Máy ảnh tia hồng ngoại chéo / Kích hoạt đèn flash: 5 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

Thiết bị này sẽ kích hoạt một máy ảnh hoặc bộ đèn flash để tự động chụp ảnh khi một đối tượng (mục tiêu) đi vào một vị trí cụ thể. Nó sử dụng hai chùm ánh sáng hồng ngoại bắt chéo nhau để phát hiện sự hiện diện của mục tiêu và đóng một rơle chuyển máy ảnh hoặc đèn flash. Thời gian phản hồi khoảng 2 ms từ khi phát hiện đến khi đóng rơ le, vì vậy nếu máy ảnh của bạn không có độ trễ cửa trập lâu, nó sẽ chụp được ngay cả những mục tiêu chuyển động nhanh.

Phần quang học của thiết bị bao gồm hai đèn LED IR và hai IC quang học Sharp IS471FE (OPIC). Các vi mạch quang học được tích hợp bộ điều biến LED và bộ dò đồng bộ, vì vậy chúng sẽ không nhìn thấy ánh sáng từ các đèn LED của nhau. Các đầu ra từ OPIC được kết nối với bộ vi điều khiển PIC 8 chân xử lý thông dịch tín hiệu đầu vào và điều khiển rơ le và một đèn LED hiển thị cho biết chế độ hoạt động. Mặc dù có 11 chế độ hoạt động, bộ điều khiển có giao diện người dùng rất đơn giản bao gồm công tắc nút bấm và đèn LED. Bật nguồn nếu các chùm sáng được căn chỉnh chính xác và không bị đứt đoạn, đèn LED sáng liên tục trong 1 giây sau đó chuyển sang màu tối để cho biết thiết bị đã sẵn sàng hoạt động ở chế độ liên tục. Ở chế độ đó, rơle sẽ đóng và vẫn đóng và đèn LED sẽ sáng miễn là cả hai chùm tia hồng ngoại đều bị ngắt. Thiết bị hiện đã sẵn sàng để kết nối với máy ảnh của bạn. Với một số mục tiêu, bạn có thể muốn chụp nhiều ảnh khi mục tiêu phá vỡ chùm tia hồng ngoại. Tôi đã bao gồm một chức năng đo khoảng cách cơ bản trong bộ điều khiển để cho phép các máy ảnh không có chế độ chụp nhanh tích hợp có thể chụp nhiều ảnh miễn là các chùm tia hồng ngoại bị gián đoạn. Nhấn nút chọn chế độ một lần sẽ đưa bộ điều khiển ra khỏi chế độ liên tục và đặt nó ở chế độ xung. Đèn LED sẽ nhấp nháy một lần để báo rằng rơ le sẽ đóng 1 lần mỗi giây. Một số máy ảnh nhanh hơn nên việc nhấn nút một lần nữa sẽ di chuyển lên đến 2 xung mỗi giây. Bằng cách nhấn nút liên tục, tốc độ sẽ tăng từ 1 pps đến 10 pps, mỗi lần nhấp nháy đèn LED để chỉ ra tần số xung. Giữ nút trong 2,3 giây sẽ đặt lại thiết bị và đưa bạn trở lại chế độ liên tục.

Bước 1: Thu thập các bộ phận điện tử

Dưới đây là danh sách các bộ phận cho các công cụ điện tử.

Tất cả các thiết bị điện tử có thể được lấy từ Digikey hoặc các nguồn khác. Bạn cũng sẽ cần nhiều loại dây có màu sắc khác nhau. Bạn sẽ cần có khả năng lập trình vi điều khiển PIC- PICKit2 hoặc ICD-2 hoặc bất kỳ lập trình viên nào trong số hàng trăm lập trình viên khác có thể thực hiện công việc này. Một lập trình viên phù hợp sẽ có giá khoảng 20 đô la, nhưng khi bạn có nó, bạn sẽ tìm thấy tất cả các loại dự án có thể sử dụng vi điều khiển và sẽ được sử dụng rất nhiều. Khi tôi mua PICKit2 từ digikey, tôi đã đặt hàng một gói phụ kiện gồm năm chip PIC10F206 với bộ điều hợp DIP 8 chân. IC nằm trong một gói SOT23 nhỏ, rất tốt nếu bạn định tạo một PCB nhưng khá vô dụng đối với các dự án xây dựng một lần và một lần. 10F206 cũng có sẵn trong một gói DIP 8 chân - Tôi khuyên bạn nên sử dụng nó. Tôi chưa cung cấp thông tin bố trí PCB cho bộ điều khiển ở đây vì tôi không sử dụng PCB. Mạch đơn giản đến mức có vẻ ngớ ngẩn khi tạo ra một PCB cho nó. Chỉ có 4 bộ phận trên bảng - rơ le, uC, nắp bỏ qua và một điện trở. Mạch yêu cầu ít bộ phận hơn mạch chip bộ định thời 555. Chỉ cần cắt một số tấm ván mỏng để vừa với bất kỳ chiếc hộp nào bạn đang sử dụng và buộc dây mọi thứ lên. Sẽ mất tất cả 30 phút để bắt đầu kết thúc. Các mạch quang học khá đơn giản - một IC, một nắp và một đèn LED. LED và IC quang học đi vào các góc đối diện theo đường chéo của khung ống, vì vậy bạn sẽ cần một loạt dây màu. Tôi đã "lắp ráp" vi mạch và tụ điện trên các mảnh nhỏ của bảng mạch lỗ vừa với phích cắm nắp cho các phụ kiện khuỷu tay PVC trong khung - xem ảnh ở trang tiếp theo.

Bước 2: Chương trình

PIC10F206 là một bộ phận thực sự đơn giản - không có ngắt và chỉ có ngăn xếp 2 cấp, vì vậy bạn không thể thực hiện bất kỳ chương trình con lồng nhau nào - kết quả là bạn sẽ thấy việc sử dụng tự do goto trong chương trình. Con chip này đang chạy ở tốc độ 4 MHz sử dụng bộ dao động RC bên trong nên nó thực hiện lệnh 1M mỗi giây. Khi một vật thể phá vỡ các chùm tia hồng ngoại, các chip IS471 trụ 400 chúng ta phải thay đổi trạng thái. Từ đó uC chỉ cần vài micro giây để phát hiện sự thay đổi và ra lệnh đóng rơ le. Rơ le mất khoảng 1,5 ms để đóng, dẫn đến tổng độ trễ khoảng 2 ms từ chùm tia bị hỏng đến khi rơ le đóng. Tôi đã phát triển chip chương trình sử dụng MPLAB. Nó là trình lắp ráp / IDE miễn phí của Microchip Tech. Tôi cũng đã sử dụng bản sao ICD2 của Trung Quốc (khoảng $ 50 trên ebay) để thực sự lập trình vi mạch. Tôi cần sử dụng nhiều vòng lặp trễ nên tôi đã root xung quanh trên web và tìm thấy một chương trình có tên PICLoops tại đây: https://www.mnsi.net/~boucher/picloops.htmlPICLoops tự động tạo mã lắp ráp vòng lặp thời gian cho bạn nếu bạn cho nó biết uC bạn đang sử dụng và tốc độ đồng hồ. Sau đó, tôi gặp phải một chương trình trực tuyến tương tự tại đây: https://www.piclist.com/techref/piclist/codegen/delay.htm Chương trình thứ hai sẽ tạo ra độ trễ chính xác đến một chu kỳ đồng hồ duy nhất trong đó PICLoops không khá chính xác. Ứng dụng này cũng tốt vì thời gian không quan trọng và dù sao thì uC cũng đang chạy trên bộ tạo dao động RC. Công tắc chế độ hoạt động bằng cách giữ số lần nhấn nút đang chạy. Mỗi lần nhấn nút, độ trễ giữa các xung tới rơ le được rút ngắn đủ để tần số xung bước ra 1 Hz. Phần lớn nhất của mã là các độ trễ khác nhau được sử dụng bởi các chế độ xung. Khi bạn thay đổi chế độ xung, đèn LED sẽ nhấp nháy để cho biết chế độ mới. Bạn có thể biết tần số xung mới là bao nhiêu bằng cách đếm số lần nhấp nháy của đèn LED- 4 lần có nghĩa là 4 Hz, v.v. Đèn nháy của đèn LED đã được hẹn giờ đủ chậm để bạn có thể đếm chúng. Nếu thiết bị đang ở chế độ xung 10 Hz, việc nhấn nút một lần nữa sẽ đưa bạn trở lại chế độ liên tục. Nếu bộ hẹn giờ không được đặt lại trước khi nó bị tràn, uC sẽ tự đặt lại. Đó là lý do tại sao giữ nút chế độ trong 2,3 giây khiến uC đặt lại về chế độ liên tục. Khi bạn nhấn nút, uC sẽ đợi bạn nhả nó ra trước khi làm bất cứ điều gì. Một trong những điều đầu tiên nó làm sau khi bạn thả nó ra là đặt lại bộ đếm thời gian của watch-dog. Nếu bạn không nhả nút, bộ đếm thời gian watch-dog sẽ tràn và khởi động lại chương trình ở chế độ liên tục. Tôi đã đính kèm tệp danh sách lắp ráp cho những người tò mò và tệp.hex cho những người chỉ muốn ghi chip và được thực hiện với nó. Tôi hoan nghênh mọi lời chỉ trích về kỹ thuật lập trình của tôi từ bất kỳ chuyên gia lắp ráp PIC nào ngoài đó. Lưu ý- rơ le đóng trong 25 ms khi nó hoạt động ở chế độ xung. Một số máy ảnh có thể yêu cầu xung dài hơn. Độ trễ đó được đặt trong dòng có nội dung "độ trễ cuộc gọi25" ở gần đầu phần rlypuls của mã. Nếu 25 ms quá ngắn đối với máy ảnh của bạn, hãy thay đổi dòng đó thành "cuộc gọi delay50", sau đó thay đổi dòng có nội dung "call delay75" thành "call delay50". Điều đó sẽ làm tăng thời gian xung lên 50 ms và vẫn giữ tất cả các tần số xung ở các bước thậm chí 1 Hz. Chương trình chỉ chiếm 173 byte trong số 512 byte có sẵn trong chip, vì vậy bạn có thể thêm tất cả các loại chức năng cho điều này nếu bạn mong muốn, mặc dù giao diện người dùng sẽ có một số hạn chế.

Bước 3: Thi công cơ khí

Ban đầu, tôi đã cố gắng tạo ra thứ này với một đường ống 3 foot vuông 1/2 "nhưng thấy rằng gần như không thể giữ cho các dầm thẳng hàng. Khoảng cách quá lớn và ống quá linh hoạt để duy trì sự liên kết dầm. Tôi đã chuyển sang 3 / Ống 4 "và một hình vuông 2 foot và bây giờ tất cả đều được căn chỉnh khá tốt. Tôi đã sử dụng hầu hết ống 1/2 "để làm súng thổi marshmallow cho con trai tôi, Alex và một số người bạn lưu manh của nó.

Bạn sẽ cần ống 3/4 "cho khung chính và 1/2" cho ống nâng thẳng đứng chứa IC quang và đèn LED. Bạn có thể nhận được khuỷu tay 3/4 "có kết nối bên ren 1/2", vì vậy hãy mua một số bộ điều hợp ren 1/2 ". Triết lý của tôi về việc xử lý các dự án ống PVC là mua quá nhiều phụ kiện và đường ống và trả lại những gì bạn không cần khi dự án hoàn thành. Điều đó giúp giảm thiểu những chuyến đi bực bội đến cửa hàng chỉ với giá 0,30 đô la duy nhất. Bạn sẽ cần một loạt dây màu khác nhau để kết nối tất cả những thứ này - các đèn LED và IC của chúng cách nhau khoảng 6 feet của đường ống. Bạn sẽ muốn làm cho dây dài thêm để cho phép lắp ráp và tháo rời mọi thứ để khắc phục sự cố. Màu sắc khác nhau sẽ giúp bạn giữ thẳng những gì kết nối với những gì. Điều đầu tiên tôi làm là khoan lỗ trên nắp và gắn đèn LED. Tôi đã gắn thêm các sợi dây dài và sử dụng dây co nhiệt ở các dây dẫn của đèn LED để cách nhiệt. Tôi lắp ráp khung ống một cách lỏng lẻo để có thể kéo nó ra một cách dễ dàng và luồn dây qua ống. Tiếp theo, gắn các chip IS471 và nắp lên lỗ cắt ván để vừa với lỗ mở ở nắp cuối. Khoan ah ole vào nắp và lắp một đoạn ống đồng 1/4 "(hoặc bất cứ thứ gì bạn có xung quanh). Hãy chắc chắn rằng bạn biết phía nào của IS471 là phía đầu thu! Bạn muốn nó đối diện với đèn LED của bạn, không phải nắp bỏ qua! Gắn dây vào bảng mạch IC- sẽ có tổng cộng năm kết nối- Vcc, Gnd, Out và LED. Dây thứ năm kết nối cực dương của đèn LED với Vcc. Quyết định vị trí bạn muốn đặt đầu nối trên khung ống và đảm bảo các dây dẫn đến IC đủ dài để chạm tới nó. Gắn kết nối, chạy dây, hàn tất cả lại với nhau và bạn đã sẵn sàng sử dụng. Đừng quên hàn dây nối đất vào vỏ của đầu nối. Nó sẽ giúp bảo vệ mọi thứ khỏi tĩnh điện. Sau khi hoàn thành tất cả hệ thống dây, hãy dùng vồ đập chặt ống lại với nhau. Bạn không cần dùng keo, và nếu bạn dán ống lại với nhau, bạn sẽ không thể tháo rời để khắc phục sự cố sau này. Nếu bạn muốn kết cấu chắc chắn hơn, hãy vặn vít qua từng mối nối sau khi đập chúng lại với nhau. Khi bộ điều khiển được lắp ráp, bạn sẽ phải căn chỉnh các dầm. Rơ le sẽ chỉ đóng khi CẢ HAI chùm tia hồng ngoại bị ngắt / lệch. Đầu ra của OPIC thường ở mức thấp, khi chúng có thể nhìn thấy nguồn sáng của chúng và tăng cao khi chùm tia bị ngắt. Vì vậy việc căn chỉnh các chùm tia được thực hiện như sau: 1) Kết nối khung quang học với bộ điều khiển. 2) Bật nguồn. Đèn LED sẽ sáng và vẫn sáng trừ khi bạn gặp may mắn. Đầu tiên, nó sáng để báo chế độ liên tục, sau đó nó vẫn sáng vì các chùm tia không thẳng hàng. Nếu đèn LED tắt, điều đó có nghĩa là ít nhất một chùm sáng được căn chỉnh. 3) Giả sử rằng đèn LED sáng, nó chỉ ra rằng cả hai chùm sáng đều bị lệch. Chặn một chùm bằng một mảnh băng hoặc giấy. 4) Căn chỉnh đèn LED cũng như bạn có thể bằng cách vặn đầu để hướng nó về phía đối diện theo đường chéo OPIC. 5) Bây giờ bắt đầu uốn và vặn đầu OPIC cho đến khi đèn LED tắt, cho biết rằng chùm tia đã được căn chỉnh. 6) Tiếp theo chặn chùm mới được căn chỉnh, sau đó thực hiện các điều chỉnh tương tự đối với chùm thứ hai. Khi đèn LED tắt, cả hai chùm đều được căn chỉnh và bạn đã sẵn sàng để chụp một số bức ảnh. Bất cứ khi nào bạn cấp nguồn cho thiết bị, hãy kiểm tra các chùm tia bằng cách chặn cái này rồi chặn cái kia. Nếu một chùm bị lệch, chặn chùm còn lại sẽ làm cho đèn LED sáng. Sau đó, bạn có thể chỉ cần thiết kế lại một trong những gì đã xảy ra. Nếu đèn LED sáng và vẫn sáng, cả hai chùm đều không thẳng hàng và bạn cần làm theo quy trình chi tiết ở trên. Nếu bạn xây dựng mọi thứ một cách an toàn và căn chỉnh các dầm lần đầu tiên, bạn sẽ phải chịu một số hình phạt trước khi bạn phải thực hiện bất kỳ công việc sắp xếp lại nào.

Bước 4: Bộ điều khiển

Tôi đã chế tạo bộ điều khiển trong một hộp nhựa mà tôi nhặt được với giá quá cao tại cửa hàng điện tử của Fry. Bạn có thể sử dụng hầu hết mọi thứ miễn là nó đủ lớn. Hộp này được thiết kế cho pin 9V nhưng tôi cần sử dụng 6V nên không gian pin bị lãng phí. Tôi có thể dễ dàng lắp bảng mạch trong ngăn pin 9V.

Dù bạn sử dụng hộp và công tắc nào, hãy lên kế hoạch bố trí và đảm bảo mọi thứ sẽ khớp với nhau khi bạn cố gắng đóng nó lại. Lưu ý rằng có một diode mắc nối tiếp với pin. Nó ở đó để giảm điện áp cung cấp xuống mức có thể chấp nhận được đối với uC được đánh giá là Vcc tối đa 5,5V. Ngay cả với diode, bộ phận này đang hoạt động ở mức giới hạn với pin mới, vì vậy đừng có bất kỳ ý tưởng lạ lùng nào về việc chạy ở 9V trừ khi bạn thêm bộ điều chỉnh 5V. Tôi đã đùa giỡn với ý tưởng sử dụng PIC12HV615 thay vì nó có bộ điều chỉnh shunt tích hợp, nhưng sự dao động giữa dòng điện tối thiểu và tối đa là quá nhiều đối với bộ điều chỉnh shunt vì vậy tôi sẽ phải phức tạp mạch một chút để làm cho nó công việc. Tôi muốn giữ cho điều này thực sự đơn giản, chủ yếu là vì tôi lười biếng nhưng cũng vì tôi có các dự án khác đang thực hiện và tôi muốn hoàn thành dự án này càng sớm càng tốt. Rơ le tôi đã sử dụng có một diode bảo vệ tích hợp được hiển thị nhưng không có nhãn trên sơ đồ. Diode bảo vệ uC khỏi cú đá điện áp ngược cảm ứng xảy ra khi bạn bắn xung vào cuộn cảm như cuộn dây rơle. Nếu bạn sử dụng một rơ le khác, hãy chắc chắn thêm một diode có cực tính được hiển thị hoặc có thể bạn có thể hôn tạm biệt uC của mình ngay lần đầu tiên rơ le hoạt động. UC có thể chìm một cách an toàn khoảng 25 mA từ một chân, vì vậy hãy chọn một rơ le có cuộn dây điện trở cao. PRMA1A05 có cuộn dây 500 Ohm nên chỉ cần 10-12 mA để đóng nó. Tôi muốn sử dụng một số loại cáp mỏng, nhẹ đẹp với đầu nối RJ-11 nhưng tất cả các đầu nối tôi tìm thấy ở Fry's đều là bộ phận gắn kết PCB nên cuối cùng tôi đã sử dụng DB9. Cáp nối tiếp rẻ tiền và các vít sẽ giữ cho các đầu nối không bị rơi ra ngoài. Bạn thực sự chỉ cần kết nối 3 dây (Vcc, Gnd và đầu ra kết hợp của hai IS471FE) giữa cụm quang học và bộ điều khiển để bạn có thể sử dụng hầu hết bất kỳ đầu nối / cáp nào bạn thích, thậm chí là đầu cắm và giắc cắm mini âm thanh nổi.

Bước 5: Sử dụng Trình kích hoạt ảnh

Ý tưởng là thiết lập mọi thứ sao cho các chùm tia cắt ngang nơi bạn mong đợi một số hành động diễn ra. Ví dụ: nếu bạn muốn quay một con chim ruồi vào máng ăn, hoặc một con chim vào hoặc ra khỏi tổ, hãy thiết lập khung hình với điểm chùm tia chéo ở ngay vị trí bạn muốn. Sau đó, thiết lập máy ảnh hướng vào mục tiêu và đặt trước tiêu điểm, độ phơi sáng và cân bằng trắng (điều này sẽ giảm thiểu thời gian trễ cửa trập). Kiểm tra căn chỉnh chùm tia để đảm bảo rằng CẢ HAI chùm tia được căn chỉnh chính xác - điều này được thực hiện bằng cách vẫy tay qua từng chùm tia riêng lẻ rồi qua khu vực mục tiêu. Đèn LED chỉ sáng và chuyển tiếp đóng lại khi cả hai chùm đều bị ngắt. Bây giờ đặt chế độ hoạt động - liên tục hoặc xung và biến mất.

Bạn phải biết một chút về hành vi của mục tiêu của bạn để có được kết quả tốt nhất. Nếu bạn muốn chụp thứ gì đó di chuyển nhanh, bạn phải tính đến độ trễ của máy ảnh và bộ điều khiển để dự đoán mục tiêu sẽ ở đâu sau khi nó làm gián đoạn chùm tia hồng ngoại. Một con chim vo ve đang bay lượn ở một nơi có thể bị bắn ngay tại nơi chùm tia cắt ngang. Một con chim hoặc con dơi đang bay nhanh có thể cách thời điểm máy ảnh chụp ảnh một vài bước chân. Chế độ xung cho phép các máy ảnh không tích hợp chế độ chụp liên tục có thể chụp nhiều ảnh miễn là các chùm tia bị gián đoạn. Bạn có thể đặt tần số xung cao tới 10 Hz, mặc dù không có nhiều máy ảnh xung quanh có thể quay nhanh như vậy. Bạn sẽ cần thử nghiệm một chút để xem máy ảnh của bạn có thể quay nhanh như thế nào. Kết nối máy ảnh thông qua tiếp điểm rơ le thường mở nên bạn có thể kết nối đèn flash thay vì máy ảnh. Sau đó, bạn có thể chụp trong bóng tối bằng cách mở cửa trập và sử dụng bộ điều khiển để bắn đèn flash một lần hoặc nhiều lần khi một vật thể (có thể là con dơi?) Phá vỡ chùm tia. Sau khi đèn flash bị tắt, hãy đóng cửa trập. Nếu đèn flash của bạn có thể theo kịp, bạn có thể tạo ra một số ảnh chụp nhiều phơi sáng thú vị bằng cách sử dụng một trong các chế độ xung. Bạn có thể định vị chính xác điểm mà các chùm tia cắt ngang bằng cách gắn một số sợi đàn hồi vào các đầu quang học. Đối với một số mục tiêu, đó là nơi bạn sẽ chỉ và lấy nét trước máy ảnh của mình. Những bức ảnh dưới đây cho thấy một người đàn ông Lego rơi qua các thanh dầm. Tôi đã thả anh ta từ một vài feet phía trên dầm và bạn có thể thấy anh ta đã rơi xuống khoảng 6-8 bên dưới dầm trong thời gian dầm bị phá vỡ, rơ le đóng lại và máy ảnh này bắn. là một máy ảnh DSLR của Nikon có thể có độ trễ màn trập nhỏ khi lấy nét trước và phơi sáng. Kết quả của bạn sẽ phụ thuộc vào máy ảnh của bạn. Mẫu thử nghiệm hiện nằm trong tay của người bạn đã chụp những bức ảnh này (máy ảnh của tôi cần được sửa đổi để sử dụng chức năng nhả cửa trập từ xa). Nếu anh ấy tạo ra một số bức ảnh nghệ thuật hơn bằng cách sử dụng thiết bị này, tôi sẽ cố gắng đăng chúng ở đây hoặc trên trang web của tôi. Chúc bạn vui vẻ!