Камера с перекрещенными ИК-лучами / триггер вспышки: 5 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Это устройство активирует камеру или вспышку, чтобы автоматически сделать снимок, когда объект (цель) входит в определенное место. Он использует два скрещенных инфракрасных световых луча, чтобы обнаружить присутствие цели и закрыть реле, которое включает камеру или вспышку. Время отклика составляет около 2 мс от обнаружения до срабатывания реле, поэтому, если ваша камера не имеет долгой задержки срабатывания затвора, она будет захватывать даже быстро движущиеся цели.

Оптическая часть устройства состоит из двух ИК-светодиодов и двух оптических микросхем Sharp IS471FE (OPIC). В оптические микросхемы встроены светодиодные модуляторы и синхронные детекторы, поэтому они не будут видеть свет от светодиодов друг друга. Выходы OPIC подключены к 8-контактному микроконтроллеру PIC, который обрабатывает входные сигналы и управляет реле, а также видимым светодиодом, указывающим рабочий режим. Хотя существует 11 рабочих режимов, контроллер имеет очень простой пользовательский интерфейс, состоящий из кнопочного переключателя и светодиода. При включении, если лучи правильно выровнены и не прерываются, светодиод горит непрерывно в течение 1 секунды, затем гаснет, указывая на то, что устройство готово к работе в непрерывном режиме. В этом режиме реле будет закрыто и останется закрытым, а светодиод будет гореть, пока оба ИК-луча будут отключены. Теперь устройство готово к подключению к вашей камере. С некоторыми целями вы можете сделать несколько снимков, когда цель пересекает инфракрасные лучи. Я включил в контроллер базовую функцию интервалометра, чтобы позволить камерам, не имеющим встроенного режима быстрой стрельбы, делать несколько снимков, пока ИК-лучи прерываются. Однократное нажатие кнопки выбора режима переводит контроллер из непрерывного режима в импульсный. Светодиод мигнет один раз, показывая, что реле замыкается 1 раз в секунду. Некоторые камеры работают быстрее, поэтому повторное нажатие кнопки приведет к перемещению до 2 импульсов в секунду. При повторном нажатии кнопки скорость увеличится с 1 до 10 импульсов в секунду, каждый раз мигая светодиодный индикатор, чтобы указать частоту импульсов. Удерживание кнопки в течение 2,3 секунды сбрасывает устройство и возвращает вас в непрерывный режим.

Шаг 1: Соберите электронные детали

Вот списки запчастей для электронного оборудования.

Всю электронику можно получить в Digikey или в других источниках. Вам также понадобится связка проволоки разного цвета. Вам нужно будет уметь программировать микроконтроллер PIC - PICKit2 или ICD-2 или любой из сотен других программистов может сделать эту работу. Подходящий программист будет стоить около 20 долларов, но, как только он у вас появится, вы найдете всевозможные проекты, которые могут использовать микроконтроллеры и получить от этого много пользы. Когда я купил свой PICKit2 в digikey, я заказал комплект из пяти микросхем PIC10F206 с 8-контактными DIP-адаптерами. Микросхема находится в крошечном корпусе SOT23, который хорош, если вы собираетесь делать печатную плату, но совершенно бесполезен для макетирования и разовых строительных проектов. 10F206 также доступен в 8-контактном DIP-корпусе - я предлагаю вам его использовать. Я не предоставил здесь информацию о компоновке печатной платы для контроллера, потому что я не использовал печатную плату. Схема настолько проста, что делать для нее печатную плату глупо. На плате всего 4 части - реле, микроконтроллер, байпасный колпачок и резистор. Схема требует меньше деталей, чем микросхема таймера 555. Просто отрежьте перфорированную доску, чтобы она соответствовала коробке, которую вы используете, и подключите ее. Это должно занять 30 минут от начала до конца. Оптические схемы довольно просты - ИС, колпачок и светодиод. Светодиод и оптическая микросхема входят в диагонально противоположные углы рамы трубы, поэтому вам понадобится связка цветного провода. Я «собрал» ИС и конденсатор на небольших кусках перфорированной платы, которые поместились в заглушки-заглушки для угловых фитингов из ПВХ в раме - см. Фотографии на следующей странице.

Шаг 2: Программа

PIC10F206 - действительно простая деталь - без прерываний и только двухуровневый стек, поэтому вы не можете выполнять какие-либо вложенные подпрограммы - в результате вы увидите либеральное использование goto в программе. Чип работает на частоте 4 МГц с использованием внутреннего RC-генератора, поэтому он выполняет 1M инструкций в секунду. Когда объект нарушает ИК-лучи, микросхемы IS471 упираются в 400 мкс, чтобы изменить состояние. После этого микроконтроллеру требуется всего несколько микросекунд, чтобы обнаружить изменение и приказать реле замкнуться. На замыкание реле требуется около 1,5 мс, что дает общую задержку около 2 мс от разрыва лучей до замыкания реле. Я разработал программный чип с использованием MPLAB. Это бесплатный ассемблер / IDE Microchip Tech. Я также использовал свой китайский клон ICD2 (около 50 долларов на ebay) для программирования IC. Мне нужно было использовать много циклов задержки, поэтому я покопался в Интернете и нашел здесь программу под названием PICLoops: https://www.mnsi.net/~boucher/picloops.htmlPICLoops автоматически генерирует для вас код сборки цикла синхронизации, если вы скажите, какой uC вы используете и тактовую частоту. Позже я наткнулся на аналогичную онлайн-программу здесь: https://www.piclist.com/techref/piclist/codegen/delay.htm Второй будет генерировать задержки с точностью до одного тактового цикла, где PICLoops не работает. довольно точно. Любой из них подходит для этого приложения, потому что синхронизация не является критичной, и микроконтроллер все равно работает на RC-генераторе. Программа в основном переключается между проверкой кнопки режима и проверкой, не прерываются ли лучи. Переключатель режима работает, отслеживая количество нажатий кнопки. Каждый раз, когда нажимается кнопка, задержка между импульсами, поступающими на реле, сокращается настолько, что частота импульсов увеличивается на 1 Гц. Большая часть кода - это различные задержки, используемые импульсными режимами. При изменении импульсного режима светодиодный индикатор мигает, указывая на новый режим. Вы можете определить новую частоту импульсов, посчитав мигание светодиода - 4 раза означает 4 Гц и т.д. Если устройство находится в импульсном режиме 10 Гц, повторное нажатие кнопки вернет вас в непрерывный режим. Во время выполнения программы работает сторожевой таймер. Если таймер не сбрасывается до его переполнения, микроконтроллер сбрасывается сам. Вот почему удерживание кнопки режима в течение 2,3 секунд приводит к сбросу микроконтроллера в непрерывный режим. Когда вы нажимаете кнопку, uC ожидает, пока вы ее отпустите, прежде чем что-либо делать. Одно из первых действий, которое он делает после того, как вы его отпускаете, - это сбрасывает сторожевой таймер. Если не отпустить кнопку, сторожевой таймер переполнится и перезапустит программу в непрерывном режиме. Я приложил файл с листингом сборки для любопытных и файл.hex для тех, кто просто хочет сжечь чип. и покончить с этим. Я приветствую любую критику моей техники программирования со стороны любого из вас, экспертов по сборке PIC. Примечание - реле замыкается на 25 мс, когда оно работает в импульсном режиме. Некоторым камерам может потребоваться более длинный импульс. Эта задержка устанавливается в строке с надписью "call delay25" в верхней части раздела rlypuls кода. Если 25 мс слишком мало для вашей камеры, измените эту строку, чтобы сказать «call delay50», затем измените строку, которая говорит «call delay75», чтобы сказать «call delay50». Это увеличит время импульса до 50 мс и по-прежнему сохранит все частоты импульсов даже с шагом 1 Гц. Программа занимает только 173 байта из доступных 512 байтов в микросхеме, так что вы можете добавить к этому все виды функций, если вы желаете, хотя пользовательский интерфейс будет несколько ограничивать.

Шаг 3: Механическая конструкция

Сначала я попытался сделать эту штуку из трубы размером 3 фута и 1/2 дюйма, но обнаружил, что почти невозможно удерживать балки выровненными. Расстояние было слишком большим, а труба слишком гибкой, чтобы поддерживать выравнивание балок. Я переключился на 3 / 4-дюймовая труба и 2-футовый квадрат, и теперь все это довольно хорошо выровнено. Я использовал большую часть трубки 1/2 дюйма, чтобы сделать обдувные пистолеты для зефира для моего сына Алекса и некоторых его друзей-хулиганов.

Вам понадобится труба 3/4 дюйма для основной рамы и труба 1/2 дюйма для вертикальных стояков, в которых размещаются оптические микросхемы и светодиоды. Вы можете получить отводы 3/4 дюйма с боковым резьбовым соединением 1/2 дюйма, так что приобретите и переходники с резьбой 1/2 дюйма. Моя философия при работе с проектами труб из ПВХ состоит в том, чтобы покупать фитинги и трубы слишком дорого и возвращать то, что вам не нужно, когда проект будет завершен. Это сводит к минимуму неприятные поездки в магазин за одну штуку за 0,30 доллара. Для соединения всего этого вам понадобится связка разноцветных проводов - светодиоды и их микросхемы разделены примерно на 6 футов трубы. Вам нужно сделать провода очень длинными, чтобы их можно было собрать и разобрать для устранения неполадок. Разные цвета помогут вам сохранить прямую связь с тем, что к чему подключается. Первое, что я сделал, это просверлил отверстия в крышках и установил светодиоды. Я прикрепил удлиненные провода и применил термоусадку к выводам светодиодов, чтобы изолировать их. Я свободно собрал раму трубы, чтобы ее можно было легко разобрать, и пропустил провода через трубу. Затем установите микросхемы IS471 и заглушки на перфорацию. доска обрезана, чтобы поместиться в отверстие в заглушках. Просверлите ах оле в колпачок и установите кусок латунной трубки 1/4 дюйма (или что-то еще, что у вас есть под рукой). Убедитесь, что вы знаете, какая сторона IS471 является стороной приемника! Вы хотите, чтобы он был обращен к светодиоду, а не к крышке байпаса! Подключите провода к плате IC - всего будет пять соединений - Vcc, Gnd, Out и LED. Пятый провод соединяет анод светодиода с Vcc. Решите, где вы хотите разместить соединитель на раме трубы, и убедитесь, что выводы к ИС достаточно длинные, чтобы дотянуться до нее. Установите разъем, проложите провода, спаяйте все вместе, и все готово. Не забудьте припаять заземляющий провод к корпусу разъема. Это поможет защитить все от статического электричества. После того, как вся проводка будет завершена, плотно стучите трубу молотком. Вам не понадобится клей, и если вы склеите трубу, вы не сможете разобрать ее, чтобы позже исправить проблемы. Если вы хотите более надежную конструкцию, проденьте винт в каждое соединение после того, как соедините их вместе. Когда контроллер будет собран, вам нужно будет выровнять балки. Реле замыкается только тогда, когда ОБЕИХ ИК-лучи прерываются / смещены. Выходы OPIC обычно низкие, когда они видят свой источник света, и высокие, когда луч прерывается. Итак, выравнивание лучей выполняется следующим образом: 1) Подсоедините оптическую рамку к контроллеру. 2) Включите. Светодиод загорится и останется гореть, если вам не очень повезет. Сначала он загорается, чтобы указать непрерывный режим, затем он продолжает гореть, потому что лучи не выровнены. Если светодиод погас, это означает, что по крайней мере один луч выровнен. 3) Предполагая, что светодиод горит, это означает, что оба луча не выровнены. Закрепите одну балку куском ленты или бумаги. 4) Выровняйте светодиод как можно лучше, повернув головку так, чтобы она была направлена в сторону диагонально противоположного OPIC. 5) Теперь начните сгибать и крутить головку OPIC, пока светодиод не погаснет, показывая, что луч выровнен. 6) Затем заблокируйте только что выровненный луч, затем сделайте те же настройки для второго луча. Когда светодиод гаснет, оба луча выровнены, и вы готовы сделать несколько снимков. Каждый раз, когда вы включаете устройство, проверяйте лучи, блокируя один, а затем другой. Если один луч смещен, блокировка другого приведет к включению светодиода. Затем вы можете просто перестроить тот, который вышел из строя. Если светодиод горит и продолжает гореть, оба луча не выровнены, и вам необходимо выполнить процедуру, описанную выше. Если вы построите вещь надежно и выровняете балки в первый раз, потребуется некоторое наказание, прежде чем вам придется выполнять какие-либо изменения.

Шаг 4: Контроллер

Я собрал контроллер в пластиковом ящике, который купил у Фрая по очень высокой цене. Вы можете использовать практически все, что угодно, если оно достаточно велико. Этот блок был разработан для батареи 9 В, но мне нужно было использовать 6 В, поэтому место для батареи было потрачено впустую. Я бы легко поместил печатную плату в батарейный отсек на 9 В.

Какую бы коробку и переключатели вы ни использовали, спланируйте компоновку и убедитесь, что все будет соответствовать друг другу, когда вы попытаетесь закрыть ее. Обратите внимание, что к батарее последовательно подключен диод. Он предназначен для снижения напряжения питания до приемлемого уровня для микроконтроллера, который рассчитан на максимальное напряжение постоянного тока 5,5 В. Даже с диодом деталь работает на пределе со свежими батареями, поэтому не думайте о работе при 9 В, если вы не добавите регулятор 5 В. Я поигрался с идеей использовать вместо этого PIC12HV615, потому что он имеет встроенный шунтирующий регулятор, но колебания между минимальным и максимальным токами слишком велики для шунтирующего регулятора, поэтому мне пришлось бы немного усложнить схему, чтобы получить его. Работа. Я хотел, чтобы это было очень просто, в основном потому, что я ленив, но также потому, что у меня есть другие проекты, и я хотел закончить этот как можно скорее. Используемое мной реле имеет встроенный защитный диод, показанный, но не обозначенный на схеме. Диод защищает микроконтроллер от индуктивного выброса обратного напряжения, который возникает, когда вы запускаете импульс в индуктор, такой как катушка реле. Если вы используете другое реле, обязательно добавьте диод с указанной полярностью или, может быть, вы можете поцеловать свой микроконтроллер на прощание при первом срабатывании реле. Микроконтроллер может безопасно потреблять около 25 мА с одного контакта, поэтому выбирайте реле с катушкой с высоким сопротивлением. PRMA1A05 имеет катушку на 500 Ом, поэтому для ее замыкания требуется всего 10–12 мА. Я хотел использовать несколько хороших тонких и легких кабелей с разъемами RJ-11, но все разъемы, которые я нашел у Fry's, были деталями для монтажа на печатную плату, поэтому в итоге я выбрал старые модели DB9. Последовательные кабели очень дешевы, а винты предохранят разъемы от выпадения. На самом деле вам нужно всего лишь подключить 3 провода (Vcc, Gnd и комбинированные выходы двух IS471FE) между оптическим блоком и контроллером, чтобы вы могли использовать практически любой разъем / кабель, который вам нравится, даже стереофонический мини-штекер и разъем.

Шаг 5. Использование фото-триггера

Идея состоит в том, чтобы настроить объект так, чтобы лучи пересекались там, где вы ожидаете, что произойдет какое-то действие. Например, если вы хотите выстрелить колибри в кормушку или птицу, входящую в гнездо или выходящую из нее, установите рамку с точкой пересечения луча именно там, где вы хотите. Затем установите камеру, направленную на цель, и установите фокус, экспозицию и баланс белого (это минимизирует время задержки срабатывания затвора). Проверьте настройку луча, чтобы убедиться, что ОБЕИХ лучей выровнены правильно - это делается путем размахивания рукой через каждый луч индивидуально, а затем через целевую область. Светодиод должен загореться и реле замкнуться только тогда, когда оба луча прерваны. Теперь установите режим работы - непрерывный или импульсный и уходите.

Вы должны немного знать о поведении своей цели, чтобы получить наилучшие результаты. Если вы хотите снимать что-то, что движется быстро, вы должны учитывать задержки камеры и контроллера, чтобы предсказать, где будет цель после того, как она прервет инфракрасные лучи. Колибри, парящее на одном месте, можно застрелить прямо там, где пересекаются лучи. Птица или летучая мышь, которые быстро летают, могут оказаться на расстоянии пары футов к тому моменту, когда камера сделает снимок. Импульсный режим позволяет камерам, не имеющим встроенного режима непрерывной съемки, делать несколько снимков, пока лучи прерываются. Вы можете установить частоту импульсов до 10 Гц, хотя не так много камер, которые могут снимать так быстро. Вам нужно будет немного поэкспериментировать, чтобы увидеть, с какой скоростью может снимать ваша камера. Подключение камеры осуществляется через нормально разомкнутый релейный контакт, поэтому вы можете подключить вспышку вместо камеры. Затем вы можете снимать в темноте, приподняв затвор и используя контроллер для однократного или многократного срабатывания вспышки, когда объект (например, летучая мышь?) Разбивает лучи. После срабатывания вспышки закройте затвор. Если ваша вспышка не отстает, вы можете сделать несколько крутых снимков с мультиэкспозицией, используя один из импульсных режимов. Вы можете точно определить точку пересечения лучей, прикрепив к оптическим головкам эластичную нить. Для некоторых целей это то место, куда вы наведете и предварительно сфокусируете свою камеру. На фотографиях ниже изображен человек из Лего, падающий сквозь балки. Я уронил его с высоты пары футов над балками, и вы можете видеть, что он упал примерно на 6-8 дюймов ниже балок за то время, которое потребовалось для того, чтобы балки сломались, реле закрылось и камера сработала. Эта камера была зеркалкой Nikon, которая, вероятно, имеет небольшую задержку срабатывания затвора при предварительной фокусировке и экспонировании. Ваши результаты будут зависеть от вашей камеры. Прототип сейчас находится в руках друга, который сделал эти снимки (мою камеру нужно модифицировать, чтобы использовать дистанционный спуск затвора). Если он сделает еще несколько художественных фотографий с помощью этого устройства, я постараюсь разместить их здесь или на моем веб-сайте. Удачи!