DropArt - Precision Two Drop Photographic Collider: 11 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

Hej alla och alla, I denna instruerbara presenterar jag min design för en datorstyrd två vätskedroppar. Innan vi börjar med designdetaljerna tycker jag att det är vettigt att förklara exakt vad som är syftet med designen.

En rolig, intressant och vacker gren av fotografering innebär att ta bilder av flytande droppar när de träffar en pool av liknande vätska. Detta i sig kan ge intressanta bilder. För att få några riktigt coola bilder måste vi kollidera två flytande droppar. Så den första droppen träffar poolen av vätska och skapar det jag kallar en "upp-pip" som stiger upp från poolen direkt ovanför där den första droppen påverkade. Nu träffar en andra droppe, precisionstimerad, toppen av "upp-pipen" som exploderar vätskan utåt för att skapa några fantastiska och unika former.

Syftet med min DropArt -design är att tillhandahålla följande funktioner:

• För att släppa en vätskedroppe med en repeterbar storlek
• För att släppa en andra vätskedroppe med repeterbar storlek och precisionstiming med avseende på den första droppen
• För att styra en kameralucka för att fånga en droppkollision
• För att styra ett blixthuvud för att frysa kollisionen vid ett exakt ögonblick i tid
• Att tillhandahålla en användarvänlig fristående kontroller som ger möjlighet att styra alla parametrar och flera konfigurationer
• För att ge ett användarvänligt Windows-baserat användargränssnitt eller GUI anslutet via USB
• För att tillhandahålla en bootloader för att underlätta återblixt av firmware via USB

Det bör också finnas tillräckligt skydd mellan kontrollkortet och den anslutna kameran och blixtenheter.

Steg 1: Låt oss titta på några resultat först …

Innan vi går in på designdetaljer, låt oss först titta på några resultat från DropArt -projektet. Om du som läsare gillar resultaten kanske du vill titta vidare på designen och kanske ha en spricka i att bygga en själv som jag kommer att ge stöd för.

Viktiga aspekter för DropArt -fotografering

Det bör noteras att för bästa resultat är kameran inställd på B (eller lampa) -läge. Detta innebär att så länge som slutaren är nedtryckt förblir slutaren öppen. Det här är det läge som jag tycker fungerar bäst för DropArt -fotografering. Det är faktiskt blixten som fångar ögonblicket och inte kamerans slutare. För att uppnå en kort blixtperiod bör blixtens uteffekt hållas på ett minimum. Jag brukar använda två små blixtar inställda på manuell låg uteffekt (se bild i slutsatsen). En blixt är kopplad till DropArt -styrenheten och avfyras via en kabel. Det andra blixthuvudet är opiskt slavande från det första.

Eftersom vi är i B -läge kommer överflödigt omgivande ljus att orsaka att bilden blir suddig. Därför bör droppfotografering utföras i dämpad belysning - precis tillräckligt med ljus för att se vad du gör. Jag tar vanligtvis bilder på cirka f11 och effekterna på grund av omgivande ljus minimeras.

Grundläggande teknik och installation

Det bör noteras att varje inställning kommer att variera något och du måste vara tålmodig och metodisk När du väl har en grundläggande kollision med två droppar hittar du resultaten nästan 100% repeterbara. För den grundläggande installationen nedan använde jag kranvatten med röd matfärg. Droppdispensern var cirka 25 cm över vätskepoolen.

Se till att Mariotte -sifonen rensas för vätska med hjälp av rensningsfunktionen (se videoexempel) och se också till att vätskenivån inte sjunker under Mariotte -sifonens botten.

• Börja först med en enda droppe storlek 35 ms
• Ställ in slutartiden på 100 ms
• Ställ in blixtfördröjningen på 150 ms
• Öka blixtfördröjningen med +10 ms ökningar tills du ser droppen visas högst upp på ramen
• Du kan nu öka blixtfördröjningen genom hela släppsekvensen
• Fortsätt att öka blixtfördröjningen tills du har en enda enda pip -pip
• Lägg nu till en andra droppstorlek 35 ms och fördröjning på cirka 150 ms
• Justera droppen två fördröjningar i +/- 10ms ökningar tills den visas högst upp på ramen ovanför den första drop-out pipen
• Justera droppfördröjningen två tills den andra droppen kolliderar med pipen från den första droppen

Nu har du en grundläggande kollision som du kan spela med inställningar för att få den effekt du vill ha.

Vätskor med olika densitet kräver olika inställningar men du kan lagra dem i de olika konfigurationerna.

Steg 2: Time Lapse -video med på varandra följande droppar

Här presenterar jag en video - detta är en serie separata droppar i följd tagna som stillbilder med 10 ms eller 5 ms framåtgående blixtintervall för att frysa rörelse. Jag har sedan sytt ihop de resulterande stillbilderna för att producera en kort animering av livslängden för en droppe och efterföljande kollision med en andra droppe.

Steg 3: DropArt mekanisk droppdispenser

Den viktigaste delen av DropArt -projektet är förmodligen den mekaniska droppdispensern. Denna del av designen är avgörande för att säkerställa en konsekvent regelbunden droppstorlek.

Hjärtat i designen är en mekanisk ventil som öppnas och stängs med en 12v fjäderbelastad normalt stängd solonoid. Denna solonoid är precisionsstyrd med hjälp av mikroprocessorbaserat styrkort.

Vätskekärlet är ett 36 mm OD, 30 mm ID akrylrör. För att täcka av röret har jag 3D -tryckt i HIPS ett ändlock som är utformat för att acceptera standard 1/4 tum rörbeslag (se bilder). Dropparna doseras från en taggad slangsvans - även 1/4 tum tråd.

Toppen av akrylröret är förseglad med en gummiband i storlek 29. Gummibocken levereras med ett mitthål i vilket jag har monterat ett plaströr för att skapa en Mariotte -sifon (se specifikt avsnitt om Mariotte -sifonen).

Solonoiden är innesluten i en liten plastlåda och ansluten till ett externt eluttag.

Steg 4: DropArt Control Board Design och översikt

I detta avsnitt presenterar jag en kort video med en översikt över DropArt -prototypstyrkortet och dess konstruktion.

Steg 5: DropArt Control Board Schematisk

Bilden här visar schematisk kontrollpanel. Vi kan se att schematiken är relativt enkel genom att använda den kraftfulla PIC -mikrokontrollern.

Du kan ladda ner schemat här:

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

OBS: i videorna är den spänningsregulator som används av den lilla typen 78L05. Jag föreslår att alla som bygger denna design använder den större 7805 i TO220 -paketet

Steg 6: DropArt - Egentligen använder systemet

I det här avsnittet presenterar jag en video som beskriver hur man faktiskt använder DropArt -kontrollsystemet. Videon täcker med den fristående hårdvaran och även det Windows-baserade användargränssnittet eller GUI.

Steg 7: DropArt - Undersöker precision och repeterbarhet

I det här steget försöker jag beskriva en tvådroppssekvens och illustrera tidsnoggrannheten för DropArt -projektet.

Horisontella oscilloskopavdelningar 50 ms / mark.

Tänk först på den andra av de två bilderna. Detta är ett mycket enkelt spår från mitt oscilloskop som visar den grundläggande 1ms -fästingen som utgör tidsbasen för hela projekttimingen. Denna fästing genereras i PIC -mikroprocessorn med hjälp av en inbäddad hårdvarutimer programmerad att generera ett avbrott vid en exakt tidpunkt. Med denna tidsbas kan droppstorleken, fördröjningen mellan droppar, slutaren och fördröjningen av blixt styras mycket exakt och ge mycket repeterbara resultat.

Tänk nu på den första av de två bilderna:

Det mellersta blåa spåret visar en släppning med två droppar. Varje droppe har en storleksperiod på 50 ms och en droppe 2 -fördröjning på 150 ms

Det nedre rosa spåret är flasheld med en fördröjning på 300 ms efter släpp 1 -släpp och en hålltid på 30 ms

Det övre gula spåret visar slutaren. Detta har en programmerad fördröjning på 200 ms. Det antas dock att kameran har en slutartid på 100 ms så att slutarutlösningen är 100 ms tidigare än programmerad. Slutaren förblir öppen under hela sekvensen (kamera B -läge). Slutaren stängs efter att 30 ms -blixten har löpt ut.

Steg 8: Mariotte -sifonen - förklaras

En mycket viktig aspekt av konstruktionen är hur man reglerar vätsketrycket vid ingången till ventilen. När vätskenivån i behållaren sjunker, sjunker därför trycket vid ingången till ventilen så vätskeflödeshastigheten. Fallstorleken för varje given tid ventilen är öppen minskar när behållarens nivå sjunker. Detta gör kontrollen av fallkollisionerna dynamisk och beroende av vätskenivån. Videon i det här steget förklarar hur detta problem har lösts.

Den andra mycket korta videon visar hur DropArt -spolningsfunktionen kan användas för att fylla Mariotte -sifonen samt rensa eller rengöra den mekaniska ventilen.

Steg 9: Bootloader Används för PIC-återblixt

Den här korta videon demonstrerar och förklarar hur PIC-startladdaren fungerar, som kan användas för att återblixta PIC-enheten via USB-enheten, vilket avvisar behovet av att använda en dedikerad PIC-programmerare.

Steg 10: DropArt -listor

Bifogat är ett word -dokument med de delar jag använde för instruerbara

Detta är en lista över de delar som krävs för att bygga DropArt -projektet. Alla delar bar en är tillgänglig utanför jaget. Undantaget från detta är ändlocket för akrylvätskekärlet som jag 3D -tryckt. Jag har fäst akrylröret OD 36mm ändlock modeI (STL -format) till detta steg.

Aktiva komponenter

PIC18F2550 mikrokontroller. Som levererad är detta en icke-programmerad del så måste blinkas med DropArt-firmware. Om du har en lämplig programmerare kan du göra detta själv, eller så kan jag skicka dig en förblinkad del eller så kan du skicka mig en tom del för blinkande

• Blå serie IIC 20x4 tecken LCD -modul
• 78L05 spänningsregulator
• AN25 opto-isolator eller liknande-2 av
• MOC3020 opto-triac
• IRF9530 P-kanal FET eller liknande
• TLS106 SCR Tyristor eller liknande
• Lysdioder 2 släckta

Passiva komponenter

• 1N4001 -diod (skydd mot omvänd polaritet)
• 100nf keramiska kondensatorer 3 av
• 22uf 16v elektrolytkondensator eller liknande 2 av
• 22pf keramiska kondensatorer 2 av
• 4MHz kristall HC49/4H bly
• SIL 8 -poligt isolerat motståndsnätverk 1.8K 2 av
• SIL 8 -stifts gemensamt motståndsnätverk 4,7k 1 av
• 470R 1/4W motstånd 1 av
• 10K 1/4W motstånd 2 av

Anslutningar

• 2,5 mm kortuttag
• 2,5 mm chassi monterad strömkontakt/uttag
• 2,5 mm monojackuttag (solenoid)
• 3,5 mm monojackuttag 2 av (slutare och blixt)
• USB typ B 90-graders DIP-honkontakt
• Pin header 2.54mm 4 sätt
• DIL 28 -stifts IC -uttag med stift
• DIL 6pin stängde IC -uttag 3 med stift

Övrig

• 12 cm x 8 cm FR-4 prototypskiva genom hålpläterad
• Tryck för att göra genomgående miniatyrknappar
• Rotary encoder switch 2 bit Gråkodad
• Reglage för att passa roterande givare

Mekanik

• Klar akrylrör 36mm OD 30mm ID och 18cm långt
• Ändkåpa (3D -tryck) för att passa akrylrör OD 36mm
• Mariotte sifon typ för att passa bung centrum med 16 cm lång
• Gummisticka storlek 29 med mitthål
• Taggad slang svans 1/4”gänga x 4 mm finns bländare
• BSPP skottmontering med fixeringsmutter 1/4 tum
• Fatnippel 1/4 tum
• 12V DC 4W elektrisk magnetventil luft/gas/vatten/bränsle normalt stängd 1/4 tum tvåvägs

Steg 11: Slutsats och tankar

Jag har verkligen tyckt om att bygga och göra det här projektet perfekt. Mina projekt börjar nästan alltid från samma utgångspunkt. Jag blir intresserad av något som kan kräva specialistutrustning. Efter att ha hittat och ofta köpt utrustning är jag så ofta besviken på kvalitet och funktionalitet och känner mig därefter tvungen att designa och bygga mina egna redskap för att utföra jobbet som krävs på rätt sätt. Detta var verkligen fallet med DropArt -projektet.

DropArt -projektet gör det nu möjligt för mig att utföra flytande droppkollisioner med nästan 100% repeterbarhet så att jag kan koncentrera mig på bilderna snarare än frustrationen över att ta hundratals bilder i hopp om att få några droppkollisioner.

Jag producerar och lägger ut dessa instruerbara artiklar av tre skäl. För det första gillar jag verkligen att producera Instructable eftersom det ger ett sätt att dokumentera projektet och fungerar som avslutning. För det andra hoppas jag uppenbarligen att folk kommer att läsa och njuta av artikeln, kanske till och med lära sig något nytt. Och för det tredje, att ge hjälp och stöd till alla som vill ha en spricka på att bygga projektet. Jag har tillbringat hela mitt arbetsliv som designingenjör inom elektronik och mjukvara; från en tidig ålder, en exceptionellt ivrig elektronikhobbyist. Jag tycker verkligen om att hjälpa andra som kanske vill bygga för sig själva men bara behöver lite vägledning och stöd.

Bifogade bilder visar min DropArt -installation i min verkstad.

Kommentera eller skriv ett privat meddelande om du behöver mer information.

Tack så mycket, Dave