DropArt - Precision Two Drop Photographic Collider: 11 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Kamusta isa at lahat, Sa itinuturo na ito ipinakita ko ang aking disenyo para sa isang computer na kinokontrol ang dalawang likidong drop collider. Bago kami magsimula sa mga detalye ng disenyo, sa palagay ko makatuwiran na ipaliwanag nang eksakto kung ano ang layunin ng disenyo.

Ang isang masaya, kawili-wili at magandang sangay ng potograpiya ay nagsasangkot sa pagkuha ng mga imahe ng mga likidong droplet habang pinindot nila ang isang pool ng katulad na likido. Ito mismo ay maaaring makabuo ng mga kagiliw-giliw na imahe. Upang makakuha ng ilang mga cool na imahe, kailangan naming mabangga ang dalawang likidong patak. Kaya't ang unang drop ay tumama sa pool ng likido at lumilikha ng tinatawag kong 'up-spout' na tumaas mula sa pool nang direkta sa itaas kung saan naapektuhan ang unang drop. Ngayon isang pangalawang drop, inorasan na oras, na-hit sa tuktok ng 'up-spout' na sumasabog sa likido papalabas upang makabuo ng ilang mga kamangha-manghang at natatanging mga hugis.

Ang layunin ng aking disenyo ng DropArt ay upang ibigay ang mga sumusunod na tampok:

• Upang palabasin ang isang likidong patak na may ulit na laki
• Upang palabasin ang pangalawang likidong drop na may nauulit na laki at eksaktong oras na may kinalaman sa unang drop
• Upang makontrol ang isang shutter ng camera upang makuha ang isang pagbabanggaan ng drop
• Upang makontrol ang isang flash head upang ma-freeze ang banggaan sa isang eksaktong sandali sa oras
• Upang magbigay ng isang user friendly na stand-alone na controller na nagbibigay ng kakayahang kontrolin ang lahat ng mga parameter at maraming mga pagsasaayos
• Upang magbigay ng isang madaling gamitin na interface ng gumagamit na batay sa Windows o GUI na konektado sa pamamagitan ng USB
• Upang magbigay ng isang bootloader upang mapadali ang muling pag-flashing ng firmware sa pamamagitan ng USB

Dapat ding magkaroon ng sapat na proteksyon sa pagitan ng control board at naka-attach na mga camera at flash device.

Hakbang 1: Tingnan muna ang Ilang Mga Resulta…

Bago makuha ang detalye ng disenyo, tingnan muna natin ang ilang mga resulta mula sa proyekto ng DropArt. Kung ikaw, bilang isang mambabasa, tulad ng mga resulta, baka gusto mong tingnan ang disenyo at maaaring magkaroon ng isang bitak sa pagbuo ng isa sa iyong sarili kung saan ako magbibigay ng suporta.

Mahalagang aspeto sa DropArt photography

Dapat pansinin na para sa pinakamahusay na mga resulta ang camera ay nakatakda sa B (o bombilya) mode. Nangangahulugan ito na hangga't nalalumbay ang shutter ay nananatiling bukas ang shutter. Ito ang mode na nahanap kong pinakamahusay na gumagana para sa DropArt photography. Ito talaga ang flash na kumukuha ng sandali at hindi ang shutter ng camera. Upang makamit ang isang maikling tagal ng flash ang lakas ng output ng flash ay dapat itago sa isang minimum. May posibilidad akong gumamit ng dalawang maliit na mga yunit ng flash na nakatakda sa manu-manong mababang lakas ng output (tingnan ang imahe sa konklusyon). Ang isang flash unit ay isinama sa DropArt controller at pinaputok sa pamamagitan ng isang cable. Ang pangalawang flash head ay opically slaving mula sa una.

Tulad ng nasa mode na B kami ang labis na ilaw sa paligid ay magiging sanhi ng paglabo ng imahe. Samakatuwid, ang pag-drop ng potograpiya ay dapat na gumanap sa malupit na ilaw - sapat na ilaw lamang upang makita kung ano ang iyong ginagawa. Pangkalahatan ay kinukunan ko ang mga imahe sa paligid ng f11 at sa gayon ang mga epekto dahil sa ilaw ng paligid ay nababawasan.

Pangunahing pamamaraan at pag-set up

Dapat pansinin na ang bawat pag-setup ay bahagyang mag-iiba at kailangan mong maging mapagpasensya at pamamaraang Sa sandaling mayroon kang isang pangunahing pagbagsak ng dalawang drop mahahanap mo ang mga resulta halos 100% na maulit. Para sa pangunahing pag-set up sa ibaba gumagamit ako ng gripo ng tubig na may pangkulay na pulang pagkain. Ang drop dispenser ay tungkol sa 25cm sa itaas ng likidong pool.

Tiyaking ang Mariotte siphon ay nabura ng likido gamit ang tampok na purge (tingnan ang halimbawa ng video) at tiyaking ang antas ng likido ay hindi mahuhulog sa ibaba ng ilalim ng Mariotte siphon.

• Magsimula muna sa isang solong drop size na 35ms
• Itakda ang pagkaantala ng shutter sa 100ms
• Itakda ang pagkaantala ng flash sa 150ms
• Taasan ang pagka-antala ng flash sa + 10ms na pagdaragdag hanggang sa makita mong lumitaw ang drop sa tuktok ng frame
• Maaari mo na ngayong dagdagan ang pagkaantala ng flash sa pamamagitan ng buong pagkakasunud-sunod ng drop
• Patuloy na dagdagan ang pagkaantala ng flash hanggang sa magkaroon ka ng isang buong solong drop up spout
• Magdagdag ngayon ng pangalawang drop laki ng 35ms at pagkaantala ng halos 150ms
• Ayusin ang drop dalawang pagkaantala sa +/- 10ms pagtaas ng pagtaas hanggang sa lumitaw ito sa tuktok ng frame sa itaas ng unang drop up spout
• Ayusin ang drop dalawang pagkaantala hanggang mabangga ang pangalawang drop sa up spout mula sa unang drop

Ngayon mayroon kang isang pangunahing pagbangga na nagaganap na maaari mong i-play sa mga setting upang makuha ang nais mong epekto.

Ang iba't ibang mga likido sa density ay mangangailangan ng iba't ibang mga setting ngunit maaari mo itong iimbak sa iba't ibang mga pagsasaayos.

Hakbang 2: Oras ng Paglipas ng Video ng magkakasunod na Patak

Narito ipinakita ko ang isang video - ito isang serye ng magkakahiwalay na magkakasunod na patak na kinuha bilang still na may 10ms o 5ms na pagsulong ng mga agwat ng flash upang i-freeze ang paggalaw. Pagkatapos ay naitala ko nang magkasama ang mga resulta na mga imahe pa rin upang makabuo ng isang maikling animation ng buhay ng isang drop at kasunod na banggaan sa isang pangalawang drop.

Hakbang 3: DropArt Mechanical Drop Dispenser

Masasabing ang pinakamahalagang bahagi ng proyekto ng DropArt ay ang mechanical drop dispenser. Ang bahaging ito ng disenyo ay kritikal para masiguro ang pare-pareho ang regular na laki ng drop.

Ang puso ng disenyo ay isang mekanikal na balbula na binuksan at sarado gamit ang isang 12v spring na na-load na normal na sarado na solonoid. Ang solonoid na ito ay eksaktong kinokontrol gamit ang microprocessor based control board.

Ang likidong daluyan ay isang 36mm OD, 30mm ID acrylic tube. Upang mai-cap ang tubo, mayroon akong 3D na naka-print sa HIPS isang end cap na idinisenyo upang tanggapin ang karaniwang 1/4 pulgada na mga kabit ng tubo (tingnan ang mga imahe). Ang mga patak ay naipamahagi mula sa isang barbed hose tail - din ang 1/4 inch thread.

Ang tuktok ng acrylic tube ay tinatakan na may sukat na 29 bungo na goma. Ang rubber bung ay ibinibigay ng isang butas sa gitna kung saan nilagyan ko ang isang plastic tube upang lumikha ng isang Mariotte siphon (tingnan ang tukoy na seksyon sa Mariotte siphon).

Ang solonoid ay nakapaloob sa isang maliit na kahon ng proyekto ng plastik at nakakonekta sa isang panlabas na socket ng kuryente.

Hakbang 4: Disenyo at Pangkalahatang-ideya ng Board ng Control ng DropArt

Sa seksyong ito, nagpapakita ako ng isang maikling video na pangkalahatang-ideya sa DropArt prototype control board at ang konstruksyon nito.

Hakbang 5: DropArt Control Board Schematic

Ipinapakita ng imahe dito ang eskematiko ng control board ng control. Maaari nating makita na sa pamamagitan ng paggamit ng malakas na PIC microcontroller ang eskematiko ay medyo simple.

Maaari mong i-download ang eskematiko dito:

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

TANDAAN: sa mga video na ginamit ang voltage regulator ay ang maliit na uri ng 78L05. Iminumungkahi ko na ang sinumang nagtatayo ng disenyo na ito ay gumamit ng mas malaking 7805 sa TO220 na pakete

Hakbang 6: DropArt - Talagang Paggamit ng System

Sa seksyong ito, nagpapakita ako ng isang video na nagdedetalye kung paano talaga gamitin ang DropArt control system. Sakop ng video ang paggamit ng stand-alone na hardware at pati na rin ang interface ng gumagamit na batay sa Windows o GUI.

Hakbang 7: DropArt - Sinusuri ang Katumpakan at Repeatability

Sa hakbang na ito, tinangka kong ilarawan ang isang pagkakasunud-sunod ng dalawang drop at ilarawan ang kawastuhan ng tiyempo ng proyekto ng DropArt.

Ang pahalang na oscilloscope ay naghahati ng 50ms / marka.

Sa una, isaalang-alang ang pangalawa sa dalawang imahe. Ito ay isang napaka-simpleng bakas mula sa aking oscilloscope na nagpapakita ng pangunahing 1ms tick na bumubuo sa timebase para sa lahat ng tiyempo ng proyekto. Ang tik na ito ay nabuo sa microprocessor ng PIC gamit ang isang naka-embed na timer ng hardware na na-program upang makabuo ng isang nakakagambala sa isang tumpak na punto ng oras. Gamit ang timebase na ito, ang laki ng drop, pagkaantala ng inter-drop, pagkaantala ng shutter at pagkaantala ng flash ay maaaring ma-contolled nang tumpak na paggawa ng napaka-ulit na mga resulta.

Isaalang-alang ngayon ang una sa dalawang imahe:

Ang gitnang asul na bakas ay nagpapakita ng isang dalawang pagbaba ng paglabas. Ang bawat drop ay may tagal ng laki na 50ms at isang drop 2 pagkaantala ng 150ms

Ang ilalim na kulay-rosas na bakas ay ang flash fire na may pagkaantala ng 300ms pagkatapos ng drop 1 release at isang hold time na 30ms

Ipinapakita ng tuktok na dilaw na bakas ang paglabas ng shutter. Mayroon itong naka-program na pagkaantala ng 200ms. Gayunpaman, ipinapalagay na ang camera ay may shutter lag na 100ms kaya't ang shutter release ay 100ms mas maaga kaysa sa naka-program. Ang shutter ay mananatiling bukas para sa tagal ng pagkakasunud-sunod (mode ng camera B). Ang shutter ay sarado pagkatapos ng 30ms flash on period ay nag-expire.

Hakbang 8: Ang Mariotte Siphon - Ipinaliwanag

Ang isang napakahalagang aspeto ng disenyo ay kung paano makontrol ang likido na presyon sa input sa balbula. Habang bumababa ang antas ng likido sa reservoir, ang presyon sa input sa balbula ay bumaba samakatuwid ay bumababa din ang rate ng daloy ng likido. Ang laki ng drop para sa anumang naibigay na oras na bukas ang balbula ay bumababa habang bumabagsak ang antas ng reservoir. Ginagawa nitong kontrolado ang mga drop collision na pabago-bago at nakasalalay sa antas ng likido. Ipinapaliwanag ng video sa hakbang na ito kung paano nalutas ang problemang ito.

Ipinapakita ng pangalawang napakaikling video kung paano magagamit ang tampok na paglilinis ng DropArt upang pangunahin ang Mariotte siphon pati na rin ang paglilinis o paglilinis ng balbula ng mekanikal.

Hakbang 9: Ginamit ang Bootloader para sa PIC Re-flashing

Ipinapakita at ipinapaliwanag ng maikling video na ito ang pagpapatakbo ng bootloader ng PIC na maaaring magamit upang muling mai-flash ang PIC sa pamamagitan ng USB, na tinatanggihan ang pangangailangan na gumamit ng isang nakatuon na programmer ng PIC.

Hakbang 10: Listahan ng Mga Bahagi ng DropArt

Nakalakip ay isang listahan ng dokumento ng salita ang mga bahagi na ginamit ko para sa itinuro

Ito ay isang listahan ng mga bahagi na kinakailangan upang buuin ang proyekto ng DropArt. Ang lahat ng mga bahagi ng bar ay magagamit sa sarili. Ang pagbubukod dito ay ang takip ng pagtatapos para sa likidong likidong likido na naka-print sa 3D ko. Inilakip ko ang acrylic tube OD 36mm end cap modeI (STL format) sa hakbang na ito.

Mga aktibong bahagi

PIC18F2550 microcontroller. Tulad ng naibigay, ito ay isang hindi naka-program na bahagi kaya kailangang i-flash gamit ang DropArt firmware. Kung mayroon kang isang angkop na programmer maaari mong gawin ito sa iyong sarili, o maaari kang magpadala sa iyo ng isang pre flashing na bahagi o maaari mo akong padalhan ng isang blangkong bahagi para sa pag-flashing

• Blue serial IIC 20x4 character LCD module
• 78L05 boltahe regulator
• AN25 opto-isolator o katulad - 2 off
• MOC3020 opto-triac
• IRF9530 P-channel FET o katulad
• TLS106 SCR Thyristor o katulad
• LEDs 2 off

Passive na mga bahagi

• 1N4001 diode (reverse proteksyon ng polarity)
• 100nf ceramic capacitor 3 off
• 22uf 16v electrolytic capacitor o katulad na 2 off
• 22pf ceramic capacitor 2 off
• Pinangunahan ang 4MHz na kristal HC49 / 4H
• Ang SIL 8 pin na nakahiwalay na resistor network na 1.8K 2 ay naka-off
• Ang SIL 8 pin na karaniwang resistor network 4.7k 1 off
• 470R 1 / 4W risistor 1 naka-off
• 10K 1 / 4W risistor 2 naka-off

Mga konektor

• 2.5mm board mount socket ng kuryente
• 2.5mm chassis mount power plug / socket
• 2.5mm mono jack socket (solenoid)
• 3.5mm mono jack socket 2 off (shutter at flash)
• Uri ng USB B 90-degree DIP babaeng socket
• I-pin ang header 2.54mm 4 na paraan
• Ang DIL 28pin ay pin na socket ng IC
• Pinatay ng DIL 6pin ang pin IC socket 3

Iba pa

• 12cm x 8cm FR-4 prototyping board sa pamamagitan ng tubog na butas
• Itulak upang gawin ang butas na pinaliit na mga pindutan
• Lumipat ang rotary encoder 2 bit Gray na naka-code
• Kontrolin ang knob upang magkasya ang rotary encoder

Mekaniko

• Malinaw na acrylic pipe na 36mm OD 30mm ID at 18cm ang haba
• End cap (3D print) upang magkasya sa acrylic pipe OD 36mm
• Uri ng Mariotte siphon upang magkasya sa bung center ng 16cm ang haba
• Rubber bung size 29 na may butas sa gitna
• Ang barbed hose tail na 1/4 "na thread x 4mm ay umiiral na siwang
• Ang BSPP babaeng bulkhead na umaangkop sa pag-aayos ng nut 1 / 4inch
• Barrel utong 1 / 4inch
• 12V DC 4W electric solenoid na balbula ng hangin / gas / tubig / gasolina ay karaniwang sarado 1 / 4inch dalawang daan

Hakbang 11: Konklusyon at Saloobin

Talagang nasiyahan ako sa pagbuo at pagperpekto sa proyektong ito. Ang aking mga proyekto ay halos palaging nagsisimula mula sa parehong panimulang punto. Naging interesado ako sa isang bagay na maaaring mangailangan ng mga dalubhasang kagamitan. Ang pagkakaroon ng natagpuan at madalas na bumili ng kagamitan, ako ay madalas na nabigo sa kalidad at pag-andar at sa paglaon ay pinipilit akong magdisenyo at bumuo ng aking sariling gamit upang maayos na gawin ang trabahong kinakailangan. Ito talaga ang kaso sa proyekto ng DropArt.

Nagbibigay-daan sa akin ang proyekto ng DropArt na magsagawa ng mga pagbagsak ng likidong pagbagsak na may malapit sa 100% na kakayahang maulit upang ma-concentrate ako sa mga imahe kaysa sa pagkabigo ng pagkuha ng daan-daang mga imahe na umaasang makakakuha ng ilang mga pagbabangga ng drop.

Gumagawa ako at nai-post ang mga artikulong Maituturo sa tatlong kadahilanan. Una, nasiyahan ako sa paggawa ng Instructable dahil nagbibigay ito ng isang paraan upang ma-dokumento ang proyekto at kumikilos bilang pagsasara. Pangalawa, malinaw naman na umaasa ako na ang mga tao ay magbabasa at masiyahan sa artikulo, marahil kahit na may matuto ng bago. At pangatlo, upang magbigay ng tulong at suporta sa sinumang nais na magkaroon ng isang lamat sa pagbuo ng proyekto. Ginugol ko ang aking buong buhay sa pagtatrabaho bilang isang disenyo engineer sa electronics at software; mula sa isang maagang edad, isang natatanging masigasig na hobbyist ng electronics. Masisiyahan ako sa pagtulong sa iba na maaaring nais na bumuo para sa kanilang sarili ngunit kailangan lamang ng kaunting gabay at suporta.

Ipinapakita ng mga kalakip na imahe ang aking pag-set up ng DropArt sa aking pagawaan.

Mangyaring huwag mag-atubiling magkomento o pribadong mensahe kung nangangailangan ka ng anumang karagdagang detalye.

Maraming salamat, Dave