Lấy cắp một máy ảnh kỹ thuật số chuỗi khóa để điều khiển Arduino: 6 bước

2025 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2025-01-13 06:58

Các tùy chọn chụp ảnh cho Arduino rất ít và xa. Webcam không thực tế cho các ứng dụng như chụp ảnh thả diều hoặc chụp ảnh công cộng, trừ khi bạn muốn mua cáp USB 200 feet. Và các kỹ thuật hiện tại để chụp ảnh Arduino độc lập thường cố gắng chụp dữ liệu hình ảnh thô từ máy ảnh CMOS xuất hiện trên điện thoại di động… và tin tôi đi, trừ khi bạn cần tải lên kỹ thuật số hoặc thay đổi những bức ảnh đó trong thời gian thực, bạn không muốn đi xuống con đường đó. Tại sao không có một chiếc máy ảnh kỹ thuật số bình thường, rẻ tiền có thể điều khiển được bằng Arduino?

Hóa ra là có ít nhất một chiếc - và họ bán nó tại cửa hàng thuốc địa phương của bạn (CVS / Rite-Aid / Walgreens / etc.) Đó là những chiếc máy ảnh móc khóa nhỏ sang trọng mà họ bán với giá 10-15 đô la một lần. Khả năng chụp ảnh trên chúng không tệ một nửa với độ phân giải khoảng 300 x 200, chúng có thể lưu trữ từ 20 đến 240 ảnh (tùy thuộc vào bức ảnh bạn tìm thấy), và hóa ra những kẻ nhỏ bé chỉ bị hack. Bạn cũng có thể thực hiện thao tác hack tương tự với máy ảnh 1 hoặc 2 megapixel rẻ tiền có thẻ SD nếu cần (xem bên dưới), nhưng chúng tôi sẽ thực hiện quy trình được sử dụng trên các máy ảnh 300 x 200 thường thấy hơn. Có thể hướng dẫn này sẽ hướng dẫn bạn quy trình tháo rời, sửa đổi và lắp ráp lại một máy ảnh móc khóa có sẵn. Sau đó, nó sẽ hướng dẫn bạn đi dây một bộ mạch chuyển đổi bóng bán dẫn đơn giản có thể được Arduino sử dụng để tắt, mở máy ảnh và chụp ảnh bất cứ khi nào chương trình của bạn mong muốn. Nó cũng sẽ có mã mẫu và nhiều hình ảnh đẹp. Trước khi chúng tôi bắt đầu, một số lưu ý: * Máy ảnh bị tấn công có thể chuyển từ màu xanh lam sang màu bạc và trở lại trong ảnh. Đừng lo lắng, bên trong của cả hai máy ảnh đều giống nhau (tôi đang làm việc với cả hai để nghiên cứu.). Máy ảnh tương tự này được bán trên toàn quốc với nhiều màu sắc khác nhau, dưới các tên thương hiệu khác nhau và thậm chí có vỏ vật lý hơi khác nhau. * Nếu kỹ thuật này nghe có vẻ quen thuộc, có thể là do bản thân những gì chúng ta đang làm với máy ảnh rất giống với kỹ thuật được sử dụng bởi CatCam, một dự án đã lan truyền cách đây hai năm bằng cách đặt các máy quay tua nhanh thời gian nhỏ trên cổ áo mèo ngoài trời và xem chúng đi đâu. Kỹ thuật của CatCam sử dụng một máy ảnh không dễ có ở Hoa Kỳ và được viết trước khi Arduino thực sự phát triển - hy vọng việc xem lại kỹ thuật này sẽ giúp cộng đồng DIY khám phá lại và sử dụng lại nó trong các dự án của họ. Tôi đã phát hiện ra CatCam khi dự án này kết thúc và cả hai kỹ thuật đều được phát triển độc lập - vì vậy kỹ thuật của tôi có thể khác với kỹ thuật CatCam; cảm thấy tự do để chọn và lựa chọn kỹ thuật từ hai. * Nếu bạn ở bên ngoài Hoa Kỳ hoặc muốn đặt hàng trực tiếp từ CatCam, máy ảnh có thể hack mà họ bán có chất lượng cao hơn - 1 hoặc 2 Megapixel - và có thể lưu ảnh trực tiếp vào thẻ SD. Rất tốt cho nhiều dự án (nhưng không cần thiết cho tất cả.) Nhưng nếu bạn muốn có một chiếc máy ảnh ngay hôm nay, hãy đến bất kỳ Rite-Aid, CVS, v.v. và chọn chiếc máy ảnh được hiển thị ở đây - một chiếc máy ảnh Kỹ thuật số, thường được phân phối bởi Sakar quốc tế. * Nghiên cứu của tôi thực sự cho thấy tôi điều khiển máy ảnh này thông qua một chip ATMega độc lập. Nếu bạn quan tâm đến việc học kỹ thuật đó vì lý do nào đó, hãy cho tôi biết - nếu có đủ hứng thú, tôi sẽ đưa ra một cuốn Có thể hướng dẫn khác. (Tôi nhận ra rằng sẽ có nhiều nhu cầu hơn để làm điều đó thông qua Arduino.) CẬP NHẬT: Theo yêu cầu, tôi đã thêm sơ đồ mạch để nối chip ATMega độc lập vào chip như bức ảnh cuối cùng bên dưới. Nó sẽ không hữu ích cho nhiều người trong số các bạn, và tôi xin lỗi vì điều đó - tôi hy vọng sẽ đánh giá kỹ lưỡng bước này - nhưng đối với những người quyết tâm, nó còn hơn là không có gì (tôi hy vọng). * Kỹ thuật này đang được ghi lại như một phần nghiên cứu của tôi tại chương trình Thạc sĩ Thiết kế Tương tác Hữu hình của Đại học Carnegie Mellon, ở Pittsburgh, PA. Nếu bạn đang cân nhắc quay lại trường học, thích làm mọi thứ và quan tâm đến sự giao thoa giữa công nghệ và thiết kế hoặc nghệ thuật, hãy gửi cho chúng tôi một dòng!:) Hy vọng bạn thấy điều này hữu ích - nhận xét về cả công nghệ và ứng dụng đều được hoan nghênh! Vui lòng viết thư trực tiếp cho tôi hoặc bình luận nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào hoặc muốn bất kỳ điều gì làm rõ.

Bước 1: Lắp ráp vật tư và công cụ

Bạn sẽ cần một vài công cụ và vật dụng trước khi có thể hạ cánh trên Thiết bị hướng dẫn này. Chúng ta hãy chạy qua chúng ngay bây giờ, phải không?

Dụng cụ: * Tua vít Philips đầu nhỏ. (Kích thước bằng một cái bạn có thể dùng để sửa kính, hoặc trong bộ dụng cụ sửa chữa máy tính.) * Hữu ích, nhưng không quan trọng nếu bạn có móng tay dài - một cái tua vít đầu dẹt nhỏ để dùng làm kìm. * Máy cắt dây / dụng cụ tuốt dây * Hữu ích nhưng không quan trọng - đồng hồ vạn năng. * Hàn sắt và thuốc hàn. (Bây giờ, bây giờ, đừng lo lắng. Tất cả những gì bạn sẽ phải làm là làm nóng một số vật hàn hiện có và dán một vài đầu dây đã tước vào các kết nối hiện có. Chỉ cần có kiến thức thô sơ về cách hàn. Bạn thậm chí có thể thoát khỏi bằng keo dán dây trên một số kiểu máy, nhưng hàn an toàn hơn.) Nguồn cung cấp: * Máy ảnh kỹ thuật số Keychain bán sẵn. Thường được bán dưới tên thương hiệu "Khái niệm kỹ thuật số" hoặc "Sự thay đổi". Được bán tại CVS, Rite-Aid, Walgreens, một số Walmarts và khắp nơi trên Internet. * Hữu ích nhưng không quan trọng - một vài pin AAA dự phòng. Máy ảnh phải đi kèm với một pin AAA. Nhưng nếu bạn có ý định sử dụng dự án của mình nhiều hơn một vài lần hoặc trong một thời gian dài, bạn sẽ cần phụ tùng - máy ảnh ăn chúng. * Một vài chân dây cách điện. (Sơn cách điện bằng nhựa khổ thông thường, cách điện hoặc sơn khổ mỏng đều được - cả hai đều có ưu và nhược điểm; tôi có xu hướng sử dụng sơn cách nhiệt vì đôi khi tôi làm tiêu đề nam tùy chỉnh cho các kết nối của mình.) * Breadboard hoặc protoboard khác. * Hai đoạn dây dài màu trắng (để kết nối các bóng bán dẫn với Arduino) * Hai đoạn dây dài màu đen (để nối đất từ Arduino đến breadboard) * Hai đoạn dây dài màu đỏ (để kết nối công suất cao từ Arduino với breadboard) * Hữu ích, nhưng không quan trọng - một đèn LED (để gỡ lỗi đầu ra). * Hai bóng bán dẫn (Tôi sử dụng bóng bán dẫn NPN 2N3904.) * Một Arduino với cáp USB.

Bước 2: Mở và tháo rời máy ảnh móc khóa

Điều đầu tiên trước tiên - bạn bắt đầu hack này bằng cách lấy tuốc nơ vít và móng tay / kìm của bạn vào máy ảnh này và tháo nó ra. Trong các ghi chú hình ảnh bên dưới, bạn sẽ thấy từng bước giải phẫu máy ảnh - Tôi sẽ chỉ ra vị trí của từng con ốc trong ghi chú hình ảnh. Khi máy ảnh của bạn được tháo rời và trông giống như hình cuối cùng (mặc dù có nhiều mảnh hơn), hãy tiếp tục sang Bước 3.

Bước 3: Hack Camera Phần I (Hàn vào công tắc)

Đây là phần khó nhất của bản hack - nhưng nó không * khó * đó, tôi thề. Vì vậy, hãy hít thở sâu và chúng ta hãy hàn đi!

Đối với bản hack này, chúng tôi sẽ để nguyên bảng mạch của camera. Tất cả những gì chúng ta sẽ làm là hàn các kết nối của chính chúng ta vào bảng mạch ở hai bên của công tắc nút nhấn được sử dụng để vận hành máy ảnh. Điều này cho phép chúng tôi sử dụng Arduino của mình để "ấn xuống" kỹ thuật số trên mỗi nút bất cứ khi nào chúng tôi muốn (thông qua các bóng bán dẫn bên ngoài hoạt động như công tắc). Khi xử lý bảng mạch, hãy cố gắng xử lý bằng các cạnh của nó bất cứ khi nào có thể. Bảng mạch khá chắc chắn, nhưng vào cuối ngày, nó vẫn là thiết bị điện tử bị lộ ra ngoài và bạn không nên chạm trực tiếp vào nó nhiều hơn mức cần thiết. Cắt và tước các đầu của bốn đoạn dây, mỗi đoạn dài ít nhất một foot. (Tốt hơn là dài hơn ngắn hơn trong trường hợp này; đây không phải là điều bạn sẽ muốn làm lại quá thường xuyên.) Sau đó, hãy nhìn vào hai cặp khớp hàn được chỉ ra trong hình bên dưới, một cặp xung quanh mỗi công tắc của hai nút bấm. Sử dụng chức năng liên tục / đoản mạch trên đồng hồ vạn năng, bạn có thể xác nhận rằng bạn đã tìm thấy đúng cặp khớp để hàn bằng cách giữ các đầu của cả hai khớp chuyển đổi và nhấn nút theo cách thủ công để xem liệu điều đó có tạo ra đoản mạch giữa các khớp hay không. Nếu nó xảy ra (điện trở giữa hai điểm giảm từ vô cùng xuống gần bằng 0) thì bạn đã tìm thấy đúng hai. Nếu bạn không có đồng hồ vạn năng, bạn có thể hít thở sâu và tin tưởng vào bức ảnh. Khi bạn đã chắc chắn rằng mình đã tìm được đúng khớp, hãy sử dụng mỏ hàn của bạn, làm chảy chất hàn ở mỗi trong bốn khớp này và gắn một đầu của một trong bốn đoạn dây vào từng khớp trong bốn khớp đó. Nếu bạn có bàn tay trợ giúp trong quá trình thiết lập hàn của mình, bằng mọi cách, hãy sử dụng nó để giữ mạch ổn định (đặt một tờ báo nhỏ, gấp lại giữa các kẹp để bảo vệ bảng mạch.)

Bước 4: Hack máy ảnh Phần II (Hàn kết nối mặt đất)

Bạn vừa hoàn thành phần khó nhất của bản hack này - xin chúc mừng! Điều đó nói rằng, bạn đã có thêm một mối hàn (dễ dàng hơn) để chế tạo. Cái này bạn sẽ cần một ít thuốc hàn mới.

LƯU Ý: Vui lòng bỏ qua rằng trong hình này, bảng mạch nằm bên trong vỏ nhựa phía trước. Đừng làm những gì có vẻ như tôi đang làm ở đây - hãy hàn kết nối này TRƯỚC KHI đặt mạch trở lại vỏ của nó, để tránh vô tình làm chảy vỏ nhựa. (Tôi chỉ đơn giản là cẩu thả trong việc chụp ảnh bước này và sẽ cố gắng sửa nó sau.) Lấy một đoạn dây thứ năm, và cắt nó có chiều dài ít nhất là một foot với các cạnh bị tước. Tốt nhất, đoạn dây này nên có màu đen, hoặc ít nhất là khác với bốn đoạn đầu tiên. Bây giờ, hãy hàn một đầu của nó vào mặt ngoài của đầu nối đất của giá đỡ pin, như hình minh họa. Bạn sẽ cần thêm vật hàn của riêng mình vào kết nối này và hàn trực tiếp lên kim loại ở đây. Tôi thấy điều này dễ dàng hơn nhiều so với việc cố gắng thêm dây của bạn vào vật hàn hiện có giữ giá đỡ pin vào bảng mạch. (Tôi sẽ chỉ ra những cách đúng và sai trong các bức ảnh.) Why are we doing this? Chà, để một bóng bán dẫn được điều khiển bằng Arduino có thể điều khiển các công tắc trên máy ảnh móc khóa, mạch Arduino và mạch máy ảnh chuỗi khóa cần phải chia sẻ một điểm chung về điện. Dây này chỉ đơn giản là cho phép bạn kết nối vật lý đất của máy ảnh với mặt đất của Arduino sau đó, thông qua một hàng chung trên bảng mạch.

Bước 5: Kết nối máy ảnh với Arduino của bạn

Bây giờ đã đến lúc bắt đầu kết nối máy ảnh với Arduino của bạn.

Đầu tiên, hãy tải một số mã sẽ điều khiển máy ảnh vào Arduino. Dưới đây, chúng tôi đã tải lên / đính kèm một số mã Arduino mẫu mà chúng tôi đã sử dụng ở đây để chụp ảnh rút ngắn thời gian. Mã sẽ bật máy ảnh, chụp ảnh và sau đó trì hoãn trong một phút (trong thời gian đó máy ảnh sẽ tự động tắt nguồn) trước khi bật lại nguồn và chụp một bức ảnh khác - lặp lại điều này cho hai mươi bức ảnh (dung lượng của bức ảnh đầu tiên của tôi máy ảnh bị tấn công.) Bây giờ, hãy kết nối Arduino với máy ảnh của bạn. Đầu tiên, giải thích một chút: để điều khiển máy ảnh hoàn toàn, mã của chúng tôi sử dụng hai chân đầu ra kỹ thuật số và ánh xạ một chân vào công tắc bật và một chân khác với công tắc cửa trập. Khi mã muốn bật hoặc tắt máy ảnh hoặc chuyển đổi chế độ, nó sẽ giữ máy ảnh trên chốt đầu ra ở mức cao - và khi mã muốn chụp ảnh, nó sẽ giữ chốt đầu ra màn trập của máy ảnh ở mức cao. Hành động này được chuyển thành thao tác nhấn nút thực sự bằng cách bật và tắt một bóng bán dẫn, bóng bán dẫn này lần lượt được kết nối qua dây camera của chúng tôi với các công tắc trên máy ảnh thực. Nền của máy ảnh và Arduino được liên kết để tạo điểm chung cho mạch Arduino và mạch máy ảnh bên ngoài, cho phép các bóng bán dẫn hoạt động bình thường. Lấy hai dây để kết nối hai chân đầu ra này (bật máy ảnh và màn trập máy ảnh) với các đường khác nhau trên breadboard. Sau đó, kết nối chân cơ sở của bóng bán dẫn với mỗi chân trong số hai chân ra. Cuối cùng, kết nối hai dây của bạn cho mỗi công tắc tương ứng từ máy ảnh thực tế của bạn với hai dây khác (chân thu và chân phát) của bóng bán dẫn. Bạn có thể phải thử nghiệm xem dây nào đi tới bộ thu và dây nào đi tới bộ phát trong mỗi cặp; điều này sẽ phụ thuộc vào hệ thống dây điện bên trong của máy ảnh cụ thể mà bạn đang hack. Cuối cùng, ** và điều này quan trọng **, lấy dây nối đất của bạn từ máy ảnh và cắm nó vào chân nối đất trên Arduino. Điều này là cần thiết để các bóng bán dẫn của bạn hoạt động và do đó để máy ảnh của bạn phản hồi với arduino của bạn!

Bước 6: Chụp ảnh

Cắm pin AAA vào máy ảnh của bạn. Nó sẽ phát ra tiếng bíp và bật lên. Chờ 30 giây để máy ảnh tắt. (Đoạn mã tôi đã bao gồm giả định rằng máy ảnh đã tắt khi nó được chạy và sẽ bật máy ảnh của bạn cho bạn.) Bây giờ, hãy định vị máy ảnh và Arduino cho góc nhìn mong muốn của bạn và bật Arduino của bạn. Thì đấy! Có thể bạn đang hỏi - chiếc máy ảnh này hơi khó sử dụng, với Arduino và breadboard và tất cả. Chúng ta không thể làm cho cái này nhỏ gọn hơn một chút, để chụp ảnh từ rất nhiều nơi chúng ta muốn? Tin tốt là, nó có thể! Điều này được thiết kế để sử dụng như một mạch độc lập, sử dụng Atmega rút ra từ Arduino, trên một camera / đối tượng mạch duy nhất có thể được đặt ở bất cứ đâu. Tôi cũng đã bao gồm một hình ảnh của thiết lập đó bên dưới - và nếu mọi người bị hấp dẫn bởi nó, tôi sẽ làm việc trên một thiết lập có thể hướng dẫn khác hoặc ít nhất là thêm các tệp Eagle vào trang này để những người khác làm việc. Hãy cho tôi biết! Hy vọng bạn thấy điều này hữu ích - nhận xét về cả công nghệ và ứng dụng đều được hoan nghênh! Vui lòng viết thư trực tiếp cho tôi hoặc bình luận nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào hoặc muốn bất kỳ điều gì làm rõ.