DropArt - Precision Two Drop Collider Photographic Collider: 11 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

שלום לכולם, במדריך זה אני מציג את העיצוב שלי למחשב שנשלט על ידי טיסה של שני נוזלים. לפני שנתחיל בפרטי העיצוב, אני חושב שזה הגיוני להסביר בדיוק מה מטרת העיצוב.

ענף צילום מהנה, מעניין ויפהפה כולל לכידת תמונות של טיפות נוזל כשהן פוגעות במאגר נוזלים דומים. זה כשלעצמו יכול לייצר תמונות מעניינות. כדי לקבל כמה תמונות ממש מגניבות, אנחנו צריכים להתנגש שתי טיפות נוזל. כך שהטיפה הראשונה פוגעת במאגר הנוזלים ויוצרת את מה שאני מכנה 'זרבובית למעלה' העולה מהבריכה ישירות מעל המקום בו השפיעה הטיפה הראשונה. עכשיו טיפה שנייה, מתוזמנת בדיוק, פוגעת בחלק העליון של 'הזרבובית' המפוצצת את הנוזל כלפי חוץ כדי ליצור כמה צורות מדהימות וייחודיות.

מטרת עיצוב DropArt שלי היא לספק את התכונות הבאות:

• לשחרור טיפת נוזלים בגודל חוזר
• לשחרר טיפת נוזלים שנייה בגודל חוזר ובתזמון דיוק ביחס לטיפה הראשונה
• לשלוט בתריס מצלמה כדי ללכוד התנגשות ירידה
• לשלוט בראש הבזק להקפאת ההתנגשות ברגע מדויק
• לספק בקר עצמאי וידידותי למשתמש המספק את היכולת לשלוט בכל הפרמטרים ובתצורות מרובות
• לספק ממשק משתמש מבוסס Windows או ידידותי למשתמש המחובר באמצעות USB
• לספק מטען אתחול להקל על הבזק מחדש של הקושחה באמצעות USB

צריכה להיות גם הגנה נאותה בין לוח הבקרה לבין מצלמות והתקני הבזק מחוברים.

שלב 1: בואו נסתכל על כמה תוצאות קודם …

לפני שנכנס לפרטי העיצוב, הבה נבחן תחילה כמה תוצאות מפרויקט DropArt. אם אתה, כקורא, אוהב את התוצאות, ייתכן שתרצה להסתכל רחוק יותר על העיצוב ואולי יהיה לך סדק בבניית אחד בעצמך שאעניק לו תמיכה.

היבטים חשובים לצילום DropArt

יש לציין כי לתוצאות הטובות ביותר המצלמה מוגדרת למצב B (או נורה). המשמעות היא שכל עוד התריס נלחץ התריס נשאר פתוח. זהו המצב שלדעתי עובד הכי טוב לצילומי DropArt. למעשה הבזק הוא שתופס את הרגע ולא תריס המצלמה. על מנת להשיג משך הבזק קצר יש להפחית את עוצמת פלט ההבזק למינימום. אני נוטה להשתמש בשתי יחידות הבזק קטנות המוגדרות לספק תפוקה נמוך ידני (ראו תמונה במסקנה). יחידת הבזק אחת מחוברת לבקר ה- DropArt ופועלת באמצעות כבל. ראש ההבזק השני עבד באופן אופטי מהראשון.

מכיוון שאנו נמצאים במצב B עודף הסביבה העודף יגרום לטשטוש התמונה. לכן, צילום ירידה צריך להתבצע בתאורה מאופקת - מספיק אור כדי לראות מה אתה עושה. אני בדרך כלל מצלם תמונות בסביבות f11 ולכן האפקטים בגלל אור הסביבה ממוזערים.

טכניקה והתקנה בסיסיים

יש לציין כי כל התקנה תשתנה מעט ואתה צריך להיות סבלני ושיטתי. עבור ההתקנה הבסיסית להלן השתמשתי במי ברז עם צבע מאכל אדום. מתקן הטיפות היה כ -25 ס מ מעל בריכת הנוזלים.

וודא שהסיפון של מריטה מנוקה מנוזל באמצעות תכונת הטיהור (ראה דוגמא לסרטון) וכן וודא שרמת הנוזלים לא יורדת מתחת לתחתית הסיפון של מריטה.

• ראשית התחל עם ירידה אחת בגודל 35ms
• הגדר את עיכוב התריס ל- 100 ms
• הגדר את השהיית הבזק ל -150 ms
• הגדל את עיכוב ההבזק בעליות של +10 ms עד שתראה את הירידה מופיעה בחלק העליון של המסגרת
• כעת תוכל להגדיל את עיכוב ההבזק לאורך כל רצף הנפילה
• המשך להגדיל את עיכוב ההבזק עד שיהיה לך זרבובית מלאה אחת
• כעת הוסף ירידה שנייה בגודל 35ms ועיכוב של כ -150ms
• התאם את הטיפה שתי עיכובים בהגדלות של +/- 10ms עד להופעה בחלק העליון של המסגרת מעל הזרבובית הנפתחת הראשונה
• התאם את העיכוב של טיפה שתי עד שהטיפה השנייה מתנגשת עם הזרבובית כלפי מעלה מהטיפה הראשונה

כעת מתרחשת התנגשות בסיסית שתוכל לשחק עם הגדרות כדי לקבל את האפקט שאתה רוצה.

נוזלים בצפיפות שונה ידרשו הגדרות שונות אך ניתן לאחסן אותם בתצורות השונות.

שלב 2: סרטון Time Lapse של ירידות עוקבות

כאן אני מציג סרטון - זוהי סדרה של טיפות נפרדות ברציפות שצולמו כסטילס עם 10 ms או 5 ms המתקדמות במרווחי הבזק כדי להקפיא תנועה. לאחר מכן חיברתי את תמונות הסטילס שהתקבלו כדי לייצר אנימציה קצרה של חיי טיפה והתנגשות שלאחר מכן עם טיפה שנייה.

שלב 3: מתקן טיפות מכני DropArt

אפשר לטעון שהחלק החשוב ביותר בפרויקט DropArt הוא מתקן הטיפה המכני. חלק זה של העיצוב הוא קריטי להבטחת גודל ירידה קבוע.

לב העיצוב הוא שסתום מכני אשר נפתח ונסגר באמצעות קפיץ 12 וולט נטען סולונויד רגיל. סולונואיד זה נשלט על דיוק באמצעות לוח הבקרה מבוסס המיקרו -מעבד.

כלי הנוזל הוא צינור אקרילי מזהה 36 מ"מ OD, 30 מ"מ. כדי לכסות את הצינור, הדפסתי תלת מימד ב- HIPS כובע קצה אשר נועד לקבל אביזרי צינור סטנדרטיים בגודל 1/4 אינץ '(ראו תמונות). הטיפות ניתנות מזנב צינור דוקרני - גם חוט 1/4 אינץ '.

החלק העליון של הצינור האקרילי אטום בעזרת פקעת גומי בגודל 29. פגז הגומי מסופק עם חור מרכזי שאליו הצבתי צינור פלסטיק ליצירת סיפון מריטה (ראה פרק ספציפי על הסיפון של מריטה).

הסולונואיד סגור בתוך קופסת פרויקט פלסטיק קטנה ומחובר לשקע חשמל חיצוני.

שלב 4: עיצוב וסקירה כללית של לוח הבקרה של DropArt

בחלק זה, אני מציג סרטון קצר הכולל סקירת לוח הבקרה של אב טיפוס DropArt ובנייתו.

שלב 5: לוח סכמטי של לוח הבקרה של DropArt

התמונה כאן מציגה את סכמטי לוח בקרת הבקרה. אנו יכולים לראות כי על ידי ניצול המיקרו -בקר ה- PIC העוצמתי הסכימה פשוטה יחסית.

אתה יכול להוריד את הסכימה כאן:

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

הערה: בסרטונים וסת המתח המשמש הוא סוג 78L05 הקטן. אני מציע למי שבנה את העיצוב הזה להשתמש ב -7805 הגדול יותר בחבילת TO220

שלב 6: DropArt - למעשה שימוש במערכת

בחלק זה, אני מציג סרטון המפרט כיצד להשתמש בפועל במערכת הבקרה DropArt. הסרטון מכסה שימוש בחומרה העומדת בפני עצמה וגם בממשק המשתמש או GUI מבוסס Windows.

שלב 7: DropArt - בחינת דיוק וחוזרות

בשלב זה, אני מנסה לתאר רצף של שתי טיפות ולהמחיש את דיוק התזמון של פרויקט DropArt.

חלוקות אוסצילוסקופ אופקיות 50ms / mark.

תחילה, שקול את התמונה השנייה מתוך שתי התמונות. זהו עקב פשוט מאוד מאוסילוסקופ שלי המציג את הקרצית הבסיסית של 1ms המהווה את בסיס הזמן לכל תזמון הפרויקט. קרציה זו נוצרת במעבד ה- PIC באמצעות טיימר חומרה מוטבע שתוכנת לייצר הפרעה בנקודת זמן מדויקת. באמצעות בסיס זמן זה ניתן לשלוט במדויק על גודל הירידה, עיכוב בין טיפות, עיכוב תריסים ועיכוב הבזק ומניב תוצאות ניתנות לשחזור.

עכשיו שקול את התמונה הראשונה מבין שתי התמונות:

העקוב הכחול האמצעי מראה שחרור של שתי טיפות. לכל טיפה יש תקופת גודל של 50ms ועיכוב של ירידה 2 של 150ms

העקוב הוורוד התחתון הוא אש הבזק עם עיכוב של 300ms לאחר שחרור ירידה 1 וזמן החזקה של 30ms

העקב הצהוב העליון מראה את שחרור התריס. יש לזה עיכוב מתוכנן של 200 ms. עם זאת, ההנחה היא שלמצלמת תריס של 100ms כך שחרור התריס מוקדם ב- 100ms מהתכנות. התריס נשאר פתוח למשך כל הרצף (מצב מצלמה B). התריס נסגר לאחר שחלפה תקופת ההבזק של 30ms.

שלב 8: סיפון מריטה - מוסבר

היבט חשוב מאוד בעיצוב הוא כיצד לשלוט בלחץ הנוזל בכניסה לשסתום. ככל שמפלס הנוזלים במאגר יורד, הלחץ בכניסה לשסתום יורד ולכן גם קצב זרימת הנוזלים יורד. גודל הנפילה בכל זמן נתון שהשסתום פתוח יורד ככל שמפלס המאגר יורד. זה הופך את השליטה בהתנגשויות הירידה לדינאמיות ותלויה ברמת הנוזלים. הסרטון בשלב זה מסביר כיצד הבעיה נפתרה.

הסרטון השני הקצר מאוד מראה כיצד ניתן להשתמש בתכונת הטיהור של DropArt להדביק את הסיפון מריוטה, כמו גם לניקוי או ניקוי השסתום המכני.

שלב 9: מטעין אתחול משמש להבזק מחדש של PIC

סרטון קצר זה מדגים ומסביר את פעולתו של מטען האתחול של PIC שניתן להשתמש בו כדי להבהב מחדש את ה- PIC באמצעות ה- USB, ולשלול את הצורך להשתמש במתכנת PIC ייעודי.

שלב 10: רשימת חלקי DropArt

מצורף מסמך Word המפרט את החלקים בהם השתמשתי למדריך

זוהי רשימה של החלקים הנדרשים לבניית פרויקט DropArt. כל החלקים בר אחד זמינים מעצמי. היוצא מן הכלל לכך הוא מכסה הקצה לכלי הנוזל האקרילי אותו הדפסתי בתלת מימד. צירפתי לשלב זה את צינור אקריליק OD 36mm כובע קצה סוף (פורמט STL).

רכיבים פעילים

מיקרו -בקר PIC18F2550. כפי שהוא מסופק, זהו חלק שאינו מתוכנת ולכן יש להבהב עם קושחת DropArt. אם יש לך מתכנת מתאים אתה יכול לעשות זאת בעצמך, או שאני יכול לשלוח לך חלק מוקדם מראש או שאתה יכול לשלוח לי חלק ריק להבזק

• מודול LCD IX בגודל 20x4 תווים כחול
• ווסת מתח 78L05
• AN25 מבודד אוטו או דומה-2 כבוי
• MOC3020 opto-triac
• IRF9530 F-channel FET או דומה
• TLS106 SCR Thyristor או דומה
• נוריות 2 כבויות

רכיבים פסיביים

• דיודה 1N4001 (הגנה על קוטביות הפוכה)
• קבלים קרמיים 100nf 3 כבוי
• קבל אלקטרוליטי 22uf 16v או דומה 2 כבוי
• קבלים קרמיקה 22pf 2 כבוי
• 4 MHz קריסטל HC49/4H עופרת
• רשת נגדים מבודדת SIL 8 פינים 1.8K 2 כבוי
• SIL 8 פינים רשת נגדים משותפת 4.7k 1 כבוי
• הנגד 470R 1/4W כבוי 1
• נגד 10K 1/4W 2 כבוי

מחברים

• שקע חשמל בעל 2.5 מ"מ
• תקע/שקע חשמלי בעל הרמה של 2.5 מ"מ
• שקע מונו 2.5 מ"מ (סולנואיד)
• שקע מונו 3.5 מ"מ כבוי 2 (תריס והבזק)
• שקע נקבה מסוג DIP מסוג 90 מעלות B
• כותרת סיכה 2.54 מ"מ 4 כיוונים
• שקע IC עם סיכה DIL 28 סיכות
• DIL 6 פינים כבה את שקע ה- IC 3 של הפינים

אַחֵר

• לוח אב-טיפוס FR-4 בגודל 12 ס"מ על 8 ס"מ דרך ציפוי חור
• לחץ כדי לחפור כפתורים מיניאטוריים
• מתג מקודד סיבובי 2 ביט מקודד באפור
• ידית בקרה להתאמה של מקודד סיבובי

מֵכָנִיקָה

• צינור אקרילי שקוף 36 מ"מ OD 30 מ"מ מזהה ואורך 18 ס"מ
• כובע קצה (הדפס תלת מימד) להתאמה לצינור אקרילי OD 36 מ"מ
• סוג הסיפון מריוטה המתאים למרכז הפשפש באורך 16 ס"מ
• פעמון גומי בגודל 29 עם חור מרכזי
• זנב צינורית תיל 1/4 אינץ 'x 4 מ"מ קיים צמצם
• התאמת נקבה BSPP נקבה עם אגוז תיקון 1/4 אינץ '
• פטמת חבית 1/4 אינץ '
• 12V DC 4W שסתום סולנואיד חשמלי אוויר/גז/מים/דלק בדרך כלל סגור 1/4 אינץ 'דו כיווני

שלב 11: סיכום ומחשבות

נהניתי מאוד לבנות ולשכלל את הפרויקט הזה. הפרויקטים שלי כמעט תמיד מתחילים מאותה נקודת התחלה. אני מתעניין במשהו שעשוי לדרוש ציוד מומחה. לאחר שמצאתי ולעתים קרובות קניתי ציוד, אני כל כך מאוכזב מהאיכות והפונקציונאליות ובהמשך מרגיש שאני נאלץ לעצב ולבנות ציוד משלי לביצוע העבודה הנדרשת כראוי. זה אכן היה המקרה בפרויקט DropArt.

פרויקט DropArt מאפשר לי כעת לבצע התנגשויות ירידה בנוזלים עם כמעט 100% חזור על מנת שאוכל להתרכז בתמונות ולא בתסכול של צילום מאות תמונות בתקווה לקבל כמה התנגשויות טיפה.

אני מייצר ומפרסם את המאמרים הנלמדים הללו משלוש סיבות. ראשית, אני מאוד נהנה לייצר את ה- Instructable מכיוון שהוא מספק דרך לתעד את הפרויקט ופועל כסגירה. שנית, ברור שאני מקווה שאנשים יקראו ויהנו מהכתבה, אולי אפילו ילמדו משהו חדש. ושלישית, להעניק עזרה ותמיכה לכל מי שרוצה לסבול את בניית הפרויקט. ביליתי את כל חיי העבודה כמהנדס עיצוב באלקטרוניקה ותוכנה; מגיל צעיר, חובב אלקטרוניקה להוט במיוחד. אני מאוד נהנה לעזור לאחרים שאולי רוצים לבנות לעצמם אבל רק צריכים קצת הדרכה ותמיכה.

תמונות מצורפות מציגות את הגדרת DropArt שלי בסדנה שלי.

אל תהסס להגיב או להשאיר הודעה פרטית אם אתה זקוק לפרטים נוספים.

הרבה תודות, דייב