كاميرا شعاع الأشعة تحت الحمراء المتقاطعة / مشغل فلاش: 5 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

سيقوم هذا الجهاز بتشغيل كاميرا أو وحدة فلاش لالتقاط صورة تلقائيًا عندما يدخل كائن (هدف) إلى موقع معين. يستخدم شعاعين من الأشعة تحت الحمراء المتقاطعة للكشف عن وجود الهدف وإغلاق مرحل يقوم برحلات الكاميرا أو وحدة الفلاش. يبلغ وقت الاستجابة حوالي 2 مللي ثانية من الكشف إلى إغلاق الترحيل ، لذلك إذا لم يكن للكاميرا تأخر طويل في الغالق ، فسوف تلتقط حتى الأهداف سريعة الحركة.

يتكون الجزء البصري من الجهاز من اثنين من مصابيح LED للأشعة تحت الحمراء واثنين من الدوائر المتكاملة الضوئية (OPICs) من Sharp IS471FE. تحتوي الدوائر المتكاملة الضوئية على مُعدِّلات LED وكاشفات متزامنة ، لذلك لن يروا الضوء من مصابيح LED الخاصة ببعضهم البعض. يتم توصيل المخرجات من OPICs بمتحكم دقيق 8 pin PIC الذي يتعامل مع تفسير إشارات الإدخال وقيادة المرحل و LED المرئي الذي يشير إلى وضع التشغيل. على الرغم من وجود 11 وضعًا للتشغيل ، إلا أن وحدة التحكم لديها واجهة مستخدم بسيطة للغاية تتكون من مفتاح ضغط ومصباح LED. عند التشغيل إذا تم محاذاة الحزم بشكل صحيح وغير منقطعة ، تضيء مصابيح LED بشكل مستمر لمدة ثانية واحدة ثم تصبح مظلمة للإشارة إلى أن الوحدة جاهزة للعمل في الوضع المستمر. في هذا الوضع ، سيتم إغلاق المرحل ويظل مغلقًا وسيضيء مؤشر LED طالما تم مقاطعة حزمتين من الأشعة تحت الحمراء. الوحدة جاهزة الآن للاتصال بالكاميرا الخاصة بك. مع بعض الأهداف ، قد ترغب في التقاط أكثر من صورة واحدة عندما يكسر الهدف أشعة الأشعة تحت الحمراء. لقد قمت بتضمين وظيفة مقياس الفترات الأساسية في وحدة التحكم للسماح للكاميرات التي لا تحتوي على وضع إطلاق نار سريع مدمج بالتقاط صور متعددة طالما أن حزم الأشعة تحت الحمراء متقطعة. يؤدي الضغط على زر تحديد الوضع مرة واحدة إلى إخراج وحدة التحكم من الوضع المستمر ووضعها في وضع النبض. سيومض مؤشر LED مرة واحدة للإشارة إلى أن المرحل سيغلق مرة واحدة في الثانية. تكون بعض الكاميرات أسرع ، لذا فإن الضغط على الزر مرة أخرى سينتقل بمعدل نبضات 2 في الثانية. من خلال الضغط المتكرر على الزر ، ستزداد السرعة من 1 نقطة في الثانية على طول الطريق إلى 10 نقاط في الثانية ، في كل مرة يومض مؤشر LED للإشارة إلى تردد النبض. يؤدي الضغط على الزر لمدة 2.3 ثانية إلى إعادة ضبط الوحدة وإعادتك إلى الوضع المستمر.

الخطوة 1: جمع الأجزاء الإلكترونية

فيما يلي قوائم الأجزاء للأشياء الإلكترونية.

يمكن الحصول على جميع الأجهزة الإلكترونية من Digikey أو من مصادر أخرى. ستحتاج أيضًا إلى مجموعة من الأسلاك ذات الألوان المختلفة. ستحتاج إلى أن تكون قادرًا على برمجة وحدة التحكم الدقيقة PIC - يمكن لـ PICKit2 أو ICD-2 أو أي من مئات المبرمجين الآخرين القيام بهذه المهمة. سيكلف المبرمج المناسب حوالي 20 دولارًا ، ولكن بمجرد حصولك عليه ستجد جميع أنواع المشاريع التي يمكنها استخدام وحدات التحكم الدقيقة وستستفيد منها كثيرًا. عندما اشتريت جهاز PICKit2 الخاص بي من digikey ، طلبت حزمة ملحقات مكونة من خمس شرائح PIC10F206 مع محولات DIP ذات 8 سنون. يوجد IC في حزمة SOT23 صغيرة وهو أمر جيد إذا كنت ستصنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور ولكنه عديم الفائدة إلى حد ما في مشاريع البناء والتشييد التي يتم تنفيذها لمرة واحدة. يتوفر 10F206 أيضًا في حزمة DIP ذات 8 أسنان - أقترح عليك استخدامه. لم أقم بتقديم معلومات تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور لوحدة التحكم هنا لأنني لم أستخدم ثنائي الفينيل متعدد الكلور. الدائرة بسيطة للغاية بحيث يبدو من السخف صنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور لها. لا يوجد سوى 4 أجزاء على اللوحة - التتابع ، و uC ، وغطاء الالتفافية ، والمقاوم. تتطلب الدائرة أجزاء أقل من دائرة رقاقة المؤقت 555. فقط قم بقص بعض لوحة الأداء لتناسب أي صندوق تستخدمه وقم بتوصيل الشيء. من المفترض أن يستغرق الأمر 30 دقيقة حتى تنتهي. الدوائر الضوئية بسيطة جدًا - دائرة متكاملة ، وغطاء ، ومصباح LED. يذهب كل من LED و IC البصري إلى الزوايا المعاكسة قطريًا لإطار الأنبوب ، لذلك ستحتاج إلى مجموعة من الأسلاك الملونة. لقد قمت "بتجميع" IC والمكثف على قطع صغيرة من لوحة مثالية تتلاءم مع سدادات الغطاء لتركيبات الكوع البلاستيكية في الإطار - انظر الصور في الصفحة التالية.

الخطوة الثانية: البرنامج

يعد PIC10F206 جزءًا بسيطًا حقًا - لا توجد مقاطعات ومكدس من مستويين فقط ، لذلك لا يمكنك القيام بأي إجراءات فرعية متداخلة - سترى استخدامًا ليبراليًا لـ goto في البرنامج نتيجة لذلك. تعمل الرقاقة بسرعة 4 ميجاهرتز باستخدام مذبذب RC الداخلي ، لذا فهي تنفذ تعليمات 1M في الثانية. عندما يكسر كائن ما حزم الأشعة تحت الحمراء ، فإنه يأخذ شرائح IS471 المتاخمة 400 لنا لتغيير الحالة. من هناك ، تحتاج uC إلى بضع ميكروثانية فقط لاكتشاف التغيير وطلب إغلاق التتابع. يستغرق التتابع حوالي 1.5 مللي ثانية حتى يغلق مما يؤدي إلى تأخير إجمالي قدره 2 مللي ثانية تقريبًا من الحزم المكسورة لإغلاق الترحيل. لقد طورت شريحة البرنامج باستخدام MPLAB. إنه المجمّع / IDE المجاني الخاص بشركة Microchip Tech. لقد استخدمت أيضًا نسخة ICD2 الصينية (حوالي 50 دولارًا على موقع ebay) لبرمجة IC بالفعل. كنت بحاجة إلى استخدام الكثير من حلقات التأخير ، لذلك قمت بالتجذير على الويب ووجدت برنامجًا يسمى PICLoops هنا: أخبرها ما هو uC الذي تستخدمه وسرعة الساعة. في وقت لاحق واجهت برنامجًا مشابهًا عبر الإنترنت هنا: دقيق جدًا. كلاهما مناسب لهذا التطبيق لأن التوقيت ليس حرجًا ويعمل uC على مذبذب RC على أي حال. ينقلب البرنامج بشكل أساسي ذهابًا وإيابًا بين التحقق من زر الوضع والتحقق لمعرفة ما إذا كانت الأشعة متقطعة. يعمل مفتاح الوضع عن طريق الاحتفاظ بعدد مرات الضغط على الزر. في كل مرة يتم فيها الضغط على الزر ، يتم تقصير التأخير بين النبضات إلى المرحل بدرجة كافية لتقليص تردد النبض بمقدار 1 هرتز. الجزء الأكبر من الكود هو التأخيرات المختلفة التي تستخدمها أوضاع النبض. عند تغيير وضع النبض ، يومض مؤشر LED للإشارة إلى الوضع الجديد. يمكنك معرفة تردد النبض الجديد عن طريق حساب ومضات LED - 4 مرات تعني 4 هرتز ، وما إلى ذلك. تم توقيت ومضات LED بطيئة بدرجة كافية بحيث يمكنك حسابها. إذا كانت الوحدة في وضع النبض 10 هرتز ، فإن الضغط على الزر مرة أخرى يعيدك إلى الوضع المستمر. هناك جهاز توقيت يعمل أثناء تشغيل البرنامج. إذا لم يتم إعادة ضبط المؤقت قبل أن يفيض ، فستقوم وحدة التحكم الموحدة بإعادة ضبط نفسها. هذا هو السبب في أن الضغط على زر الوضع لمدة 2.3 ثانية يؤدي إلى إعادة تعيين uC إلى الوضع المستمر. عندما تضغط على الزر ، تنتظرك uC لتحريره قبل القيام بأي شيء. من أول الأشياء التي يقوم بها بعد تحريره هو إعادة تعيين عداد الوقت. إذا لم تقم بتحرير الزر ، فسيمض مؤقت كلب المراقبة ويعيد تشغيل البرنامج في الوضع المستمر. لقد قمت بإرفاق ملف قائمة التجميع لأولئك الذين لديهم فضول وملف.hex لأولئك الذين يريدون فقط نسخ الشريحة وتنتهي من ذلك. أرحب بأي انتقاد لأسلوب البرمجة الخاص بي من أي من خبراء تجميع الموافقة المسبقة عن علم هناك. ملاحظة - يتم إغلاق التتابع لمدة 25 مللي ثانية عندما يعمل في وضع النبض. قد تتطلب بعض الكاميرات نبضًا أطول. يتم تعيين هذا التأخير في السطر الذي يقول "Call delay25" بالقرب من الجزء العلوي من قسم rlypuls من الكود. إذا كانت 25 مللي ثانية قصيرة جدًا بالنسبة للكاميرا الخاصة بك ، قم بتغيير هذا الخط ليقول "Call delay50" ، ثم قم بتغيير السطر الذي يقول "Call delay75" ليقول "Call delay50". سيؤدي ذلك إلى زيادة وقت النبض إلى 50 مللي ثانية وسيظل يحافظ على جميع ترددات النبض عند خطوات 1 هرتز. يشغل البرنامج 173 بايت فقط من 512 بايت المتاحة في الشريحة ، لذلك يمكنك إضافة جميع أنواع الوظائف إلى الشيء إذا التي تريدها ، على الرغم من أن واجهة المستخدم ستكون محدودة إلى حد ما.

الخطوة الثالثة: البناء الميكانيكي

حاولت في البداية أن أصنع هذا الشيء بقطر 3 أقدام مربع من 1/2 بوصة لكنني وجدت أنه من المستحيل تقريبًا الحفاظ على محاذاة العوارض. كانت المسافة كبيرة جدًا وكان الأنبوب مرنًا جدًا للحفاظ على محاذاة الحزمة. لقد تحولت إلى 3 / أنبوب مقاس 4 بوصات و 2 قدم مربع والآن يظل كل شيء على ما يرام. لقد استخدمت معظم الأنبوب 1/2 بوصة لصنع مسدسات النفخ من الخطمي لابني ، أليكس ، وبعض أصدقائه المخادعين.

ستحتاج إلى 3/4 أنبوب للإطار الرئيسي وأنبوب 1/2 بوصة للرافعات الرأسية التي تحتوي على الدوائر المتكاملة الضوئية ومصابيح LED. يمكنك الحصول على 3/4 "أكواع لها وصلة جانبية ملولبة 1/2" ، لذا احصل على محولات لولبية 1/2 "أيضًا. فلسفتي حول التعامل مع مشاريع أنابيب PVC هي الإفراط في شراء التركيبات والأنابيب وإرجاع ما لا تحتاج عند الانتهاء من المشروع. هذا يقلل من الرحلات المحبطة إلى المتجر بتركيب واحد بقيمة 0.30 دولار. ستحتاج إلى مجموعة من الأسلاك الملونة المختلفة لتوصيل كل هذه الأشياء - يتم فصل مصابيح LED ودوائرها بحوالي 6 أقدام من الأنبوب. سترغب في جعل الأسلاك طويلة جدًا للسماح بالتجميع وتفكيك الشيء لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها. ستساعدك الألوان المختلفة على الحفاظ على استقامة ما يتصل بما. كان أول شيء فعلته هو حفر ثقوب في الأغطية وتركيب مصابيح LED. لقد قمت بتوصيل أسلاك طويلة جدًا واستخدمت الانكماش الحراري في خيوط LED لعزلها. قمت بتجميع إطار الأنبوب بشكل غير محكم حتى أتمكن من فصله بسهولة وتشغيل الأسلاك عبر الأنبوب. بعد ذلك ، قم بتركيب شرائح IS471 وأغطية قطع المجلس لتناسب الفتحة في نهاية قبعات الحفر آه ole في الغطاء وقم بتثبيت قطعة من أنبوب نحاسي 1/4 بوصة (أو أي شيء لديك حوله). تأكد من أنك تعرف أي جانب من IS471 هو جانب المستقبل! تريده أن يواجه مؤشر LED الخاص بك ، وليس غطاء الالتفاف! قم بتوصيل الأسلاك بلوحة IC - سيكون هناك ما مجموعه خمسة اتصالات - Vcc و Gnd و Out و LED. يربط السلك الخامس أنود LED بـ Vcc. حدد المكان الذي تريد وضع الموصل فيه على إطار الأنبوب وتأكد من أن الخيوط المؤدية إلى IC طويلة بما يكفي للوصول إليها. قم بتركيب الموصل ، وقم بتشغيل الأسلاك ، ولحامها جميعًا معًا ، وستكون جاهزًا للانطلاق. لا تنسَ لحام سلك أرضي في غلاف الموصل. سوف يساعد في حماية كل شيء من الكهرباء الساكنة. بمجرد الانتهاء من جميع الأسلاك ، قم بضرب الأنبوب معًا بإحكام باستخدام مطرقة. يجب ألا تحتاج إلى الغراء ، وإذا قمت بلصق الأنبوب معًا فلن تتمكن من تفكيكه لإصلاح المشكلات لاحقًا. إذا كنت تريد بناءًا أكثر أمانًا ، فقم بدفع المسمار خلال كل مفصل بعد ضربهما معًا. عندما يتم تجميع وحدة التحكم ، سيكون عليك محاذاة الحزم. سيتم إغلاق المرحل فقط عند مقاطعة / عدم محاذاة حزمتين من الأشعة تحت الحمراء. عادة ما تكون نواتج OPIC منخفضة ، عندما يمكنهم رؤية مصدر الضوء الخاص بهم والارتفاع عند مقاطعة الحزمة. لذلك تتم محاذاة الحزم على النحو التالي: 1) قم بتوصيل الإطار البصري بوحدة التحكم. 2) السلطة. سوف يضيء مصباح LED ويظل مضاءً إلا إذا كنت محظوظًا بشكل غير عادي. يضيء أولاً للإشارة إلى الوضع المستمر ، ثم يظل مضاءً لأن الحزم خارج المحاذاة. إذا انطفأ مؤشر LED ، فهذا يعني أن شعاعًا واحدًا على الأقل محاذيًا. 3) بافتراض أن مؤشر LED مضاء ، فهذا يشير إلى أن كلا الشعاعين غير متوازيين. قم بإغلاق عارضة واحدة بقطعة من الشريط اللاصق أو الورق. 4) قم بمحاذاة مؤشر LED كما يمكنك عن طريق لف الرأس لتوجيهه نحو OPIC المعاكس قطريًا. 5) ابدأ الآن في ثني ولف رأس OPIC حتى ينطفئ LED ، مشيرًا إلى أن الشعاع محاذي. 6) قم بعد ذلك بإغلاق الشعاع المحاذي حديثًا ، ثم قم بإجراء نفس التعديلات على الحزمة الثانية. عندما ينطفئ مؤشر LED ، تتم محاذاة كلا الشعاعين وستكون جاهزًا لالتقاط بعض الصور. عندما تقوم بتشغيل الوحدة ، تحقق من الحزم عن طريق منع أحدها ثم الآخر. إذا كان أحد الشعاع غير محاذٍ ، فإن حجب الآخر سيؤدي إلى إضاءة LED. ثم يمكنك فقط إعادة تنظيم تلك التي خرجت عن السيطرة. إذا ظلت مصابيح LED مضاءة ، فإن كلا الشعاعين خارج المحاذاة وتحتاج إلى اتباع الإجراء المفصل أعلاه. إذا قمت ببناء الشيء بشكل آمن وقمت بمحاذاة الحزم لأول مرة ، فسوف يستغرق الأمر بعض العقوبة قبل أن تضطر إلى القيام بأي عمليات إعادة تنظيم.

الخطوة 4: وحدة التحكم

لقد صنعت وحدة التحكم في صندوق بلاستيكي التقطته بسعر مرتفع للغاية في إلكترونيات فراي. يمكنك استخدام أي شيء تقريبًا طالما كان كبيرًا بما يكفي. تم تصميم هذا الصندوق لبطارية 9 فولت ولكني كنت بحاجة إلى استخدام 6 فولت حتى يتم إهدار مساحة البطارية. كان بإمكاني تركيب لوحة الدائرة بسهولة في حجرة البطارية 9 فولت.

أيًا كان المربع والمفاتيح التي تستخدمها ، خطط للتخطيط وتأكد من أن كل شيء سيتناسب معًا عند محاولة إغلاقه. لاحظ أن هناك ديودًا متصلًا على التوالي بالبطارية. إنه موجود لخفض جهد الإمداد إلى مستوى مقبول لـ uC والذي تم تقييمه لـ 5.5V كحد أقصى Vcc. حتى مع الصمام الثنائي ، يعمل الجزء عند الحد الأقصى باستخدام البطاريات الجديدة ، لذا لا تحصل على أي أفكار خيالية حول التشغيل عند 9 فولت إلا إذا قمت بإضافة منظم 5 فولت. لقد تلاعبت بفكرة استخدام PIC12HV615 بدلاً من ذلك لأنه يحتوي على منظم تحويل مدمج ، لكن التأرجح بين التيارات الدنيا والقصوى يعد كثيرًا بالنسبة لمنظم التحويل ، لذا سأضطر إلى تعقيد الدائرة قليلاً للحصول عليها الشغل. أردت أن أبقي هذا بسيطًا حقًا ، غالبًا لأنني كسول ولكن أيضًا لأن لديّ مشاريع أخرى قيد التنفيذ وأردت إنهاء هذا المشروع في أسرع وقت ممكن. يحتوي المرحل الذي استخدمته على صمام ثنائي حماية مدمج معروض ولكن لم يتم تمييزه على التخطيطي. يحمي الصمام الثنائي uC من ركلة الجهد العكسي الاستقرائي التي تحدث عندما تطلق نبضة في محث مثل ملف الترحيل. إذا كنت تستخدم مرحلًا مختلفًا ، فتأكد من إضافة صمام ثنائي مع القطبية الموضحة أو ربما يمكنك تقبيل UC الخاص بك وداعًا في المرة الأولى التي ينطلق فيها التتابع. يمكن أن تغرق وحدة التحكم في درجة الحرارة بحوالي 25 مللي أمبير من دبوس واحد ، لذا اختر مرحلًا بملف عالي المقاومة. يحتوي PRMA1A05 على ملف 500 أوم ، لذلك لا يستغرق سوى 10-12 مللي أمبير لإغلاقه. كنت أرغب في استخدام بعض الكابلات الرقيقة والخفيفة اللطيفة مع موصلات RJ-11 ولكن جميع الموصلات التي وجدتها في Fry's كانت أجزاء تثبيت PCB لذلك انتهى بي المطاف بالذهاب إلى المدرسة القديمة مع DB9s. الكابلات التسلسلية رخيصة الأوساخ وسوف تمنع البراغي الموصلات من السقوط. تحتاج حقًا فقط إلى توصيل 3 أسلاك (Vcc و Gnd والمخرجات المدمجة من جهازي IS471FEs) بين التجميع البصري ووحدة التحكم حتى تتمكن من استخدام أي موصل / كابل تريده تقريبًا ، حتى قابس ومقبس استريو صغير.

الخطوة 5: استخدام مشغل الصور

تكمن الفكرة في إعداد الشيء بحيث تتقاطع الحزم حيث تتوقع حدوث بعض الإجراءات. على سبيل المثال ، إذا كنت تريد إطلاق النار على طائر طنان على وحدة تغذية ، أو دخول طائر إلى عش أو الخروج منه ، فقم بإعداد الإطار مع نقطة الشعاع المتقاطعة في المكان الذي تريده تمامًا. ثم قم بإعداد الكاميرا الموجهة نحو الهدف واضبط التركيز المسبق والتعرض وتوازن اللون الأبيض (سيؤدي ذلك إلى تقليل وقت تأخر الغالق). اختبر محاذاة الشعاع للتأكد من محاذاة كلا الشعاعين بشكل صحيح - يتم ذلك عن طريق التلويح بيدك من خلال كل شعاع على حدة ثم من خلال المنطقة المستهدفة. يجب أن يضيء مصباح LED ويغلق الترحيل فقط عند مقاطعة كلا الشعاعين. الآن قم بتعيين وضع التشغيل - إما مستمر أو نابض ويذهب بعيدًا.

عليك أن تعرف القليل عن سلوك هدفك للحصول على أفضل النتائج. إذا كنت ترغب في تصوير شيء يتحرك بسرعة ، فعليك أن تأخذ في الاعتبار تأخيرات الكاميرا ووحدة التحكم للتنبؤ بمكان الهدف بعد أن يقاطع أشعة الأشعة تحت الحمراء. يمكن إطلاق النار على الطائر الطنان الذي يحوم في مكان واحد حيث تتقاطع العوارض. قد يكون الطائر أو الخفاش الذي يطير بسرعة على بعد قدمين في الوقت الذي تلتقط فيه الكاميرا الصورة. يسمح الوضع النبضي للكاميرات التي لا تحتوي على وضع التصوير المستمر المدمج بالتقاط صور متعددة طالما أن الحزم متقطعة. يمكنك ضبط تردد النبض على 10 هرتز ، على الرغم من عدم وجود العديد من الكاميرات التي يمكنها التصوير بهذه السرعة. ستحتاج إلى التجربة قليلاً لترى مدى السرعة التي يمكن للكاميرا التصوير بها. يتم توصيل الكاميرا عبر جهة اتصال ترحيل مفتوحة عادةً حتى تتمكن من توصيل فلاش بدلاً من الكاميرا. ثم يمكنك التصوير في الظلام عن طريق فتح المصراع واستخدام وحدة التحكم لإطلاق وحدة فلاش إما مرة واحدة أو عدة مرات عندما يكسر كائن (خفاش ، ربما؟) الحزم. بعد تعثر الفلاش ، أغلق المصراع. إذا كان الفلاش الخاص بك قادرًا على الاستمرار ، فيمكنك التقاط بعض اللقطات الرائعة باستخدام أحد أوضاع النبض. يمكنك تحديد النقطة التي تتقاطع فيها الحزم بدقة عن طريق ربط بعض الخيوط المرنة بالرؤوس الضوئية. بالنسبة لبعض الأهداف ، هذا هو المكان الذي ستشير إليه وتركز الكاميرا مسبقًا. تظهر الصور أدناه رجل Lego يسقط من خلال الحزم. لقد أسقطته من على ارتفاع قدمين فوق العوارض ويمكنك أن ترى أنه سقط حوالي 6-8 بوصات أسفل العوارض في الوقت الذي استغرقه كسر العوارض ، وإغلاق التتابع ، وإطلاق الكاميرا. هذه الكاميرا كانت كاميرا DSLR من نيكون والتي من المحتمل أن بها تأخر غالق صغير عند التركيز المسبق والتعرض للضوء. ستعتمد نتائجك على الكاميرا الخاصة بك. أصبح النموذج الأولي الآن في يد الصديق الذي التقط هذه الصور (يجب تعديل الكاميرا لاستخدام تحرير الغالق عن بُعد) إذا أنتج المزيد من الصور الفنية باستخدام هذا الجهاز سأحاول نشرها هنا أو على موقع الويب الخاص بي. استمتع!