Thanh trượt điều khiển chuyển động cho đường ray tua nhanh thời gian: 10 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Tài liệu hướng dẫn này giải thích cách vận hành đường ray thời gian trôi đi bằng cách sử dụng động cơ bước được điều khiển bởi Arduino. Chúng tôi sẽ chủ yếu tập trung vào Bộ điều khiển chuyển động điều khiển động cơ bước giả sử bạn đã có thanh ray mà bạn muốn động cơ.

Ví dụ, khi tháo dỡ một chiếc máy, tôi tìm thấy hai thanh ray mà tôi có thể chuyển đổi thành đường ray thời gian trôi đi. Một đường ray sử dụng dây đai để dẫn động thanh trượt và đường ray kia dùng vít. Các hình ảnh trong hướng dẫn này cho thấy đường ray dẫn động bằng vít nhưng các nguyên tắc tương tự áp dụng cho đường ray dẫn động bằng dây đai. Chỉ có một số tham số yêu cầu thay đổi trong quá trình vận hành thử.

Bước 1: Nguyên tắc hoạt động:

Để chụp ảnh thời gian trôi đi, tôi sử dụng Máy đo khoảng cách có tên LRTimelapse Pro-Timer do Gunther Wegner thiết kế. Đây là một Máy đo khoảng cách mã nguồn mở chất lượng cao dành cho các nhiếp ảnh gia chụp ảnh thời gian trôi đi, macro và chiêm tinh mà bạn có thể tự xây dựng. Gunther, cảm ơn bạn vì công cụ tuyệt vời này mà bạn đã cung cấp cho cộng đồng thời gian trôi đi. (Để biết thêm thông tin, hãy xem lrtimelapse-pro-timer-free)

Tôi vừa thêm một số mã để điều khiển động cơ bước.

Nguyên tắc hoạt động: Time Lapse Rail hoạt động trên chế độ Slave. Phương pháp này khá đáng tin cậy. Có nghĩa là tôi đang sử dụng Máy đo khoảng cách hẹn giờ LRTimelapse để thiết lập số lần chụp và khoảng thời gian giữa các lần chụp. Máy đo khoảng thời gian gửi tín hiệu đến máy ảnh để kích hoạt màn trập. Sau khi chụp ảnh, Máy ảnh sẽ gửi tín hiệu trở lại bộ điều khiển chuyển động để di chuyển thanh trượt của thanh ray theo trình tự Di chuyển / Chụp / Di chuyển. Tín hiệu để bắt đầu trình tự đến từ đế gắn đèn flash của máy ảnh. Đèn flash của máy ảnh được đặt thành Đồng bộ màn sau, vì vậy tín hiệu được gửi trở lại bộ điều khiển chuyển động khi màn của máy ảnh đóng lại. Điều này có nghĩa là thanh trượt sẽ chỉ di chuyển khi cửa trập đóng, vì vậy sẽ hoạt động bất kể độ dài phơi sáng.

Vật chất: Cần có hai dây cáp từ bộ điều khiển chuyển động đến máy ảnh (dành riêng cho kiểu máy ảnh) 1) Cáp nhả màn trập cho máy ảnh có giắc cắm 2,5 mm và 2) Bộ chuyển đổi giày nóng có phích cắm vào dây cáp đồng bộ PC Flash với đầu cắm 3,5 giắc mm.

Bước 2: Ban điều khiển chuyển động

Phần cứng: Chuyển động của thanh trượt nhờ một vít kết nối với động cơ bước NEMA 17. Động cơ bước được điều khiển bởi EasyDriver được điều khiển bởi Arduino UNO. Để sử dụng bộ điều khiển với bộ nguồn khác (từ 9v đến 30v), tôi đã thêm một mô-đun cấp nguồn tương thích LM2596 DC-DC Arduino để điều chỉnh điện áp. Xem “Arduino Wiring. PDF” đính kèm.

Cáp nhả màn trập của máy ảnh được cắm vào bộ điều khiển bằng giắc cắm 2,5 mm. Giắc cắm được nối dây theo sơ đồ được tìm thấy trong “Bản phát hành màn trập. PDF” đính kèm. Cáp của bộ điều hợp giày nóng được cắm vào bộ điều khiển bằng giắc cắm 3,5 mm. Có hai kích thước khác nhau sẽ tránh cắm cáp vào sai cổng.

Bước 3: Mã Arduino

Trước khi viết mã, điều quan trọng là phải phân biệt giữa các hành động khác nhau mà bạn muốn đạt được. Arduino cho phép sử dụng những gì được gọi là void. Khoảng trống là một phần của chương trình (dòng mã) có thể được gọi bất kỳ lúc nào, khi và khi cần thiết. Vì vậy, có mỗi hành động trên một khoảng trống riêng biệt sẽ giữ cho mã được tổ chức và đơn giản hóa việc mã hóa.

Sketch Logics.pdf đính kèm hiển thị các hành động tôi muốn đạt được và logic đằng sau chúng.

Bước 4: Mã Arduino 1 - Vị trí đường sắt Home

Khoảng trống đầu tiên được sử dụng để đưa thanh ray đến vị trí Trang chủ khi khởi động bộ điều khiển.

Bộ điều khiển có công tắc chuyển đổi hướng. Khi khởi động, thanh trượt di chuyển theo hướng được chọn bởi công tắc bật tắt cho đến khi chạm vào công tắc hành trình ở cuối đường ray; sau đó nó di chuyển trở lại theo một khoảng cách do người dùng xác định (Đây là 0 hoặc giá trị tương ứng với đầu đối diện của thanh ray). Đây bây giờ là vị trí chính cho thanh trượt.

Khoảng trống này đã được kiểm tra bằng cách sử dụng mã được tìm thấy trong tệp đính kèm có tên BB_Stepper_Rail_ini.txt

Bước 5: Mã Arduino 2 - Nút nhấn chức năng kép

Khoảng trống thứ hai được sử dụng để di chuyển thanh trượt theo cách thủ công. Điều này hữu ích khi bạn thiết lập máy ảnh của mình trải dài trước khi bạn bắt đầu trình tự tua nhanh thời gian.

Bộ điều khiển có một nút nhấn với hai chức năng: 1) một lần nhấn ngắn (ít hơn một giây) sẽ di chuyển thanh trượt theo một số lượng xác định của người dùng. 2) một lực đẩy dài (hơn một giây) sẽ di chuyển thanh trượt đến giữa hoặc cuối đường ray. Cả hai chức năng đều gửi thanh trượt theo hướng được chọn bởi công tắc bật tắt.

Khoảng trống này đã được kiểm tra bằng cách sử dụng mã được tìm thấy trong tệp đính kèm có tên BB_Dual-function-push-button.txt

Bước 6: Mã Arduino 3 - Chế độ nô lệ

Khoảng trống thứ ba được sử dụng để di chuyển thanh trượt một lượng nhất định sau mỗi lần bắn. Đèn flash của máy ảnh cần cài đặt thành “màn sau”. Khi kết thúc cảnh chụp, tín hiệu đèn nháy sẽ được gửi từ đế gắn đèn nháy đến bộ điều khiển. Thao tác này bắt đầu trình tự và di chuyển thanh trượt theo một số lượng nhất định. Khoảng cách cho mỗi lần di chuyển được tính bằng cách chia chiều dài của thanh ray cho số lần chụp được chọn trong LRTimelapse Pro-Timer. Tuy nhiên, có thể xác định khoảng cách tối đa để tránh chuyển động nhanh khi số lượng ảnh chụp ít.

Khoảng trống này đã được kiểm tra bằng cách sử dụng mã được tìm thấy trong tệp đính kèm có tên là Slave mode.txt

Bước 7: Mã Arduino 4 - Quad Ramping

Khoảng trống thứ tư là một tùy chọn tăng tốc để di chuyển ra vào dễ dàng hơn. Nó có nghĩa là khoảng cách của mỗi lần di chuyển sẽ tăng dần lên đến giá trị đặt và ở cuối đường ray sẽ giảm theo cùng một cách. Kết quả là khi nhìn vào chuỗi thời gian trôi đi cuối cùng, chuyển động của máy ảnh tăng tốc độ ở đầu đường ray và giảm tốc độ ở đầu đường ray. Một đường cong gia tốc Quad điển hình được hiển thị trong hình đính kèm (nới lỏng vào và ra). Khoảng cách của đoạn đường dốc có thể được xác định.

Tôi đã thử nghiệm thuật toán trong Excel và đã thiết lập các đường cong tăng tốc và giảm tốc theo hình ảnh đính kèm. Khoảng trống này đã được kiểm tra bằng cách sử dụng mã được tìm thấy trong tệp đính kèm có tên là BB_Stepper_Quad-Ramping-math.txt

Lưu ý: Không được nhầm lẫn với phần tăng sóng quad này với phần tăng độ sáng Bulb khi độ dài phơi sáng thay đổi hoặc Tăng khoảng cách khi khoảng thời gian giữa các lần chụp bị thay đổi.

Bước 8: Mã Arduino 5 - Tích hợp với LRTimelapse Pro-Timer

LRTimelapse Pro-Timer là một Máy đo khoảng cách tự làm nguồn mở miễn phí dành cho các nhiếp ảnh gia chụp ảnh tua nhanh thời gian, macro và chiêm tinh được Gunther Wegner cung cấp cho cộng đồng nhiếp ảnh gia tua nhanh thời gian. Sau khi xây dựng một đơn vị cho máy ảnh của mình, tôi thấy nó tốt đến mức tôi bắt đầu nghĩ về cách điều khiển đường ray của mình với nó. LRTimelapse Pro-Timer 091_Logics.pdf đính kèm là một hướng dẫn ngắn chỉ dẫn cách điều hướng chương trình.

BB_Timelapse_Arduino-code.pdf đính kèm hiển thị cấu trúc của LRTimelapse Pro-Timer Free 0.91 và có màu xanh lục là các dòng mã tôi đã thêm để vận hành thanh trượt.

BB_LRTimelapse_091_VIS.zip chứa mã Arduino nếu bạn muốn thực hiện.

Tài liệu BB_LRTimer_Modif-Only.txt đính kèm liệt kê những bổ sung mà tôi đã thực hiện cho Pro-Timer. Việc tích hợp chúng vào các phiên bản Pro-Timer mới dễ dàng hơn khi Gunther cung cấp chúng.

Bước 9: Mã Arduino 6 - Giá trị của biến và cài đặt

Bước của vít có thể khác nhau hoặc nếu sử dụng đai, thì bước của đai và số răng trên puli cũng có thể khác nhau. Ngoài ra, số bước trên mỗi vòng quay của động cơ bước và chiều dài của thanh ray có thể khác nhau. Kết quả là số lượng các bước để băng qua chiều dài của đường ray thay đổi từ đường ray này sang đường ray khác.

Để điều chỉnh bộ điều khiển với các đường ray khác nhau, một số biến có thể được điều chỉnh trong chương trình:

• Tính số lượng các bước tương ứng với chiều dài của thanh ray giữa các công tắc hành trình. Nhập giá trị vào biến: long endPos (tức là giá trị này là 126000 cho thanh ray được điều khiển bằng vít được hiển thị trong hướng dẫn này)
• Để xem bố cục khung ở đầu, giữa và cuối đường ray khi sử dụng hiệu ứng kéo dài, tôi đã sử dụng tùy chọn đẩy dài bằng nút nhấn. Nhập số bước tương ứng với giữa thanh ray trong biến: long midPos (nghĩa là giá trị này là 63000 cho thanh ray được điều khiển bằng vít được hiển thị trong hướng dẫn này)
• Trong LRTimelapse Pro-Timer, bạn phải nhập số lượng ảnh bạn muốn chụp. Chương trình chia chiều dài của thanh ray cho số này. Nếu bạn chụp 400 bức ảnh và đường ray của bạn là 1m thì mỗi chuyển động của thanh trượt sẽ là 1000: 400 = 2,5 mm. Đối với 100 hình ảnh, giá trị sẽ là 10 mm. Đây là quá nhiều cho một lần di chuyển. Vì vậy, bạn có thể quyết định không sử dụng toàn bộ chiều dài của thanh ray. Nhập di chuyển tối đa được phép vào biến: const int maxLength (tức là giá trị này là 500 cho thanh ray được điều khiển bằng vít được hiển thị trong hướng dẫn này)
• Khi nhấn nút ấn chưa đầy một giây, nó sẽ di chuyển thanh trượt theo một khoảng cách nhất định có thể được đặt trong biến: int inchMoveval (tức là giá trị này là 400 đối với thanh ray được điều khiển bằng vít được hiển thị trong hướng dẫn này)
• Quad Ramping cho phép dễ dàng ra vào dễ dàng. Bạn có thể quyết định khoảng cách mà đoạn đường dốc sẽ kéo dài ở đầu và cuối đường ray. Giá trị này được nhập dưới dạng phần trăm chiều dài của thanh ray trong tỷ lệ biến: float (tức là 0,2 = 20% chiều dài của thanh ray)

Bước 10: Vài lời về đường sắt

Đường ray dài một mét. Nó được làm bằng một thanh trượt mang tuyến tính chịu tải nặng được bắt vít vào một thanh đùn nhôm có rãnh. Tôi đã mua thanh đùn và các phụ kiện từ RS.com (xem ảnh rs items-j.webp

Kéo dài: Đầu bi của chân máy (như hình đính kèm) được gắn trên thanh trượt. Một cánh tay nhỏ kết nối đầu với vít. Nếu bạn di chuyển vít ra khỏi thanh ray ở một phía, bạn sẽ có một góc giữa vít và thanh ray. Khi thanh trượt di chuyển dọc theo đường ray, nó tạo ra chuyển động quay của đầu bi. Nếu bạn không muốn kéo dài, hãy giữ vít song song với đường ray.

Bộ điều khiển được gắn trên thanh trượt. Tôi đã chọn tùy chọn đó - thay vì bộ điều khiển ở một đầu của thanh ray - để tránh nhiều dây cáp chạy dọc theo thanh ray. Tôi chỉ có một cáp giữa bộ nguồn và bộ điều khiển. Tất cả các dây cáp khác, động cơ bước, công tắc hành trình, cáp màn trập đến máy ảnh và cáp Đồng bộ từ máy ảnh đều di chuyển cùng với bộ điều khiển.

Vít so với Đai: Để chụp ảnh thời gian trôi đi, cả hai thiết kế đều hoạt động tốt. Dây đai cho phép chuyển động nhanh hơn so với trục vít, đây có thể là một lợi thế trong trường hợp bạn muốn biến thanh ray thành thanh trượt video. Một ưu điểm của thiết kế vít là khi bạn đặt thanh ray thẳng đứng hoặc nghiêng một góc, trong trường hợp bị cắt điện, thanh trượt vẫn nằm yên và không bị rơi. Tôi thực sự khuyên bạn nên cẩn thận khi bạn làm điều tương tự với thanh ray truyền động bằng dây đai, trong trường hợp bị cắt điện hoặc nếu hết điện, máy ảnh sẽ tự trượt xuống đáy của thanh ray!