DropArt - Precision Two Drop Photographic Collider: 11 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Hej allesammen

I denne instrukser præsenterer jeg mit design til en computerstyret to væskedråber. Inden vi går i gang med designdetaljerne, synes jeg, at det er fornuftigt at forklare præcist, hvad formålet er med designet.

En sjov, interessant og smuk gren af fotografering indebærer at tage billeder af flydende dråber, når de rammer en pool af lignende væske. Dette i sig selv kan producere interessante billeder. For at få nogle virkelig fede billeder skal vi kollidere to flydende dråber. Så den første dråbe rammer puljen af væske og skaber det, jeg kalder en 'op-tud', der stiger op fra puljen direkte over, hvor den første dråbe påvirkede. Nu rammer en anden dråbe, præcisionstimet, toppen af 'op-tuden', der eksploderer væsken udad for at generere nogle fantastiske og unikke former.

Formålet med mit DropArt -design er at levere følgende funktioner:

• For at frigive en væskedråbe med en gentagelig størrelse
• At frigive en anden væskedråbe med gentagelig størrelse og præcisionstiming i forhold til den første dråbe
• For at styre en kameralukker for at fange en faldkollision
• For at styre et flashhoved for at fryse kollisionen på et præcist tidspunkt
• At levere en brugervenlig stand-alone controller, der giver mulighed for at styre alle parametre og flere konfigurationer
• For at give en brugervenlig Windows-baseret brugergrænseflade eller GUI tilsluttet via USB
• Tilvejebringe en bootloader til at lette genopladning af firmware via USB

Der bør også være tilstrækkelig beskyttelse mellem kontrolkortet og det tilsluttede kamera og flashenheder.

Trin 1: Lad os se på nogle resultater først …

Inden vi går ind i designdetaljer, lad os først se på nogle resultater fra DropArt -projektet. Hvis du som læser kan lide resultaterne, vil du måske se nærmere på designet og måske have en revne ved selv at bygge et, som jeg vil yde støtte til.

Vigtige aspekter ved DropArt -fotografering

Det skal bemærkes, at kameraet er indstillet til B (eller pære) for de bedste resultater. Det betyder, at så længe lukkeren er trykket ned, forbliver lukkeren åben. Det er den tilstand, jeg synes fungerer bedst til DropArt -fotografering. Det er faktisk blitzen, der fanger øjeblikket og ikke kameralukker. For at opnå en kort flashvarighed skal flashudgangseffekten holdes på et minimum. Jeg har en tendens til at bruge to små flashenheder indstillet til manuel lav udgangseffekt (se billede i konklusionen). Én flashenhed er koblet til DropArt -controlleren og affyres via et kabel. Det andet blitzhoved er opisk slavet fra det første.

Da vi er i B -tilstand, vil overskydende omgivende lys forårsage billedsløring. Derfor bør dropfotografering udføres i dæmpet belysning - lige nok lys til at se, hvad du laver. Jeg tager generelt billeder på omkring f11, så effekter på grund af omgivende lys minimeres.

Grundlæggende teknik og opsætning

Det skal bemærkes, at hver opsætning vil variere en smule, og du skal være tålmodig og metodisk. Når du har en grundlæggende kollision med to dråber, finder du resultaterne næsten 100% gentagelige. Til den grundlæggende opsætning herunder brugte jeg postevand med rød madfarve. Dråbedispenseren var ca. 25 cm over væskepuljen.

Sørg for, at Mariotte -sifonen renses for væske ved hjælp af udrensningsfunktionen (se videoeksempel), og sørg også for, at væskeniveauet ikke falder under bunden af Mariotte -sifonen.

• Start først med en enkelt dråbe størrelse 35 ms
• Indstil lukkerforsinkelsen til 100 ms
• Indstil flashforsinkelsen til 150 ms
• Forøg flashforsinkelsen med +10 ms stigninger, indtil du ser faldet vises øverst på rammen
• Du kan nu øge flashforsinkelsen gennem hele faldsekvensen
• Bliv ved med at øge flashforsinkelsen, indtil du har en fuld enkelt drop -tud
• Tilføj nu en anden dråbestørrelse 35ms og forsinkelse på omkring 150ms
• Juster faldet to forsinkelser i +/- 10ms stigninger, indtil det vises øverst på rammen over den første drop-up tud
• Juster faldet to forsinkelser, indtil den anden dråbe kolliderer med opløbet fra den første dråbe

Nu har du et grundlæggende sammenstød, du kan lege med indstillinger for at få den ønskede effekt.

Væsker med forskellig densitet kræver forskellige indstillinger, men du kan gemme dem i de forskellige konfigurationer.

Trin 2: Time Lapse -video med på hinanden følgende dråber

Her præsenterer jeg en video - dette er en række separate på hinanden følgende dråber taget som stillbilleder med 10ms eller 5ms fremskridt flashintervaller for at fastfryse bevægelse. Jeg har derefter syet de resulterende stillbilleder sammen for at producere en kort animation af en dråbes levetid og efterfølgende kollision med en anden dråbe.

Trin 3: DropArt mekanisk dropdispenser

Den vigtigste del af DropArt -projektet er uden tvivl den mekaniske dropdispenser. Denne del af designet er afgørende for at sikre ensartet regelmæssig faldstørrelse.

Hjertet i designet er en mekanisk ventil, der åbnes og lukkes ved hjælp af en 12v fjederbelastet normalt lukket solonoid. Denne solonoid er præcisionsstyret ved hjælp af mikroprocessorbaseret kontrolkort.

Væskebeholderen er et 36 mm OD, 30 mm ID akrylrør. For at dække røret af har jeg 3D trykt i HIPS en endehætte, der er designet til at acceptere standard 1/4 tommer rørfittings (se billeder). Dråberne dispenseres fra en pigtrådsslangehale - også 1/4 tommer gevind.

Toppen af akrylrøret er forseglet med en størrelse 29 gummibånd. Gummibåndet leveres med et centerhul, hvori jeg har monteret et plastrør for at lave en Mariotte -sifon (se specifikt afsnit om Mariotte -sifonen).

Solonoiden er lukket i en lille plastikboks og forbundet til en udvendig stikkontakt.

Trin 4: Design og oversigt af DropArt Control Board

I dette afsnit præsenterer jeg en kort video med en oversigt over DropArt -prototypekontrolkortet og dets konstruktion.

Trin 5: DropArt Control Board skematisk

Billedet her viser styrekontrolkortet skematisk. Vi kan se, at skematisk er relativt enkel ved at bruge den kraftfulde PIC -mikrokontroller.

Du kan downloade skematikken her:

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

BEMÆRK: i videoerne er den anvendte spændingsregulator den lille 78L05 -type. Jeg foreslår, at alle, der bygger dette design, bruger den større 7805 i TO220 -pakken

Trin 6: DropArt - Faktisk brug af systemet

I dette afsnit præsenterer jeg en video, der beskriver, hvordan man rent faktisk bruger DropArt -kontrolsystemet. Videoen dækker ved hjælp af den enkeltstående hardware og også den Windows-baserede brugergrænseflade eller GUI.

Trin 7: DropArt - Undersøgelse af præcision og repeterbarhed

I dette trin forsøger jeg at beskrive en to -drop -sekvens og illustrere timing -nøjagtigheden af DropArt -projektet.

Horisontale oscilloskopinddelinger 50 ms / mark.

Overvej oprindeligt det andet af de to billeder. Dette er et meget simpelt spor fra mit oscilloskop, der viser det grundlæggende 1ms -kryds, der danner tidsbasen for hele projekttimingen. Dette kryds genereres i PIC -mikroprocessoren ved hjælp af en integreret hardwaretimer, der er programmeret til at generere en afbrydelse på et præcist tidspunkt. Ved hjælp af denne tidsbase kan faldstørrelse, inter-drop forsinkelse, lukkerforsinkelse og flashforsinkelse kontrolleres meget præcist, hvilket giver meget gentagelige resultater.

Overvej nu det første af de to billeder:

Det midterste blå spor viser en frigivelse på to dråber. Hver dråbe har en størrelsesperiode på 50 ms og en drop 2 -forsinkelse på 150 ms

Det nederste lyserøde spor er flashbranden med en forsinkelse på 300 ms efter slip 1 release og en holdetid på 30 ms

Det øverste gule spor viser udløseren. Dette har en programmeret forsinkelse på 200 ms. Det antages imidlertid, at kameraet har en lukkerforsinkelse på 100 ms, så udløseren er 100 ms tidligere end programmeret. Lukkeren forbliver åben i sekvensens varighed (kamera B -tilstand). Lukkeren lukkes, efter at 30 ms flash -tændingsperioden er udløbet.

Trin 8: Mariotte -sifonen - forklaret

Et meget vigtigt aspekt af designet er, hvordan man kontrollerer væsketrykket ved indgangen til ventilen. Når væskeniveauet i reservoiret falder, falder trykket ved indgangen til ventilen derfor også væskestrømningshastigheden. Faldstørrelsen for et givet tidspunkt, ventilen er åben, falder, når reservoirniveauet falder. Dette gør styringen af faldkollisionerne dynamisk og afhængig af væskeniveau. Videoen i dette trin forklarer, hvordan dette problem er blevet løst.

Den anden meget korte video viser, hvordan DropArt -rensningsfunktionen kan bruges til at prime Mariotte -sifonen samt rense eller rengøre den mekaniske ventil.

Trin 9: Bootloader Anvendes til genindlæsning af PIC

Denne korte video demonstrerer og forklarer driften af PIC-bootloaderen, som kan bruges til at genblitse PIC'en via USB, hvilket negerer behovet for at bruge en dedikeret PIC-programmør.

Trin 10: DropArt -reservedelsliste

Vedhæftet er et word -dokument med de dele, jeg brugte til instruerbare

Dette er en liste over de dele, der kræves for at bygge DropArt -projektet. Alle dele bar en er tilgængelig fra selvet. Undtagelsen herfra er endehætten til akrylvæskebeholderen, som jeg 3D -printede. Jeg har vedhæftet akrylrøret OD 36mm endehætte modeI (STL -format) til dette trin.

Aktive komponenter

PIC18F2550 mikrokontroller. Som leveret er dette en ikke-programmeret del, så den skal flashes med DropArt-firmwaren. Hvis du har en passende programmerer, kan du gøre dette selv, eller jeg kan sende dig en forhåndsblinket del, eller du kan sende mig en tom del til at blinke

• Blåt serielt IIC 20x4 tegn LCD -modul
• 78L05 spændingsregulator
• AN25 opto-isolator eller lignende-2 off
• MOC3020 opto-triac
• IRF9530 P-kanal FET eller lignende
• TLS106 SCR Thyristor eller lignende
• Lysdioder 2 slukket

Passive komponenter

• 1N4001 diode (beskyttelse mod omvendt polaritet)
• 100nf keramiske kondensatorer 3 off
• 22uf 16v elektrolytkondensator eller lignende 2 off
• 22pf keramiske kondensatorer 2 off
• 4MHz krystal HC49/4H bly
• SIL 8 -polet isoleret modstandsnetværk 1.8K 2 off
• SIL 8 -benet fælles modstandsnetværk 4,7k 1 off
• 470R 1/4W modstand 1 slukket
• 10K 1/4W modstand 2 slukket

Stik

• 2,5 mm bordmonteret stikkontakt
• 2,5 mm chassisstik/stikkontakt til chassismontering
• 2,5 mm mono jack stik (solenoid)
• 3,5 mm mono jackstik 2 slukket (lukker og blitz)
• USB type B 90-graders DIP hunstik
• Pin header 2.54mm 4 -vejs
• DIL 28 -pins IC -stik med drejede ben
• DIL 6pin slået pin IC stik 3 fra

Andet

• 12 cm x 8 cm FR-4 prototypebord gennem hullet belagt
• Skub for at lave gennemgående miniatureknapper
• Drejekoder switch 2 bit grå kodet
• Betjeningsknap til at passe til roterende encoder

Mekanik

• Klar akrylrør 36mm OD 30mm ID og 18cm langt
• Endehætte (3D -print), der passer til akrylrør OD 36 mm
• Mariotte sifon type til at passe til bung center med 16 cm lang
• Gummibung størrelse 29 med centerhul
• Barbed slange hale 1/4”gevind x 4 mm findes blænde
• BSPP kvindelig skotmontering med fastgørelsesmøtrik 1/4inch
• Tønde nippel 1/4inch
• 12V DC 4W elektrisk magnetventil luft/gas/vand/brændstof normalt lukket 1/4inch tovejs

Trin 11: Konklusion og tanker

Jeg har virkelig nydt at bygge og perfektionere dette projekt. Mine projekter starter næsten altid fra det samme udgangspunkt. Jeg bliver interesseret i noget, der kan kræve specialudstyr. Efter at have fundet og ofte købt udstyr, er jeg så ofte skuffet over kvaliteten og funktionaliteten og føler mig efterfølgende tvunget til at designe og bygge mit eget gear til at udføre det nødvendige arbejde korrekt. Dette var faktisk tilfældet med DropArt -projektet.

DropArt -projektet sætter mig nu i stand til at udføre flydende drop -kollisioner med næsten 100% repeterbarhed, så jeg kan koncentrere mig om billederne frem for frustrationen over at tage hundredvis af billeder i håb om at få et par drop -kollisioner.

Jeg producerer og sender disse instruktive artikler af tre grunde. For det første nyder jeg virkelig at producere Instructable, da det giver en måde at dokumentere projektet og fungerer som lukning. For det andet håber jeg naturligvis, at folk kommer til at læse og nyde artiklen, måske endda lære noget nyt. Og for det tredje, at yde hjælp og støtte til alle, der ønsker at have en revne ved at bygge projektet. Jeg har brugt hele mit arbejdsliv som designingeniør inden for elektronik og software; fra en tidlig alder, en usædvanlig ivrig elektronikhobbyist. Jeg nyder virkelig at hjælpe andre, der måske vil bygge for sig selv, men bare har brug for lidt vejledning og støtte.

Vedhæftede billeder viser min DropArt -opsætning i mit værksted.

Du er velkommen til at kommentere eller privat besked, hvis du har brug for yderligere detaljer.

Mange tak, Dave