DropArt - Precision Two Drop Collider fotografic: 11 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Bună ziua tuturor, În acest instructable vă prezint designul pentru un colizor cu două picături de lichid controlat de computer. Înainte de a începe detaliile de proiectare, cred că are sens să explicăm exact care este scopul proiectării.

O ramură de fotografie distractivă, interesantă și frumoasă implică captarea de imagini cu picături de lichid în timp ce lovesc un bazin de lichid similar. Acest lucru în sine poate produce imagini interesante. Pentru a obține niște imagini foarte interesante, trebuie să ciocnim două picături lichide. Așadar, prima picătură lovește bazinul de lichid și creează ceea ce eu numesc un „gură de scurgere” care se ridică din piscina direct deasupra locului unde a afectat prima picătură. Acum o a doua picătură, cronometrată cu precizie, lovește partea de sus a „gura de scurgere” explodând lichidul spre exterior pentru a genera niște forme uimitoare și unice.

Scopul designului meu DropArt este de a oferi următoarele caracteristici:

• Pentru a elibera o picătură de lichid cu o dimensiune repetabilă
• Pentru a elibera o a doua picătură de lichid cu dimensiune repetabilă și sincronizare precisă față de prima picătură
• Pentru a controla un obturator al camerei pentru a surprinde o coliziune
• Pentru a controla un cap de bliț pentru a îngheța coliziunea într-un moment de precizie
• Pentru a oferi un controler autonom, ușor de utilizat, care oferă posibilitatea de a controla toți parametrii și configurațiile multiple
• Pentru a oferi o interfață de utilizator Windows sau GUI ușor de utilizat conectată prin USB
• Pentru a oferi un bootloader pentru a facilita intermitentul firmware-ului prin USB

De asemenea, ar trebui să existe o protecție adecvată între placa de control și aparatele foto și flash atașate.

Pasul 1: Să vedem mai întâi unele rezultate …

Înainte de a intra în detaliile designului, să ne uităm mai întâi la câteva rezultate din proiectul DropArt. Dacă, ca cititor, îți plac rezultatele, s-ar putea să dorești să te uiți mai departe în proiectare și poate să ai vreo greșeală la construirea unuia singur, pentru care îți voi oferi sprijin.

Aspecte importante ale fotografiei DropArt

Trebuie remarcat faptul că, pentru cele mai bune rezultate, camera este setată în modul B (sau bec). Aceasta înseamnă că atâta timp cât obturatorul este apăsat, obturatorul rămâne deschis. Acesta este modul în care consider că funcționează cel mai bine pentru fotografia DropArt. De fapt, blițul captează momentul și nu obturatorul camerei. Pentru a atinge o durată scurtă a blițului, puterea de ieșire a blițului trebuie menținută la minimum. Tind să folosesc două unități de bliț mici setate la putere manuală redusă (vezi imaginea din concluzie). O unitate flash este cuplată la controlerul DropArt și este declanșată printr-un cablu. Al doilea cap de bliț este slabit opțional de primul.

Deoarece suntem în modul B, excesul de lumină ambientală va provoca estomparea imaginii. Prin urmare, fotografia cu picături ar trebui să fie efectuată în condiții de iluminare redusă - doar suficientă lumină pentru a vedea ce faceți. În general, fotografiez în jurul valorii de f11 și astfel efectele datorate luminii ambientale sunt minimizate.

Tehnica de bază și configurarea

Trebuie remarcat faptul că fiecare configurare va varia ușor și trebuie să aveți răbdare și metodică Odată ce aveți o coliziune de bază cu două picături, veți găsi rezultatele aproape 100% repetabile. Pentru configurarea de bază de mai jos, foloseam apă de la robinet cu colorant alimentar roșu. Distribuitorul de picături era la aproximativ 25cm deasupra bazinului de lichide.

Asigurați-vă că sifonul Mariotte este curățat de lichid folosind funcția de purjare (a se vedea exemplul video) și asigurați-vă, de asemenea, că nivelul lichidului nu scade sub fundul sifonului Mariotte.

• Mai întâi începeți cu o singură picătură de 35 ms
• Setați întârzierea declanșatorului la 100 ms
• Setați întârzierea blițului la 150 ms
• Măriți întârzierea blițului cu creșteri de + 10 ms până când vedeți că picătura apare în partea de sus a cadrului
• Acum puteți crește întârzierea blițului prin întreaga secvență de scădere
• Continuați să măriți întârzierea blițului până când aveți o singură gură de scurgere completă
• Acum adăugați o a doua dimensiune de picătură de 35 ms și o întârziere de aproximativ 150 ms
• Reglați întârzierea de scădere cu două creșteri de +/- 10ms până când apare în partea de sus a cadrului deasupra primului gură de scurgere
• Reglați întârzierea picăturii cu două până când cea de-a doua picătură se ciocnește cu gura în sus de la prima picătură

Acum aveți o coliziune de bază, care se întâmplă, puteți juca cu setări pentru a obține efectul dorit.

Lichidele cu densitate diferită vor necesita setări diferite, dar le puteți stoca în diferite configurații.

Pasul 2: Video cu expirare temporală a picăturilor consecutive

Aici vă prezint un videoclip - acesta este o serie de picături consecutive separate luate ca fotografii cu 10ms sau 5ms care avansează intervalele de bliț pentru a îngheța mișcarea. Am cusut apoi imaginile statice rezultate pentru a produce o scurtă animație a vieții unei picături și a coliziunii ulterioare cu o a doua picătură.

Pasul 3: DropArt Dispenser mecanic DropArt

Probabil că cea mai importantă parte a proiectului DropArt este distribuitorul mecanic de picături. Această parte a designului este esențială pentru asigurarea unei dimensiuni regulate a picăturilor.

Inima proiectării este o supapă mecanică care este deschisă și închisă cu ajutorul unui arc de 12V încărcat cu solonoid normal închis. Acest solonoid este controlat cu precizie folosind placa de control bazată pe microprocesor.

Vasul lichid este un tub acrilic de 36 mm OD, 30 mm ID. Pentru a închide tubul, am imprimat 3D în HIPS un capac final care este conceput pentru a accepta fitinguri standard de 1/4 inch (vezi imagini). Picăturile sunt distribuite dintr-o coadă a furtunului ghimpat - de asemenea, fir de 1/4 inch.

Partea superioară a tubului acrilic este sigilată cu un bung din cauciuc de dimensiunea 29. Bungul de cauciuc este furnizat cu o gaură centrală în care am montat un tub de plastic pentru a crea un sifon Mariotte (a se vedea secțiunea specifică a sifonului Mariotte).

Solonoidul este închis într-o cutie mică din plastic și conectat la o priză exterioară.

Pasul 4: Proiectarea și prezentarea generală a plăcii de control DropArt

În această secțiune, vă prezint un scurt videoclip care prezintă tabloul de control al prototipului DropArt și construcția acestuia.

Pasul 5: Schema tabloului de control DropArt

Imaginea de aici prezintă schema plăcii de control. Putem vedea că, utilizând puternicul microcontroler PIC, schema este relativ simplă.

Puteți descărca schema de aici:

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

NOTĂ: în videoclipuri, regulatorul de tensiune utilizat este de tipul 78L05 mic. Vă sugerez oricui construiește acest design să utilizeze cel mai mare 7805 din pachetul TO220

Pasul 6: DropArt - Utilizarea efectivă a sistemului

În această secțiune, vă prezint un videoclip care detaliază cum să utilizați efectiv sistemul de control DropArt. Videoclipul acoperă folosirea hardware-ului autonom și, de asemenea, a interfeței de utilizator Windows sau GUI.

Pasul 7: DropArt - Examinarea preciziei și repetabilității

În acest pas, încerc să descriu o secvență de două picături și să ilustrez acuratețea sincronizării proiectului DropArt.

Diviziile osciloscopului orizontal 50ms / marca.

Inițial, ia în considerare a doua dintre cele două imagini. Aceasta este o urmă foarte simplă din osciloscopul meu care afișează bifă de bază de 1 ms, care formează baza de timp pentru toată sincronizarea proiectului. Această bifă este generată în microprocesorul PIC utilizând un cronometru hardware încorporat programat pentru a genera o întrerupere la un moment precis în timp. Folosind această bază de timp, dimensiunea scăderii, întârzierea inter-scăderi, întârzierea obturatorului și întârzierea blițului pot fi controlate foarte precis, producând rezultate foarte repetabile.

Acum ia în considerare prima dintre cele două imagini:

Urmele albastre de mijloc arată o eliberare de două picături. Fiecare picătură are o perioadă de dimensiune de 50 ms și o întârziere de picătură 2 de 150 ms

Urma roz de jos este focul cu o întârziere de 300 ms după eliberarea picăturii 1 și un timp de așteptare de 30 ms

Urma galbenă de sus arată declanșatorul. Aceasta are o întârziere programată de 200 ms. Cu toate acestea, se presupune că camera are un decalaj de declanșare de 100ms, deci declanșatorul este cu 100ms mai devreme decât este programat. Obturatorul rămâne deschis pe durata secvenței (modul camera B). Declanșatorul este închis după expirarea perioadei de aprindere a blițului de 30 ms.

Pasul 8: Sifonul Mariotte - explicat

Un aspect foarte important al proiectării este modul de control al presiunii lichidului la intrarea în supapă. Pe măsură ce nivelul lichidului din rezervor scade, presiunea la intrarea în supapă scade, așadar, la fel și debitul lichidului. Dimensiunea căderii pentru orice moment dat, supapa este deschisă scade odată cu scăderea nivelului rezervorului. Acest lucru face ca controlul coliziunilor de cădere să fie dinamic și dependent de nivelul lichidului. Videoclipul din acest pas explică modul în care această problemă a fost rezolvată.

Al doilea videoclip foarte scurt prezintă modul în care funcția de purjare DropArt poate fi utilizată pentru amorsarea sifonului Mariotte, precum și pentru purjarea sau curățarea supapei mecanice.

Pasul 9: Bootloader folosit pentru PIC Re-flashing

Acest scurt video demonstrează și explică funcționarea încărcătorului de încărcare PIC, care poate fi folosit pentru a re-flash PIC prin USB, negând necesitatea de a utiliza un programator PIC dedicat.

Pasul 10: Lista pieselor DropArt

Atașat este un document Word care conține părțile pe care le-am folosit pentru instructabil

Aceasta este o listă a părților necesare pentru a construi proiectul DropArt. Toate barele de piese sunt disponibile de pe sine. Excepția de la aceasta este capacul final al vasului lichid acrilic pe care l-am imprimat 3D. Am atașat tubul acrilic OD 36mm cap capac mod I (format STL) la acest pas.

Componente active

Microcontroler PIC18F2550. După cum este furnizat, aceasta este o parte neprogramată, deci trebuie să fie intermitentă cu firmware-ul DropArt. Dacă aveți un programator adecvat, puteți face acest lucru singur sau vă pot trimite o parte pre-intermitentă sau îmi puteți trimite o parte goală pentru intermitent

• Modul LCD serial albastru IIC 20x4 caractere
• Regulator de tensiune 78L05
• AN25 optoizolator sau similar - 2 oprit
• MOC3020 opto-triac
• IRF9530 F-channel P sau similar
• Tiristor TLS106 SCR sau similar
• LED-uri 2 stinse

Componente pasive

• 1N4001 diodă (protecție inversă polaritate)
• Condensatori ceramici 100nf 3 opriți
• 22uf 16v condensator electrolitic sau similar 2 off
• 22pf condensatori ceramici 2 opriți
• Cristal de 4 MHz HC49 / 4H cu plumb
• SIL 8 pini izolate rețea rezistență 1,8K 2 off
• SIL 8 pini rețea comună rezistor 4.7k 1 off
• 470R 1 / 4W rezistor 1 oprit
• Rezistența 2 10K 1 / 4W oprită

Conectori

• Priză de alimentare cu montare pe placă de 2,5 mm
• Fișă / priză de alimentare cu montaj pe șasiu de 2,5 mm
• Priză mono jack de 2,5 mm (solenoid)
• Priză mono jack 3,5 mm 2 oprită (declanșator și bliț)
• Mufă USB tip B DIP de 90 de grade
• Antet pin 2,54mm 4 căi
• Priză IC DIL cu 28 pini întoarsă
• Priza IC 3 pin DIL cu 6 pini este oprită

Alte

• Placă de prototipare FR-4 de 12cm x 8cm prin gaură
• Apăsați pentru a face prin găuri butoane miniaturale
• Comutator rotativ pentru codificator 2 biți codat în gri
• Buton de control pentru a se potrivi codificatorului rotativ

Mecanică

• Țeavă acrilică transparentă 36mm OD 30mm ID și 18cm lungime
• Capac de capăt (imprimare 3D) pentru a se potrivi cu o țeavă acrilică cu diametrul de 36 mm
• Tip sifon Mariotte pentru a se potrivi cu șurubul de 16 cm lungime
• Bungă de cauciuc dimensiunea 29 cu orificiu central
• Coada furtunului ghimpat, filet de 1/4”x 4mm, există deschidere
• Montaj de perete BSPP feminin cu piuliță de fixare 1/4 inch
• Niplu butoi 1/4 inch
• 12V DC 4W electrovalvă electrică aer / gaz / apă / combustibil normal închis 1/4 inch în două sensuri

Pasul 11: Concluzii și gânduri

Mi-a plăcut foarte mult să construiesc și să perfecționez acest proiect. Proiectele mele încep aproape întotdeauna de la același punct de plecare. Mă interesează ceva care ar putea necesita echipamente de specialitate. După ce am găsit și am cumpărat deseori echipamente, sunt atât de des dezamăgit de calitate și funcționalitate și, ulterior, mă simt nevoit să-mi proiectez și să construiesc propriul echipament pentru a face treaba necesară în mod corespunzător. Acesta a fost într-adevăr cazul proiectului DropArt.

Proiectul DropArt îmi permite acum să fac coliziuni de picături lichide cu o repetabilitate de aproape 100%, astfel încât să mă pot concentra pe imagini, mai degrabă decât pe frustrarea de a face sute de imagini în speranța de a obține câteva coliziuni de picături.

Produc și postez aceste articole instructabile din trei motive. În primul rând, îmi place foarte mult să produc Instructable, deoarece oferă o modalitate de a documenta proiectul și acționează ca închidere. În al doilea rând, sper în mod evident că oamenii vor citi și se vor bucura de articol, poate chiar vor învăța ceva nou. Și, în al treilea rând, să ofere ajutor și sprijin oricui dorește să aibă un crack în construirea proiectului. Mi-am petrecut întreaga viață de lucru ca inginer de proiectare în electronică și software; de la o vârstă fragedă, un pasionat de electronice excepțional de dornic. Îmi place foarte mult să îi ajut pe ceilalți care poate vor să construiască pentru ei înșiși, dar au nevoie doar de puțină îndrumare și sprijin.

Imaginile atașate arată configurarea mea DropArt în atelierul meu.

Vă rugăm să nu ezitați să comentați sau să primiți un mesaj privat dacă aveți nevoie de detalii suplimentare.

Mulțumesc mult, Dave