Gekruiste IR Beam Camera/Flash Trigger - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

Dit apparaat activeert een camera of flitser om automatisch een foto te maken wanneer een object (doel) een specifieke locatie binnenkomt. Het gebruikt twee gekruiste infraroodlichtstralen om de aanwezigheid van het doel te detecteren en een relais te sluiten dat de camera of flitser uitschakelt. De reactietijd is ongeveer 2 ms van detectie tot relaissluiting, dus als uw camera geen lange sluitervertraging heeft, legt hij zelfs snel bewegende doelen vast.

Het optische deel van het apparaat bestaat uit twee IR-LED's en twee Sharp IS471FE optische IC's (OPIC's). De optische IC's hebben ingebouwde LED-modulators en synchrone detectoren, zodat ze geen licht van elkaars LED's zien. De uitgangen van de OPIC's zijn verbonden met een 8-pins PIC-microcontroller die de invoersignalen interpreteert en het relais aanstuurt, en een zichtbare LED die de bedrijfsmodus aangeeft. Hoewel er 11 bedrijfsmodi zijn, heeft de controller een zeer eenvoudige gebruikersinterface die bestaat uit een drukknopschakelaar en een LED. Bij het opstarten, als de stralen goed zijn uitgelijnd en ononderbroken, brandt de LED continu gedurende 1 seconde en gaat dan uit om aan te geven dat het apparaat klaar is om in de continue modus te werken. In die modus zal het relais sluiten en gesloten blijven en zal de LED oplichten zolang beide IR-stralen onderbroken zijn. Het apparaat is nu klaar om verbinding te maken met uw camera. Bij sommige doelen wilt u misschien meer dan één foto maken wanneer het doel de IR-stralen breekt. Ik heb een basisintervalmeterfunctie in de controller opgenomen zodat camera's die geen ingebouwde snelvuurmodus hebben meerdere foto's kunnen maken zolang de IR-stralen worden onderbroken. Door eenmaal op de modusselectieknop te drukken, wordt de controller uit de continue modus gehaald en in de pulsmodus gezet. De LED knippert één keer om aan te geven dat het relais 1 keer per seconde sluit. Sommige camera's zijn sneller, dus als u nogmaals op de knop drukt, worden maximaal 2 pulsen per seconde verplaatst. Door herhaaldelijk op de knop te drukken, wordt de snelheid verhoogd van 1 pps helemaal naar 10 pps, waarbij de LED telkens knippert om de pulsfrequentie aan te geven. Door de knop 2,3 seconden ingedrukt te houden, wordt het apparaat gereset en keert u terug naar de continue modus.

Stap 1: Verzamel elektronische onderdelen

Hier zijn de onderdelenlijsten voor de elektronische dingen.

Alle elektronica is verkrijgbaar bij Digikey of andere bronnen. Je hebt ook een heleboel verschillende kleuren draad nodig. U moet de PIC-microcontroller kunnen programmeren - een PICKit2 of ICD-2 of een van de honderden andere programmeurs kan het werk doen. Een geschikte programmeur kost ongeveer $ 20, maar als je die eenmaal hebt, zul je allerlei projecten vinden die microcontrollers kunnen gebruiken en er veel gebruik van zullen maken. Toen ik mijn PICKit2 bij digikey kocht, bestelde ik een accessoirepakket van vijf PIC10F206-chips met 8-pins DIP-adapters. Het IC zit in een klein SOT23-pakket, wat prima is als je een PCB gaat maken, maar vrij nutteloos voor breadboarding en eenmalige bouwprojecten. De 10F206 is ook verkrijgbaar in een 8-pins DIP-pakket - ik raad u aan deze te gebruiken. Ik heb hier geen PCB-lay-outinformatie voor de controller gegeven omdat ik geen PCB heb gebruikt. Het circuit is zo eenvoudig dat het een beetje gek lijkt om er een PCB voor te maken. Er zijn slechts 4 onderdelen op het bord: het relais, de uC, de bypass-dop en een weerstand. Het circuit heeft minder onderdelen nodig dan een 555 timerchipcircuit. Knip gewoon wat perforatiebord om in elke doos te passen die je gebruikt en sluit het ding aan. Het duurt allemaal 30 minuten van begin tot einde. De optische circuits zijn vrij eenvoudig: een IC, een kap en een LED. De LED en optische IC gaan in diagonaal tegenovergestelde hoeken van het pijpframe, dus je hebt een bos gekleurde draad nodig. Ik heb het IC en de condensator "gemonteerd" op kleine stukjes geperforeerd bord dat in doppluggen voor de PVC-elleboogfittingen in het frame past - zie foto's op de volgende pagina.

Stap 2: Het programma

De PIC10F206 is een heel eenvoudig onderdeel - geen interrupts en slechts een stapel van 2 niveaus, dus je kunt geen geneste subroutines maken - je zult als resultaat een ruim gebruik van goto's in het programma zien. De chip draait op 4 MHz met behulp van de interne RC-oscillator en voert dus 1 miljoen instructies per seconde uit. Wanneer een object de IR-stralen breekt, hebben de IS471-chips 400 ons nodig om van status te veranderen. Van daaruit heeft de uC slechts een paar microseconden nodig om de verandering te detecteren en het relais te laten sluiten. Het duurt ongeveer 1,5 ms om het relais te sluiten, wat resulteert in een totale vertraging van ongeveer 2 ms van gebroken bundels naar gesloten relais. Ik heb de programmachip ontwikkeld met behulp van MPLAB. Het is de gratis assembler/IDE van Microchip Tech. Ik heb ook mijn Chinese ICD2-kloon (ongeveer $50 op ebay) gebruikt om de IC daadwerkelijk te programmeren. Ik moest veel vertragingslussen gebruiken, dus ik zocht op internet en vond hier een programma met de naam PICLoops: https://www.mnsi.net/~boucher/picloops.htmlPICLoops genereert automatisch timinglus-assemblagecode voor u als u vertel het welke uC u gebruikt en de kloksnelheid. Later kwam ik hier een soortgelijk online programma tegen: https://www.piclist.com/techref/piclist/codegen/delay.htmDe tweede zal vertragingen genereren die nauwkeurig zijn tot een enkele klokcyclus waar PICLops dat niet is zo nauwkeurig. Beide zijn prima voor deze app omdat timing niet kritisch is en de uC toch op een RC-oscillator draait. Het programma springt voornamelijk heen en weer tussen het controleren van de modusknop en het controleren of de stralen worden onderbroken. De modusschakelaar werkt door het aantal keren dat de knop is ingedrukt bij te houden. Elke keer dat de knop wordt ingedrukt, wordt de vertraging tussen de pulsen naar het relais voldoende verkort om de pulsfrequentie met 1 Hz te verhogen. Het grootste deel van de code zijn de verschillende vertragingen die worden gebruikt door de pulsmodi. Wanneer u de pulsmodus wijzigt, knippert de LED om de nieuwe modus aan te geven. U kunt zien wat de nieuwe pulsfrequentie is door de LED-flitsen te tellen - 4 keer betekent 4 Hz, enz. De LED-flitsen zijn zo langzaam getimed dat u ze kunt tellen. Als het apparaat in de 10 Hz-pulsmodus staat, gaat u door nogmaals op de knop te drukken terug naar de continue modus. Er is een watchdog-timer die loopt terwijl het programma loopt. Als de timer niet wordt gereset voordat deze overloopt, zal de uC zichzelf resetten. Daarom wordt de uC teruggezet naar de continue modus als u de modusknop 2,3 seconden ingedrukt houdt. Wanneer u op de knop drukt, wacht de uC totdat u deze loslaat voordat hij iets doet. Een van de eerste dingen die het doet nadat u het loslaat, is de waakhondtimer resetten. Als u de knop niet loslaat, loopt de waakhondtimer over en start het programma opnieuw in de continue modus. Ik heb het montagelijstbestand bijgevoegd voor degenen die nieuwsgierig zijn en het.hex-bestand voor degenen die gewoon de chip willen branden en er klaar mee zijn. Ik verwelkom alle kritiek op mijn programmeertechniek van een van jullie PIC-assemblage-experts die er zijn. Let op: het relais sluit 25 ms wanneer het in de pulsmodus werkt. Sommige camera's hebben mogelijk een langere puls nodig. Die vertraging wordt ingesteld in de regel met de tekst "call delay25" bovenaan het rlypuls-gedeelte van de code. Als 25 ms te kort is voor uw camera, wijzigt u die regel in "call delay50" en wijzigt u de lijn met "call delay75" in "call delay50". Dat zal de pulstijd verhogen tot 50 ms en toch alle pulsfrequenties in stappen van 1 Hz houden. Het programma neemt slechts 173 bytes in beslag van de beschikbare 512 bytes in de chip, dus je kunt allerlei functionaliteit aan het ding toevoegen als u wenst, hoewel de gebruikersinterface enigszins beperkend zal zijn.

Stap 3: Mechanische constructie

Ik probeerde in eerste instantie om dit ding te maken met een 3 voet vierkante 1/2 "pijp, maar ontdekte dat het bijna onmogelijk was om de balken uitgelijnd te houden. De afstand was te groot en de pijp te flexibel om de bundeluitlijning te behouden. Ik schakelde over naar 3/ 4 "pijp en een vierkant van 2 voet en nu blijft het allemaal redelijk goed uitgelijnd. Ik heb het grootste deel van de 1/2 "pijp gebruikt om marshmallow-blaaspistolen te maken voor mijn zoon, Alex, en enkele van zijn gangstersvrienden.

Je hebt 3/4" pijp nodig voor het hoofdframe en 1/2" pijp voor de verticale risers die de optische IC's en LED's bevatten. Je kunt 3/4" ellebogen krijgen met een 1/2" schroefdraad aan de zijkant, dus koop ook wat 1/2" schroefdraadadapters. Mijn filosofie over het omgaan met PVC-pijpprojecten is om de fittingen en pijp te veel te kopen en terug te sturen wat je hebt het niet nodig als het project klaar is. Dat minimaliseert frustrerende reizen naar de winkel voor een enkele fitting van $ 0,30. Je hebt een heleboel verschillende gekleurde draden nodig om al deze dingen aan te sluiten - de LED's en hun IC's zijn ongeveer 6 voet van elkaar gescheiden van de pijp. U wilt de draden extra lang maken om montage en demontage van het ding mogelijk te maken voor het oplossen van problemen. Verschillende kleuren zullen u helpen recht te houden wat verbinding maakt met wat. Het eerste wat ik deed was gaten in de doppen boren en de LED's monteren Ik heb extra lange draden bevestigd en krimpkous bij de LED-draden gebruikt om ze te isoleren. Ik heb het pijpframe losjes gemonteerd zodat ik het gemakkelijk uit elkaar kon trekken en de draden door de pijp kon leiden. Monteer vervolgens de IS471-chips en -doppen op perf plaat gesneden om in de opening in de eindkappen te passen ole in de dop en installeer een stuk 1/4" koperen buis (of wat je ook hebt). Zorg ervoor dat u weet welke kant van de IS471 de ontvangerkant is! U wilt dat deze naar uw LED is gericht, niet naar de bypass-dop! Bevestig draden aan het IC-bord - er zijn in totaal vijf verbindingen - Vcc, Gnd, Out en LED. De vijfde draad verbindt de anode van de LED met Vcc. Bepaal waar u de connector op het buisframe wilt plaatsen en zorg ervoor dat de kabels naar het IC lang genoeg zijn om deze te bereiken. Monteer de connector, leid de draden, soldeer alles aan elkaar en je bent klaar om te gaan. Vergeet niet een aardedraad aan de huls van de connector te solderen. Het zal helpen alles te beschermen tegen statische elektriciteit. Zodra alle bedrading is voltooid, slaat u de pijp stevig samen met een hamer. U zou geen lijm nodig hebben, en als u de pijp aan elkaar lijmt, kunt u deze niet uit elkaar halen om later problemen op te lossen. Als u een veiligere constructie wilt, draait u een schroef door elke verbinding nadat u ze tegen elkaar hebt geslagen. Wanneer de controller is gemonteerd, moet u de balken uitlijnen. Het relais sluit alleen wanneer BEIDE IR-stralen onderbroken/verkeerd zijn uitgelijnd. De uitgangen van de OPIC's zijn normaal gesproken laag, wanneer ze hun lichtbron kunnen zien en hoog worden wanneer de straal wordt onderbroken. Het uitlijnen van de stralen gaat dus als volgt: 1) Sluit het optische frame aan op de controller. 2) Schakel in. De LED gaat branden en blijft branden, tenzij je buitengewoon veel geluk hebt. Eerst licht het op om de continue modus aan te geven, daarna blijft het branden omdat de stralen niet goed uitgelijnd zijn. Als de LED uitgaat, betekent dit dat ten minste één straal is uitgelijnd. 3) Ervan uitgaande dat de LED brandt, geeft dit aan dat beide stralen niet goed zijn uitgelijnd. Blokkeer een balk met een stuk tape of papier. 4) Lijn de LED zo goed mogelijk uit door de kop te draaien zodat deze naar de diagonaal tegenoverliggende OPIC wijst. 5) Begin nu met het buigen en draaien van de OPIC-kop totdat de LED uitgaat, wat aangeeft dat de straal is uitgelijnd. 6) Blokkeer vervolgens de vers uitgelijnde straal en maak vervolgens dezelfde aanpassingen aan de tweede straal. Als de LED uitgaat, zijn beide stralen uitgelijnd en ben je klaar om wat foto's te maken. Telkens wanneer u het apparaat inschakelt, controleert u de stralen door de ene en dan de andere te blokkeren. Als een straal niet goed is uitgelijnd, zal het blokkeren van de andere ervoor zorgen dat de LED gaat branden. Dan kun je degene die niet meer klopt gewoon opnieuw uitlijnen. Als de LED brandt en blijft branden, zijn beide stralen niet goed uitgelijnd en moet u de hierboven beschreven procedure volgen. Als je het ding veilig bouwt en de balken voor de eerste keer uitlijnt, zal het wat straf kosten voordat je opnieuw moet uitlijnen.

Stap 4: De controller

Ik bouwde de controller in een plastic doos die ik voor een veel te hoge prijs bij Fry's elektronica had gekocht. Je kunt bijna alles gebruiken, zolang het maar groot genoeg is. Deze doos is ontworpen voor een 9V-batterij, maar ik moest 6V gebruiken, dus de batterijruimte wordt verspild. Ik had de printplaat gemakkelijk in het 9V batterijcompartiment kunnen passen.

Welke kast en schakelaars je ook gebruikt, plan de indeling en zorg ervoor dat alles in elkaar past als je het probeert te sluiten. Merk op dat er een diode in serie is geschakeld met de batterij. Het is er om de voedingsspanning naar een acceptabel niveau te brengen voor de uC, die is geclassificeerd voor 5,5V maximale Vcc. Zelfs met de diode loopt het onderdeel op de limiet met nieuwe batterijen, dus krijg geen mooie ideeën over het werken op 9V, tenzij je een 5V-regelaar toevoegt. Ik speelde met het idee om in plaats daarvan een PIC12HV615 te gebruiken omdat deze een ingebouwde shuntregelaar heeft, maar de schommeling tussen minimale en maximale stromen is te veel voor de shuntregelaar, dus ik zou het circuit een beetje ingewikkelder moeten maken om het te krijgen werk. Ik wilde dit heel eenvoudig houden, vooral omdat ik lui ben, maar ook omdat ik andere projecten heb en deze zo snel mogelijk wilde afronden. Het relais dat ik heb gebruikt, heeft een ingebouwde beveiligingsdiode die wordt weergegeven maar niet op het schema staat. De diode beschermt de uC tegen de inductieve sperspanning die optreedt wanneer u een puls in een inductor zoals een relaisspoel afvuurt. Als u een ander relais gebruikt, zorg er dan voor dat u een diode toevoegt met de getoonde polariteit of misschien kunt u uw uC vaarwel kussen de eerste keer dat het relais ontsteekt. De uC kan veilig ongeveer 25 mA van één pin afleiden, dus kies een relais met een spoel met hoge weerstand. De PRMA1A05 heeft een spoel van 500 Ohm, dus er is maar 10-12 mA nodig om hem te sluiten. Ik wilde een paar mooie dunne, lichte kabels met RJ-11-connectoren gebruiken, maar alle connectoren die ik bij Fry's vond waren PCB-montageonderdelen, dus uiteindelijk ging ik ouderwets met DB9's. Seriële kabels zijn spotgoedkoop en de schroeven zorgen ervoor dat de connectoren er niet uit vallen. U hoeft echt maar 3 draden (Vcc, Gnd en de gecombineerde uitgangen van de twee IS471FE's) aan te sluiten tussen de optische eenheid en de controller, zodat u bijna elke gewenste connector/kabel kunt gebruiken, zelfs een stereo ministekker en jack.

Stap 5: De fototrigger gebruiken

Het idee is om het ding zo op te stellen dat de stralen elkaar kruisen waar je verwacht dat er actie zal plaatsvinden. Als u bijvoorbeeld een kolibrie naar een voeder wilt schieten, of een vogel die een nest binnenkomt of verlaat, plaatst u het frame met het gekruiste straalpunt precies waar u het wilt hebben. Richt vervolgens de camera op het doel en stel de focus, belichting en witbalans in (dit minimaliseert de sluitervertragingstijd). Test de uitlijning van de straal om er zeker van te zijn dat BEIDE stralen correct zijn uitgelijnd. Dit doet u door met uw hand door elke straal afzonderlijk te zwaaien en vervolgens door het doelgebied. De LED mag alleen oplichten en het relais sluit alleen als beide stralen zijn onderbroken. Stel nu de bedrijfsmodus in - continu of gepulseerd en ga weg.

Je moet een beetje weten over het gedrag van je doelwit om de beste resultaten te krijgen. Als je iets wilt fotograferen dat snel beweegt, moet je rekening houden met vertragingen van de camera en de controller om te voorspellen waar het doelwit zal zijn nadat het de IR-stralen heeft onderbroken. Een zoemende vogel die op één plek zweeft, kan precies daar worden neergeschoten waar de stralen elkaar kruisen. Een vogel of vleermuis die snel vliegt, kan een paar meter verwijderd zijn tegen de tijd dat de camera de foto maakt. Met de pulserende modus kunnen camera's die geen ingebouwde continu-opnamemodus hebben, meerdere foto's maken zolang de stralen worden onderbroken. Je kunt de pulsfrequentie zo hoog instellen als 10 Hz, hoewel er niet veel camera's in de buurt zijn die zo snel kunnen fotograferen. Je zult een beetje moeten experimenteren om te zien hoe snel je camera kan fotograferen. De camera-aansluiting is via een normaal open relaiscontact zodat je een flitser kunt aansluiten in plaats van een camera. Dan kun je in het donker fotograferen door de sluiter open te duwen en de controller te gebruiken om een of meerdere keren een flitser te gebruiken wanneer een object (een vleermuis, misschien?) De stralen breekt. Sluit de sluiter nadat de flits is geactiveerd. Als je flits het kan bijhouden, kun je coole meervoudige belichtingsopnames maken door een van de pulsstanden te gebruiken. U kunt het punt waar de bundels elkaar kruisen nauwkeurig lokaliseren door wat elastische draad aan de optische koppen te bevestigen. Voor sommige doelen is dat waar u uw camera op richt en vooraf scherpstelt. Op onderstaande foto's is een Lego-mannetje te zien dat door de balken valt. Ik liet hem van een paar voet boven de balken vallen en je kunt zien dat hij ongeveer 6-8 onder de balken is gevallen in de tijd die nodig was om de balken te breken, het relais te sluiten en de camera te laten schieten. Deze camera was een Nikon DSLR die waarschijnlijk een kleine sluitervertraging heeft wanneer vooraf scherpgesteld en belicht. Uw resultaten zijn afhankelijk van uw camera. Het prototype is nu in handen van de vriend die deze foto's heeft gemaakt (mijn camera moet worden aangepast om de ontspanknop op afstand te gebruiken) Als hij wat meer artistieke foto's maakt met dit apparaat, zal ik proberen ze hier of op mijn website te plaatsen. Veel plezier!