DropArt - مصادم التصوير الدقيق ذو القطعتين: 11 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

مرحبًا بالجميع ،

في هذا الدليل ، أقدم تصميمي لجهاز كمبيوتر يتم التحكم فيهما بمصادم قطرة سائل. قبل أن نبدأ في تفاصيل التصميم ، أعتقد أنه من المنطقي أن نشرح بالضبط ما هو الغرض من التصميم.

يتضمن فرع التصوير الفوتوغرافي الممتع والممتع والجميل التقاط صور للقطرات السائلة أثناء اصطدامها بمجموعة من السوائل المماثلة. هذا في حد ذاته يمكن أن ينتج صورًا مثيرة للاهتمام. للحصول على بعض الصور الرائعة حقًا ، نحتاج إلى اصطدام قطرتين سائلتين. لذا فإن القطرة الأولى تصطدم بمجمع السائل وتخلق ما أسميه "صنبور علوي" يرتفع من البركة مباشرة فوق المكان الذي تأثرت فيه القطرة الأولى. الآن قطرة ثانية ، دقيقة التوقيت ، تضرب الجزء العلوي من "الفوهة العلوية" لتنفجر السائل إلى الخارج لتوليد بعض الأشكال المذهلة والفريدة من نوعها.

الغرض من تصميم DropArt الخاص بي هو توفير الميزات التالية:

• لتحرير قطرة سائل بحجم قابل للتكرار
• لإطلاق قطرة سائل ثانية بحجم قابل للتكرار وتوقيت دقيق فيما يتعلق بالقطرة الأولى
• للتحكم في مصراع الكاميرا لالتقاط تصادم هبوط
• للتحكم في رأس الفلاش لتجميد التصادم في لحظة دقيقة في الوقت المناسب
• لتوفير وحدة تحكم مستقلة سهلة الاستخدام توفر القدرة على التحكم في جميع المعلمات والتكوينات المتعددة
• لتوفير واجهة مستخدم مبنية على Windows سهلة الاستخدام أو واجهة مستخدم رسومية متصلة عبر USB
• لتوفير محمل إقلاع لتسهيل إعادة وميض البرامج الثابتة عبر USB

يجب أيضًا أن تكون هناك حماية كافية بين لوحة التحكم والكاميرا المرفقة وأجهزة الفلاش.

الخطوة 1: لنلقي نظرة على بعض النتائج أولاً …

قبل الدخول في تفاصيل التصميم ، دعنا أولاً نلقي نظرة على بعض النتائج من مشروع DropArt. إذا كنت ، كقارئ ، تحب النتائج ، فقد ترغب في مزيد من البحث في التصميم وربما يكون لديك صدع في بناء واحد بنفسك سأقدم له الدعم.

جوانب مهمة للتصوير DropArt

وتجدر الإشارة إلى أنه للحصول على أفضل النتائج ، يتم ضبط الكاميرا على الوضع B (أو المصباح). هذا يعني أنه ما دام الغالق مضغوطًا ، يظل المصراع مفتوحًا. هذا هو الوضع الذي أجده يعمل بشكل أفضل لتصوير DropArt. إنه الفلاش في الواقع الذي يلتقط اللحظة وليس مصراع الكاميرا. من أجل تحقيق مدة فلاش قصيرة ، يجب الحفاظ على طاقة خرج الفلاش عند الحد الأدنى. أميل إلى استخدام وحدتي فلاش صغيرتين مضبوطة على طاقة خرج منخفضة يدويًا (انظر الصورة في الختام). تقترن وحدة فلاش واحدة بوحدة التحكم DropArt ويتم إطلاقها عبر كابل. رأس الوميض الثاني خادع بصريًا من الأول.

نظرًا لأننا في الوضع B ، فإن الضوء المحيط الزائد سيؤدي إلى تشويش الصورة. لذلك ، يجب إجراء التصوير المتساقط في إضاءة خافتة - مجرد إضاءة كافية لرؤية ما تفعله. أقوم عمومًا بالتقاط الصور في حوالي f11 وبالتالي يتم تقليل التأثيرات الناتجة عن الإضاءة المحيطة.

التقنية الأساسية والإعداد

وتجدر الإشارة إلى أن كل إعداد سيختلف قليلاً وتحتاج إلى التحلي بالصبر والمنهجية بمجرد أن تصطدم نقطتين أساسيتين ستجد النتائج قابلة للتكرار بنسبة 100 ٪ تقريبًا. بالنسبة للإعداد الأساسي أدناه ، كنت أستخدم ماء الصنبور مع تلوين الطعام الأحمر. كان موزع القطرات على ارتفاع حوالي 25 سم فوق تجمع السائل.

تأكد من تنظيف سيفون ماريوت من السائل باستخدام ميزة التطهير (انظر مثال الفيديو) وتأكد أيضًا من عدم انخفاض مستوى السائل أسفل قاع سيفون ماريوت.

• ابدأ أولاً بحجم قطرة واحدة 35 مللي ثانية
• اضبط تأخير الغالق على 100 مللي ثانية
• اضبط تأخير الفلاش على 150 مللي ثانية
• قم بزيادة تأخير الفلاش بزيادات قدرها + 10 مللي ثانية حتى ترى الانخفاض يظهر في أعلى الإطار
• يمكنك الآن زيادة تأخير الفلاش خلال تسلسل الإسقاط بأكمله
• استمر في زيادة تأخير الفلاش حتى تحصل على فوهة واحدة كاملة
• أضف الآن حجم قطرة ثاني 35 مللي ثانية وتأخير حوالي 150 مللي ثانية
• اضبط تأخير الإسقاط مرتين بزيادات +/- 10 مللي ثانية حتى يظهر في الجزء العلوي من الإطار أعلى فوهة الإسقاط الأولى
• اضبط تأخير الإسقاط مرتين حتى يصطدم القطرة الثانية بالفوهة العلوية من القطرة الأولى

الآن لديك اصطدام أساسي يحدث ، يمكنك اللعب بالإعدادات للحصول على التأثير الذي تريده.

تتطلب السوائل ذات الكثافة المختلفة إعدادات مختلفة ولكن يمكنك تخزينها في تكوينات مختلفة.

الخطوة 2: فيديو الفاصل الزمني للقطرات المتتالية

أقدم هنا مقطع فيديو - وهو عبارة عن سلسلة من القطرات المتتالية المنفصلة التي تم التقاطها كلقطات ثابتة مع فواصل زمنية مدتها 10 مللي ثانية أو 5 مللي ثانية لتجميد الحركة. بعد ذلك ، جمعت الصور الثابتة الناتجة معًا لإنتاج رسم متحرك قصير لحياة السقوط والاصطدام اللاحق بقطرة ثانية.

الخطوة 3: موزع الإسقاط الميكانيكي DropArt

يمكن القول إن أهم جزء في مشروع DropArt هو موزع الإسقاط الميكانيكي. يعد هذا الجزء من التصميم أمرًا بالغ الأهمية لضمان حجم إسقاط منتظم ثابت.

قلب التصميم عبارة عن صمام ميكانيكي يتم فتحه وإغلاقه باستخدام زنبرك بجهد 12 فولت يتم تحميله عادةً بملف لولبي مغلق. يتم التحكم في هذا الملف اللولبي بدقة باستخدام لوحة التحكم القائمة على المعالجات الدقيقة.

الوعاء السائل عبارة عن أنبوب أكريليك مقاس 36 مم OD و 30 مم. لسد الأنبوب ، لدي غطاء طرفي مطبوع ثلاثي الأبعاد في HIPS مصمم لقبول تركيبات الأنابيب القياسية 1/4 بوصة (انظر الصور). يتم الاستغناء عن القطرات من ذيل خرطوم شائك - أيضًا خيط 1/4 بوصة.

الجزء العلوي من أنبوب الأكريليك مغلق بسدادة مطاطية مقاس 29. يتم تزويد السدادة المطاطية بفتحة مركزية قمت فيها بتركيب أنبوب بلاستيكي لإنشاء سيفون ماريوت (انظر القسم المحدد في سيفون ماريوت).

يتم وضع الملف اللولبي في صندوق مشروع بلاستيكي صغير ومتصل بمقبس طاقة خارجي.

الخطوة 4: نظرة عامة على تصميم لوحة تحكم DropArt ونظرة عامة عليها

في هذا القسم ، أقدم مقطع فيديو قصيرًا يلقي نظرة عامة على لوحة التحكم في النموذج الأولي لـ DropArt وبنيتها.

الخطوة 5: تخطيطي لوحة تحكم DropArt

توضح الصورة هنا التخطيطي للوحة التحكم. يمكننا أن نرى أنه من خلال استخدام متحكم PIC القوي ، يكون التخطيطي بسيطًا نسبيًا.

يمكنك تنزيل التخطيطي من هنا:

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

ملاحظة: في مقاطع الفيديو ، يكون منظم الجهد المستخدم من النوع 78L05 الصغير. أقترح على أي شخص يقوم ببناء هذا التصميم استخدام 7805 الأكبر في حزمة TO220

الخطوة 6: DropArt - استخدام النظام بالفعل

في هذا القسم ، أقدم مقطع فيديو يوضح بالتفصيل كيفية استخدام نظام التحكم DropArt بالفعل. يغطي الفيديو استخدام الأجهزة المستقلة وكذلك واجهة المستخدم المستندة إلى Windows أو واجهة المستخدم الرسومية.

الخطوة 7: DropArt - فحص الدقة والتكرار

في هذه الخطوة ، أحاول وصف تسلسلين من القطرات وتوضيح دقة توقيت مشروع DropArt.

أقسام راسم الذبذبات الأفقية 50 مللي ثانية / علامة.

في البداية ، ضع في اعتبارك الصورة الثانية من الصورتين. هذا تتبع بسيط للغاية من راسم الذبذبات الخاص بي الذي يعرض علامة 1 مللي ثانية الأساسية التي تشكل القاعدة الزمنية لجميع أوقات المشروع. يتم إنشاء هذه العلامة في المعالج الدقيق للموافقة المسبقة عن علم باستخدام مؤقت أجهزة مدمج مبرمج لتوليد مقاطعة في نقطة زمنية محددة. باستخدام هذه القاعدة الزمنية ، يمكن التحكم في حجم الإسقاط وتأخير الإسقاط وتأخير الغالق وتأخير الفلاش بدقة عالية مما ينتج عنه نتائج قابلة للتكرار للغاية.

انظر الآن إلى الصورة الأولى من الصورتين:

يظهر التتبع الأزرق الأوسط إصدارًا مزدوجًا. كل قطرة لها فترة حجم 50 مللي ثانية وقطرة تأخير بمقدار 150 مللي ثانية

التتبع الوردي السفلي هو إطلاق الفلاش مع تأخير 300 مللي ثانية بعد إطلاق الإسقاط الأول ووقت الانتظار 30 مللي ثانية

يظهر التتبع الأصفر العلوي تحرير الغالق. هذا لديه تأخير مبرمج 200 مللي ثانية. ومع ذلك ، يُفترض أن تأخر الغالق في الكاميرا يبلغ 100 مللي ثانية ، لذا فإن تحرير الغالق يكون 100 مللي ثانية قبل المبرمج. يظل الغالق مفتوحًا طوال مدة التسلسل (وضع الكاميرا ب). يتم إغلاق الغالق بعد انتهاء فترة الوميض التي تبلغ 30 مللي ثانية.

الخطوة 8: سيفون ماريوت - شرح

يتمثل أحد الجوانب المهمة جدًا في التصميم في كيفية التحكم في ضغط السائل عند مدخل الصمام. عندما ينخفض مستوى السائل في الخزان ، ينخفض الضغط عند مدخل الصمام وبالتالي ينخفض معدل تدفق السائل. يتناقص حجم السقوط في أي وقت يكون فيه الصمام مفتوحًا مع انخفاض مستوى الخزان. هذا يجعل التحكم في اصطدام السقوط ديناميكيًا ويعتمد على مستوى السائل. يوضح الفيديو في هذه الخطوة كيف تم حل هذه المشكلة.

يُظهر مقطع الفيديو الثاني القصير جدًا كيف يمكن استخدام ميزة التطهير DropArt لتجهيز سيفون Mariotte وكذلك لتنظيف الصمام الميكانيكي أو تنظيفه.

الخطوة 9: أداة تحميل التشغيل تستخدم لإعادة تفليش الموافقة المسبقة عن علم

يوضح هذا الفيديو القصير ويشرح تشغيل أداة تحميل PIC التي يمكن استخدامها لإعادة وميض PIC عبر USB ، مما يلغي الحاجة إلى استخدام مبرمج PIC مخصص.

الخطوة 10: قائمة أجزاء DropArt

مرفق مستند Word يسرد الأجزاء التي استخدمتها للتعليمات

هذه قائمة بالأجزاء المطلوبة لإنشاء مشروع DropArt. جميع الأجزاء شريط واحد متاح من تلقاء نفسه. الاستثناء من هذا هو الغطاء النهائي لوعاء السائل الأكريليكي الذي قمت بطباعته ثلاثية الأبعاد. لقد قمت بإرفاق وضع غطاء نهاية الأنبوب الأكريليكي OD 36 مم (تنسيق STL) بهذه الخطوة.

المكونات النشطة

متحكم PIC18F2550. كما هو موفر ، هذا جزء غير مبرمج لذا يجب وميضه ببرنامج DropArt الثابت. إذا كان لديك مبرمج مناسب ، فيمكنك القيام بذلك بنفسك ، أو يمكنني إرسال جزء وميض مسبقًا لك أو يمكنك إرسال جزء فارغ لي للوميض

• وحدة LCD التسلسلية الزرقاء مقاس 20 × 4 أحرف
• 78L05 منظم جهد
• AN25 المعزل البصري أو ما شابه - 2 إيقاف
• MOC3020 البصريات التيرستورات
• IRF9530 P-channel FET أو ما شابه ذلك
• TLS106 SCR Thyristor أو ما شابه ذلك
• إطفاء المصابيح 2

مكونات سلبية

• 1N4001 الصمام الثنائي (حماية قطبية عكسية)
• مكثفات سيراميك 100 نانوفاراد 3 إيقاف
• مكثف كهربائيا 22 فائق التوهج 16 فولت أو ما شابه ذلك 2 إيقاف
• مكثفات السيراميك 22pf 2 إيقاف
• 4MHz الكريستال HC49 / 4H الرصاص
• SIL 8 pin المعزول شبكة المقاوم 1.8K 2 قبالة
• شبكة المقاوم المشتركة SIL 8 pin 4.7k 1 off
• 470R 1/4 واط المقاوم 1 إيقاف
• 10 كيلو 1/4 واط المقاوم 2 إيقاف

موصلات

• 2.5mm مجلس جبل مقبس الطاقة
• 2.5 مللي متر هيكل / مقبس طاقة جبل
• مقبس أحادي مقاس 2.5 مم (ملف لولبي)
• مقبس أحادي مقاس 3.5 مم 2 إيقاف (الغالق والفلاش)
• USB نوع B مقبس أنثى 90 درجة DIP
• رأس الدبوس 2.54 مم 4 طريقة
• DIL 28pin تحولت دبوس IC المقبس
• DIL 6pin تحولت من دبوس IC المقبس 3

آخر

• 12 سم × 8 سم FR-4 النماذج الأولية من خلال ثقب مطلي
• ادفع لعمل ثقب في الأزرار المصغرة
• مفتاح التشفير الدوار 2 بت مشفر باللون الرمادي
• مقبض تحكم ليناسب المشفر الدوار

علم الميكانيكا

• أنبوب الاكريليك الشفاف 36 مم OD 30 مم ID وطول 18 سم
• غطاء طرفي (طباعة ثلاثية الأبعاد) ليناسب أنبوب الأكريليك بقطر 36 مم
• نوع Mariotte siphon ليناسب مركز السدادة بطول 16 سم
• سدادة مطاطية مقاس 29 بفتحة مركزية
• ذيل خرطوم شائك 1/4 بوصة × 4 مم فتحة موجودة
• تركيب حاجز أنثى BSPP مع صمولة تثبيت 1/4 بوصة
• حلمة برميل 1/4 بوصة
• 12V DC 4W صمام الملف اللولبي الكهربائي الهواء / الغاز / الماء / الوقود مغلق عادة 1/4 بوصة في اتجاهين

الخطوة 11: الخاتمة والأفكار

لقد استمتعت حقًا ببناء هذا المشروع وإتقانه. تبدأ مشاريعي دائمًا تقريبًا من نفس نقطة البداية. أصبحت مهتمًا بشيء قد يتطلب معدات متخصصة. بعد أن وجدت المعدات واشتريتها كثيرًا ، غالبًا ما أشعر بخيبة أمل من الجودة والوظائف ، وبالتالي أشعر أنني مضطر لتصميم وبناء معداتي الخاصة للقيام بالمهمة المطلوبة بشكل صحيح. كان هذا هو الحال بالفعل مع مشروع DropArt.

يمكّنني مشروع DropArt الآن من إجراء تصادمات إسقاط السائل مع إمكانية التكرار تقريبًا بنسبة 100 ٪ حتى أتمكن من التركيز على الصور بدلاً من الإحباط الناتج عن التقاط مئات الصور على أمل الحصول على بعض الاصطدامات المتساقطة.

أقوم بإنتاج ونشر هذه المقالات القابلة للتوجيه لثلاثة أسباب. أولاً ، أنا أستمتع حقًا بإنتاج Instructable لأنه يوفر طريقة لتوثيق المشروع ويعمل كإغلاق. ثانيًا ، من الواضح أنني آمل أن يقرأ الناس المقالة ويستمتعوا بها ، وربما يتعلمون شيئًا جديدًا. وثالثاً ، تقديم المساعدة والدعم لأي شخص يريد أن يكون لديه صدع في بناء المشروع. لقد أمضيت حياتي العملية كلها كمهندس تصميم في الإلكترونيات والبرمجيات ؛ من سن مبكرة ، وهو هواة إلكترونيات متحمس للغاية. أنا أستمتع حقًا بمساعدة الآخرين الذين ربما يرغبون في البناء لأنفسهم ولكنهم فقط بحاجة إلى القليل من التوجيه والدعم.

تعرض الصور المرفقة إعداد DropArt الخاص بي في ورشة العمل الخاصة بي.

لا تتردد في التعليق أو إرسال رسالة خاصة إذا كنت بحاجة إلى مزيد من التفاصيل.

تشكرات،

ديف