DropArt - Precision Two Drop Photographic Collider: 11 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Hei yksi ja kaikki, Tässä ohjeessa esitän suunnitelmani tietokoneohjatulle kahden nestepisaran törmäykselle. Ennen kuin aloitamme suunnittelun yksityiskohdat, mielestäni on järkevää selittää tarkasti, mikä on suunnittelun tarkoitus.

Hauska, mielenkiintoinen ja kaunis valokuvauksen osa sisältää kuvien ottamista nestepisaroista, kun ne osuvat samankaltaisen nesteen altaaseen. Tämä voi sinänsä tuottaa mielenkiintoisia kuvia. Jotta saisimme todella hienoja kuvia, meidän on törmättävä kahteen nestepisaraan. Joten ensimmäinen tippa osuu nesteastiaan ja luo niin kutsutun "up-nokan", joka nousee altaasta suoraan sen yläpuolelle, johon ensimmäinen tippa iski. Nyt toinen tippa, tarkasti ajoitettu, osuu `` ylös-nokan '' yläosaan räjäyttäen nesteen ulospäin luodakseen hämmästyttäviä ja ainutlaatuisia muotoja.

DropArt -suunnitteluni tarkoituksena on tarjota seuraavat ominaisuudet:

• Toistettavan kokoisen nestepisaran vapauttaminen
• Toisen nestepisaran vapauttaminen toistettavalla koolla ja tarkalla ajoituksella suhteessa ensimmäiseen tippaan
• Kameran sulkimen ohjaaminen pudotuksen törmäyksen tallentamiseksi
• Salaman pään hallitseminen törmäyksen pysäyttämiseksi tarkalla hetkellä
• Tarjoaa käyttäjäystävällisen erillisen ohjaimen, joka mahdollistaa kaikkien parametrien ja useiden kokoonpanojen ohjaamisen
• Tarjoaa käyttäjäystävällisen Windows-käyttöliittymän tai USB-liitännän kautta liitetyn graafisen käyttöliittymän
• Käynnistyslataimen avulla laiteohjelmiston uudelleen vilkkuminen USB: n kautta

Ohjauskortin ja siihen liitettyjen kamera- ja salamalaitteiden välillä on oltava myös riittävä suoja.

Vaihe 1: Katsotaan ensin joitakin tuloksia…

Ennen suunnittelun yksityiskohtiin tutustumista tarkastellaan ensin joitain DropArt -projektin tuloksia. Jos pidät tuloksista lukijana, haluat ehkä perehtyä tarkemmin suunnitteluun ja ehkä halki rakentaa sellaisen itse, jolle annan tukea.

DropArt -valokuvauksen tärkeitä näkökohtia

On huomattava, että parhaan tuloksen saavuttamiseksi kamera on asetettu B (tai polttimo) -tilaan. Tämä tarkoittaa, että niin kauan kuin suljin on painettuna, suljin pysyy auki. Tämä tila toimii mielestäni parhaiten DropArt -valokuvauksessa. Salama kaappaa hetken, ei kameran suljin. Lyhyen salaman keston saavuttamiseksi salaman lähtöteho on pidettävä mahdollisimman pienenä. Käytän yleensä kahta pientä salamalaitetta, jotka on asetettu manuaaliseen pieneen lähtötehoon (katso kuva päätelmässä). Yksi salamalaite on kytketty DropArt -ohjaimeen ja laukaistaan kaapelilla. Toinen salamapää on opillisesti orja ensimmäisestä.

Koska olemme B -tilassa, ympäristön liiallinen valo aiheuttaa kuvan hämärtymistä. Siksi pudotusvalokuvaus on suoritettava heikossa valaistuksessa - juuri niin paljon valoa, että näet mitä teet. Otan yleensä kuvia noin f11 -tilassa, joten ympäristön valon aiheuttamat vaikutukset minimoidaan.

Perustekniikka ja asennus

On huomattava, että jokainen asetus vaihtelee hieman ja sinun on oltava kärsivällinen ja menetelmällinen. Alla olevassa perusasetuksessa käytin vesijohtovettä punaisella elintarvikevärillä. Pisara -annostelija oli noin 25 cm nestealtaan yläpuolella.

Varmista, että Mariotte -sifoni on tyhjennetty nesteestä käyttämällä puhdistusominaisuutta (katso videoesimerkki) ja varmista myös, että nesteen taso ei putoa Mariotte -sifonin pohjan alapuolelle.

• Aloita ensin yhdellä tipalla, jonka koko on 35 ms
• Aseta suljinviiveeksi 100 ms
• Aseta salaman viiveeksi 150 ms
• Lisää salaman viivettä +10 ms: n välein, kunnes näet pudotuksen kehyksen yläosassa
• Voit nyt lisätä salamaviivettä koko pudotusjakson aikana
• Jatka salaman viivästystä, kunnes sinulla on yksi yksittäinen pudotusputki
• Lisää nyt toinen pudotuskoko 35 ms ja viive noin 150 ms
• Säädä pudotusviive +/- 10 ms: n välein, kunnes se näkyy kehyksen yläosassa ensimmäisen pudotusputken yläpuolella
• Säädä pudotuksen toinen viive, kunnes toinen tippa törmää ensimmäisen pudotuksen yläputkeen

Nyt sinulla on perus törmäys, jota voit pelata asetuksilla saadaksesi haluamasi vaikutuksen.

Eri tiheyden nesteet edellyttävät eri asetuksia, mutta voit tallentaa ne eri kokoonpanoissa.

Vaihe 2: Aikaviivevideo peräkkäisistä pudotuksista

Tässä on video - tämä sarja erillisiä peräkkäisiä pudotuksia, jotka on otettu pysäytyskuvina ja joissa 10 tai 5 ms: n salamaväli liikkuu. Tämän jälkeen olen yhdistänyt tuloksena olevat still -kuvat ja tuottanut lyhyen animaation pudotuksen elämästä ja sen jälkeisestä törmäyksestä toisen pudotuksen kanssa.

Vaihe 3: Mekaaninen DropArt -pudotusannostelija

Epäilemättä DropArt -projektin tärkein osa on mekaaninen tippa -annostelija. Tämä osa suunnittelua on kriittinen, jotta varmistetaan säännöllinen pisarakoko.

Suunnittelun sydän on mekaaninen venttiili, joka avataan ja suljetaan käyttämällä 12 voltin jousikuormitettua normaalisti suljettua solonoidia. Tätä solonoidia ohjataan tarkasti mikroprosessoripohjaisella ohjauskortilla.

Nesteastia on 36 mm: n OD, 30 mm: n ID -akryyliputki. Putken sulkemiseksi olen 3D -tulostanut HIPS -päätykannen, joka on suunniteltu hyväksymään tavalliset 1/4 tuuman putkiliittimet (katso kuvat). Pisarat annostellaan piikkiletkun hännästä - myös 1/4 tuuman kierre.

Akryyliputken yläosa on suljettu koon 29 kumitulpalla. Kumiputken mukana toimitetaan keskireikä, johon olen asentanut muoviputken Mariotte -sifonin luomiseksi (katso erityinen osa Mariotte -sifonista).

Solonoidi on suljettu pieneen muoviprojektirasiaan ja liitetty ulkoiseen pistorasiaan.

Vaihe 4: DropArt -ohjauslevyn suunnittelu ja yleiskatsaus

Tässä osassa esitän lyhyen videon, jossa esitellään DropArt -prototyyppiohjauskortti ja sen rakenne.

Vaihe 5: DropArt -ohjauslevyn kaavio

Tässä olevassa kuvassa on kaavamainen ohjauspaneelin kaavio. Voimme nähdä, että käyttämällä tehokasta PIC -mikrokontrolleria kaavio on suhteellisen yksinkertainen.

Voit ladata kaavion täältä:

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

HUOMAUTUS: videoissa käytetty jännitesäädin on pieni 78L05. Suosittelen kaikille, jotka rakentavat tämän mallin, käyttämään suurempaa 7805: tä TO220 -paketissa

Vaihe 6: DropArt - Käytä itse järjestelmää

Tässä osassa esitän videon, jossa kerrotaan, kuinka DropArt -ohjausjärjestelmää todella käytetään. Video kattaa erillisen laitteiston ja Windows-käyttöliittymän tai graafisen käyttöliittymän.

Vaihe 7: DropArt - Tarkkuuden ja toistettavuuden tutkiminen

Tässä vaiheessa yritän kuvata kahden pudotuksen sekvenssin ja havainnollistaa DropArt -projektin ajoitustarkkuutta.

Vaakasuorat oskilloskooppijaot 50 ms / merkki.

Harkitse aluksi toista kahdesta kuvasta. Tämä on hyvin yksinkertainen jälki oskilloskoopistani, joka näyttää 1 ms: n perusmerkin, joka muodostaa aikakannan koko projektin ajoitukselle. Tämä rasti luodaan PIC -mikroprosessorissa käyttämällä sulautettua laitteistoajastinta, joka on ohjelmoitu muodostamaan keskeytys tiettynä ajankohtana. Tämän aikakannan avulla pudotuskokoa, pudotusten välistä viivettä, suljinviiveitä ja salaman viiveitä voidaan hallita erittäin tarkasti, jolloin saadaan erittäin toistettavia tuloksia.

Mieti nyt ensimmäistä kahdesta kuvasta:

Keskimmäinen sininen jälki näyttää kahden pudotuksen. Jokaisen pudotuksen kokoaika on 50 ms ja pudotuksen 2 viive on 150 ms

Alin vaaleanpunainen jälki on välähdys, jonka viive on 300 ms pudotuksen 1 vapauttamisen jälkeen ja pitoaika 30 ms

Ylin keltainen jälki näyttää laukaisimen. Ohjelmoitu viive on 200 ms. Oletetaan kuitenkin, että kameran suljinaika on 100 ms, joten laukaisin on 100 ms ohjelmoitua aikaisemmin. Suljin pysyy auki koko sarjan ajan (kamera B -tila). Suljin suljetaan, kun 30 ms: n vilkkumisaika on päättynyt.

Vaihe 8: Mariotte Sifon - selitetty

Suunnittelussa erittäin tärkeä näkökohta on nesteen paineen säätö venttiilin tulossa. Kun nesteen taso säiliössä laskee, paine venttiilin tulossa laskee, joten myös nesteen virtausnopeus laskee. Pudotuskoko tiettynä ajankohtana, kun venttiili on auki, pienenee säiliön tason laskiessa. Tämä tekee pudotustörmäysten hallinnasta dynaamista ja riippuvaista nesteen tasosta. Tämän vaiheen video selittää, miten tämä ongelma on ratkaistu.

Toinen hyvin lyhyt video näyttää, kuinka DropArt -puhdistusominaisuutta voidaan käyttää Mariotte -sifonin esitäyttöön sekä mekaanisen venttiilin puhdistamiseen tai puhdistamiseen.

Vaihe 9: Käynnistyslatain, jota käytetään PIC-uudelleenvilkkumiseen

Tämä lyhyt video havainnollistaa ja selittää PIC-käynnistyslataimen toimintaa, jota voidaan käyttää PIC: n uudelleensalaamiseen USB: n kautta, mikä estää tarpeen käyttää omaa PIC-ohjelmoijaa.

Vaihe 10: DropArt -osaluettelo

Liitteenä on Word -asiakirja, jossa luetellaan osat, joita käytin ohjeessa

Tämä on luettelo DropArt -projektin rakentamiseen tarvittavista osista. Kaikki varaosapalkki yksi on saatavana itse. Poikkeuksena tästä on 3D -tulostamani akryylinesteastian päätykorkki. Olen liittänyt tähän vaiheeseen akryyliputken OD 36 mm päätykappaleen tilan (STL -muoto).

Aktiiviset komponentit

PIC18F2550 -mikrokontrolleri. Toimitettuna tämä on ohjelmoimaton osa, joten se on vilkuttava DropArt-laiteohjelmistolla. Jos sinulla on sopiva ohjelmoija, voit tehdä tämän itse, tai voin lähettää sinulle esivalotetun osan tai voit lähettää minulle tyhjän osan vilkkua varten

• Sininen sarja IIC 20x4 merkin LCD -moduuli
• 78L05 jännitesäädin
• AN25-optoeristin tai vastaava-2 pois päältä
• MOC3020 opto-triac
• IRF9530 P-kanavainen FET tai vastaava
• TLS106 SCR -tyristori tai vastaava
• LEDit 2 pois päältä

Passiiviset komponentit

• 1N4001 -diodi (napaisuussuoja)
• 100nf keraamiset kondensaattorit 3 pois päältä
• 22uf 16v elektrolyyttikondensaattori tai vastaava 2 pois päältä
• 22pf keraamiset kondensaattorit 2 pois päältä
• 4MHz kristalli HC49/4H lyijy
• SIL 8 -nastainen eristetty vastusverkko 1,8K 2 pois päältä
• SIL 8 -nastainen yhteinen vastusverkko 4.7k 1 pois päältä
• 470R 1/4W vastus 1 pois päältä
• 10K 1/4 W vastus 2 pois päältä

Liittimet

• 2,5 mm levyasennettava pistorasia
• 2,5 mm: n runkoon asennettava virtapistoke/pistorasia
• 2,5 mm: n monojakkiliitin (solenoidi)
• 3,5 mm: n monoliitännän pistoke 2 pois päältä (suljin ja salama)
• USB-tyypin B 90 asteen DIP-naarasliitin
• Nastapää 2,54 mm 4 -suuntainen
• DIL 28 -nastainen, kierretappinen IC -kanta
• DIL 6 -nastainen kääntynyt nastan IC -liitin 3 pois päältä

Muut

• 12 cm x 8 cm FR-4-prototyyppilevy reiän läpi
• Työnnä reiän läpi pienoispainikkeet
• Pyörivä anturikytkin 2 -bittinen Harmaa
• Säätönuppi pyörivään anturiin

Mekaniikka

• Kirkas akryyliputki 36 mm OD 30 mm ID ja 18 cm pitkä
• Päätykappale (3D -tulostus), sopii akryyliputkeen OD 36 mm
• Mariotte -sifonityyppi, joka sopii 16 cm pitkälle tulppaan
• Kumipallo koko 29, keskireikä
• Piikkilankaletkun pyrstö 1/4”kierre x 4 mm: n aukko
• BSPP -naaraslaipio, jossa on kiinnitysmutteri 1/4 tuumaa
• Tynnyrinippa 1/4 tuumaa
• 12V DC 4W sähköinen magneettiventtiili ilma/kaasu/vesi/polttoaine normaalisti suljettu 1/4 tuumaa kaksisuuntainen

Vaihe 11: Johtopäätös ja ajatukset

Olen todella nauttinut tämän projektin rakentamisesta ja täydentämisestä. Projektini alkavat lähes aina samasta lähtökohdasta. Minua kiinnostaa jokin asia, joka saattaa vaatia erikoislaitteita. Kun olen löytänyt ja ostanut usein laitteita, olen niin usein pettynyt laatuun ja toimivuuteen, ja myöhemmin tunnen pakko suunnitella ja rakentaa omia varusteitani tarvittavan työn suorittamiseksi. Näin oli todellakin DropArt -projektin kohdalla.

DropArt -projektin avulla voin nyt suorittaa nestepisaratörmäyksiä lähes 100% toistuvuudella, jotta voin keskittyä kuviin sen sijaan, että olisin turhautunut ottamaan satoja kuvia toivoen saavani muutaman pudotuksen.

Tuotan ja julkaisen nämä Instructable -artikkelit kolmesta syystä. Ensinnäkin nautin todella Instructable -ohjelman tuottamisesta, koska se tarjoaa tavan dokumentoida projekti ja toimii sulkemisena. Toiseksi toivon tietysti, että ihmiset lukevat ja nauttivat artikkelista, ehkä jopa oppivat jotain uutta. Ja kolmanneksi, tarjota apua ja tukea kaikille, jotka haluavat saada halkeamia hankkeen rakentamisessa. Olen käyttänyt koko työurani suunnittelijana elektroniikan ja ohjelmistojen parissa; varhaisesta iästä lähtien, erittäin innokas elektroniikan harrastaja. Nautin todella auttaa muita, jotka ehkä haluavat rakentaa itselleen, mutta tarvitsevat vain vähän ohjausta ja tukea.

Liitteenä olevissa kuvissa näkyy DropArt -asennukseni työpajassani.

Voit kommentoida tai lähettää yksityisviestin, jos tarvitset lisätietoja.

Paljon kiitoksia, Dave