm khi mực nước chứa giảm. Điều này làm cho việc kiểm soát va chạm rơi trở nên năng động và phụ thuộc vào mức chất lỏng. Video ở bước này giải thích cách giải quyết vấn đề này.

Đoạn video rất ngắn thứ hai cho thấy cách sử dụng tính năng tẩy DropArt để làm sạch xi phông Mariotte cũng như tẩy rửa hoặc làm sạch van cơ học.

Bước 9: Bộ nạp khởi động được sử dụng để nhấp nháy lại PIC

Video ngắn này trình bày và giải thích hoạt động của bộ nạp khởi động PIC có thể được sử dụng để flash lại PIC qua USB, phủ nhận nhu cầu sử dụng bộ lập trình PIC chuyên dụng.

Bước 10: Danh sách các bộ phận DropArt

Đính kèm là một tài liệu word liệt kê các phần tôi đã sử dụng cho phần hướng dẫn

Đây là danh sách các phần cần thiết để xây dựng dự án DropArt. Tất cả các thanh bộ phận một có sẵn tự. Ngoại lệ cho điều này là nắp cuối cho bình chất lỏng acrylic mà tôi đã in 3D. Tôi đã gắn ống acrylic OD 36mm nắp cuối modeI (định dạng STL) vào bước này.

Các thành phần hoạt động

Vi điều khiển PIC18F2550. Như được cung cấp, đây là một phần không được lập trình nên cần phải được cài đặt bằng firmware DropArt. Nếu bạn có một lập trình viên phù hợp, bạn có thể tự làm việc này, hoặc tôi có thể gửi cho bạn một phần flash trước hoặc bạn có thể gửi cho tôi một phần trống để flash

• Mô-đun LCD IIC 20x4 ký tự nối tiếp màu xanh lam
• Bộ điều chỉnh điện áp 78L05
• Bộ cách ly quang AN25 hoặc tương tự - 2 tắt
• MOC3020 opto-triac
• IRF9530 P-channel FET hoặc tương tự
• TLS106 SCR Thyristor hoặc tương tự
• Đèn LED 2 tắt

Thành phần thụ động

• 1N4001 diode (bảo vệ phân cực ngược)
• Tụ gốm 100nf 3 tắt
• Tụ điện 22uf 16v hoặc tương tự 2 tắt
• Tụ gốm 22pf 2 tắt
• 4MHz pha lê HC49 / 4H được dẫn
• Mạng điện trở cách ly SIL 8 chân 1.8K 2 tắt
• Mạng điện trở chung 8 chân SIL 4,7k 1 tắt
• Điện trở 470R 1 / 4W 1 tắt
• 10K 1 / 4W điện trở 2 tắt

Kết nối

• Ổ cắm điện gắn bảng 2,5mm
• Ổ cắm / phích cắm điện gắn khung 2,5mm
• Ổ cắm giắc cắm đơn 2,5mm (điện từ)
• Giắc cắm đơn 3.5mm tắt 2 (màn trập và đèn flash)
• Ổ cắm nữ DIP 90 độ USB loại B
• Đầu ghim 2,54mm 4 chiều
• Ổ cắm IC chân cắm DIL 28pin
• DIL 6pin đã tắt chân cắm IC ổ cắm 3

Khác

• Bảng tạo mẫu 12cm x 8cm FR-4 qua lỗ mạ
• Nhấn để thực hiện các nút thu nhỏ lỗ
• Công tắc bộ mã hóa quay 2 bit Mã hóa màu xám
• Núm điều khiển để phù hợp với bộ mã hóa quay

Cơ học

• Ống acrylic rõ ràng 36mm OD 30mm ID và dài 18cm
• Nắp cuối (in 3D) để vừa với ống acrylic OD 36mm
• Loại siphon Mariotte để phù hợp với tâm nhà gỗ dài 16cm
• Kích thước bung cao su 29 với lỗ trung tâm
• Đuôi ống thép gai 1/4”ren x 4mm tồn tại khẩu độ
• BSPP phụ kiện vách ngăn với đai ốc cố định 1/4 inch
• Núm vú thùng 1/4 inch
• Van điện từ 12V DC 4W không khí / khí / nước / nhiên liệu thường đóng 1/4 inch hai chiều

Bước 11: Kết luận và suy nghĩ

Tôi thực sự rất thích xây dựng và hoàn thiện dự án này. Các dự án của tôi hầu như luôn bắt đầu từ cùng một điểm xuất phát. Tôi trở nên quan tâm đến một cái gì đó có thể yêu cầu thiết bị chuyên dụng. Sau khi tìm thấy và thường xuyên mua thiết bị, tôi thường thất vọng về chất lượng và chức năng và sau đó cảm thấy buộc phải thiết kế và chế tạo thiết bị của riêng mình để thực hiện công việc được yêu cầu một cách chính xác. Đây thực sự là trường hợp của dự án DropArt.

Dự án DropArt hiện cho phép tôi thực hiện va chạm giọt chất lỏng với độ lặp lại gần 100% để tôi có thể tập trung vào hình ảnh hơn là sự thất vọng khi chụp hàng trăm hình ảnh với hy vọng nhận được một vài va chạm rơi.

Tôi sản xuất và đăng các bài viết có thể hướng dẫn này vì ba lý do. Thứ nhất, tôi thực sự thích sản xuất Có thể hướng dẫn vì nó cung cấp một cách để ghi lại dự án và hoạt động như kết thúc. Thứ hai, tôi hy vọng rằng mọi người sẽ đọc và thích bài viết, thậm chí có thể học được điều gì đó mới. Và thứ ba, cung cấp sự giúp đỡ và hỗ trợ cho bất kỳ ai muốn có một vết nứt trong quá trình xây dựng dự án. Tôi đã dành toàn bộ cuộc đời làm việc của mình với tư cách là một kỹ sư thiết kế trong lĩnh vực điện tử và phần mềm; ngay từ khi còn nhỏ, một người đặc biệt thích đồ điện tử. Tôi thực sự thích giúp đỡ những người khác, những người có thể muốn xây dựng cho chính họ nhưng chỉ cần một chút hướng dẫn và hỗ trợ.

Hình ảnh đính kèm cho thấy thiết lập DropArt của tôi trong hội thảo của tôi.

Vui lòng bình luận hoặc nhắn tin riêng nếu bạn cần thêm bất kỳ chi tiết nào.

Cảm ơn nhiều, Dave