Cámara de haz de infrarrojos cruzado / disparador de flash: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Este dispositivo activará una cámara o una unidad de flash para tomar una foto automáticamente cuando un objeto (objetivo) ingrese a una ubicación específica. Utiliza dos haces de luz infrarroja cruzados para detectar la presencia del objetivo y cerrar un relé que dispara la cámara o la unidad de flash. El tiempo de respuesta es de aproximadamente 2 ms desde la detección hasta el cierre del relé, por lo que si su cámara no tiene un retardo de obturación prolongado, capturará incluso los objetivos que se muevan rápidamente.

La parte óptica del dispositivo consta de dos LED de infrarrojos y dos circuitos integrados ópticos (OPIC) Sharp IS471FE. Los circuitos integrados ópticos tienen moduladores LED y detectores síncronos integrados, por lo que no verán la luz de los LED de los demás. Las salidas de los OPIC están conectadas a un microcontrolador PIC de 8 pines que se encarga de interpretar las señales de entrada y accionar el relé y un LED visible que indica el modo de funcionamiento. Aunque hay 11 modos de funcionamiento, el controlador tiene una interfaz de usuario muy simple que consta de un interruptor de botón y un LED. Al encender, si los haces están correctamente alineados y sin interrupciones, el LED se ilumina continuamente durante 1 segundo y luego se apaga para indicar que la unidad está lista para operar en el modo continuo. En ese modo, el relé se cerrará y permanecerá cerrado y el LED se iluminará mientras se interrumpan ambos rayos IR. La unidad ahora está lista para conectarse a su cámara. Con algunos objetivos, es posible que desee tomar más de una fotografía cuando el objetivo rompe los rayos infrarrojos. He incluido una función de intervalómetro básica en el controlador para permitir que las cámaras que no tienen un modo de disparo rápido incorporado tomen varias fotografías siempre que se interrumpan los rayos infrarrojos. Al presionar el botón de selección de modo una vez, el controlador sale del modo continuo y lo coloca en el modo de pulso. El LED parpadeará una vez para indicar que el relé se cerrará 1 vez por segundo. Algunas cámaras son más rápidas, por lo que presionar el botón nuevamente se moverá hasta 2 pulsos por segundo. Al presionar repetidamente el botón, la velocidad aumentará de 1 pps hasta 10 pps, y el LED parpadeará cada vez para indicar la frecuencia del pulso. Si mantiene pulsado el botón durante 2,3 segundos, la unidad se reiniciará y volverá al modo continuo.

Paso 1: Reúna las piezas electrónicas

Aquí están las listas de piezas para el material electrónico.

Toda la electrónica se puede obtener de Digikey u otras fuentes. También necesitará un montón de cables de diferentes colores. Necesitará poder programar el microcontrolador PIC, un PICKit2 o ICD-2 o cualquiera de los cientos de programadores pueden hacer el trabajo. Un programador adecuado costará alrededor de $ 20, pero una vez que lo tenga encontrará todo tipo de proyectos que pueden usar microcontroladores y le sacarán mucho provecho. Cuando compré mi PICKit2 de digikey, pedí un paquete de accesorios de cinco chips PIC10F206 con adaptadores DIP de 8 pines. El IC está en un pequeño paquete SOT23, lo cual está bien si va a hacer una PCB, pero es bastante inútil para proyectos de construcción únicos y de tableros de pruebas. El 10F206 también está disponible en un paquete DIP de 8 pines. Le sugiero que lo use. No he proporcionado información de diseño de PCB para el controlador aquí porque no utilicé un PCB. El circuito es tan simple que parece una tontería hacer un PCB para él. Solo hay 4 partes en la placa: el relé, el uC, la tapa de derivación y una resistencia. El circuito requiere menos partes que un circuito de chip temporizador 555. Simplemente corte un poco de placa de perforación para que se ajuste a la caja que esté usando y cablee la cosa. Debería tomar 30 minutos de principio a fin. Los circuitos ópticos son bastante simples: un IC, una tapa y un LED. El LED y el IC óptico van en las esquinas diagonalmente opuestas del marco de la tubería, por lo que necesitará un montón de cables de colores. "Ensamblé" el circuito integrado y el capacitor en pequeños pedazos de placa perforada que encajan en los tapones para los accesorios de codo de PVC en el marco; vea las fotos en la página siguiente.

Paso 2: el programa

El PIC10F206 es una parte realmente simple, sin interrupciones y solo una pila de 2 niveles, por lo que no puede hacer ninguna subrutina anidada; como resultado, verá un uso liberal de goto en el programa. El chip funciona a 4 MHz utilizando el oscilador RC interno, por lo que ejecuta 1 M de instrucciones por segundo. Cuando un objeto rompe los rayos infrarrojos, se necesitan los chips IS471 colindantes con 400 us para cambiar de estado. A partir de ahí, el uC necesita solo unos pocos microsegundos para detectar el cambio y ordenar el cierre del relé. El relé tarda aproximadamente 1,5 ms en cerrarse, lo que da como resultado un retraso total de aproximadamente 2 ms desde los haces rotos hasta el relé cerrado. Desarrollé el chip del programa utilizando MPLAB. Es el ensamblador / IDE gratuito de Microchip Tech. También usé mi clon chino ICD2 (alrededor de $ 50 en eBay) para programar el IC. Necesitaba usar muchos bucles de retardo, así que busqué en la web y encontré un programa llamado PICLoops aquí: https://www.mnsi.net/~boucher/picloops.htmlPICLoops genera automáticamente el código de ensamblaje del bucle de tiempo para usted si dígale qué uC está usando y la velocidad del reloj. Más tarde me encontré con un programa en línea similar aquí: https://www.piclist.com/techref/piclist/codegen/delay.htm El segundo generará retrasos que son precisos para un solo ciclo de reloj donde PICLoops no es bastante tan exacto. Cualquiera de las dos está bien para esta aplicación porque la sincronización no es crítica y el uC se está ejecutando en un oscilador RC de todos modos. El programa principalmente va y viene entre la verificación del botón de modo y la verificación para ver si los haces están interrumpidos. El interruptor de modo funciona manteniendo un recuento continuo del número de veces que se ha presionado el botón. Cada vez que se presiona el botón, la demora entre los pulsos al relé se acorta lo suficiente como para aumentar la frecuencia del pulso en 1 Hz. La mayor parte del código son los diferentes retrasos utilizados por los modos de pulso. Cuando cambia el modo de pulso, el LED parpadea para indicar el nuevo modo. Puede saber cuál es la nueva frecuencia de pulso contando los destellos del LED: 4 veces significa 4 Hz, etc. Los destellos del LED se han cronometrado lo suficientemente lento como para que pueda contarlos. Si la unidad está en modo de pulso de 10 Hz, presionar el botón nuevamente lo lleva de regreso al modo continuo. Hay un temporizador de perro guardián que se ejecuta mientras se ejecuta el programa. Si el temporizador no se reinicia antes de que se desborde, el uC se reiniciará solo. Es por eso que mantener presionado el botón de modo durante 2,3 segundos hace que el uC se restablezca al modo continuo. Cuando presiona el botón, el uC espera a que lo suelte antes de hacer nada. Una de las primeras cosas que hace después de soltarlo es restablecer el temporizador del perro guardián. Si no suelta el botón, el temporizador del perro guardián se desborda y reinicia el programa en el modo continuo. He adjuntado el archivo de lista de ensamblaje para aquellos que tienen curiosidad y el archivo.hex para aquellos que solo quieren quemar el chip. y terminar con eso. Agradezco cualquier crítica de mi técnica de programación por parte de cualquiera de los expertos en ensamblaje de PIC. Nota: el relé se cierra durante 25 ms cuando funciona en modo de pulso. Algunas cámaras pueden requerir un pulso más largo. Ese retraso se establece en la línea que dice "call delay25" cerca de la parte superior de la sección rlypuls del código. Si 25 ms es demasiado corto para su cámara, cambie esa línea para que diga "retardo de llamada50", luego cambie la línea que dice "retardo de llamada75" por "retardo de llamada50". Eso aumentará el tiempo de pulso a 50 ms y aún mantendrá todas las frecuencias de pulso incluso en pasos de 1 Hz. El programa solo ocupa 173 bytes de los 512 bytes disponibles en el chip, por lo que puede agregar todo tipo de funcionalidad a la cosa si que desee, aunque la interfaz de usuario será algo limitante.

Paso 3: Construcción mecánica

Inicialmente traté de hacer esto con un tubo de 3 pies cuadrados de 1/2 ", pero descubrí que era casi imposible mantener las vigas alineadas. La distancia era demasiado grande y la tubería demasiado flexible para mantener la alineación de la viga. Cambié a 3 / Tubo de 4 "y un cuadrado de 2 pies y ahora todo se mantiene bastante bien alineado. Usé la mayor parte de la tubería de 1/2 "para hacer cerbatanas de malvavisco para mi hijo, Alex, y algunos de sus amigos matones.

Necesitará un tubo de 3/4 "para el marco principal y un tubo de 1/2" para los elevadores verticales que albergan los circuitos integrados ópticos y los LED. Puede obtener codos de 3/4 "que tienen una conexión lateral roscada de 1/2", así que obtenga también algunos adaptadores de rosca de 1/2 ". Mi filosofía acerca de los proyectos de tubería de PVC es comprar en exceso los accesorios y la tubería y devolver lo que sea. no necesita cuando el proyecto está terminado. Eso minimiza los viajes frustrantes a la tienda por un solo ajuste de $ 0.30. Necesitará un montón de cables de diferentes colores para conectar todo esto: los LED y sus circuitos integrados están separados por aproximadamente 6 pies de tubería. Querrá que los cables sean más largos para permitir el ensamblaje y desarmar la cosa para solucionar problemas. Los diferentes colores lo ayudarán a mantener recto lo que se conecta a qué. Lo primero que hice fue perforar agujeros en las tapas y montar los LED. Coloqué cables extra largos y utilicé termorretráctil en los cables LED para aislarlos. Ensamblé sin apretar el marco de la tubería para poder separarlo fácilmente y pasé los cables a través de la tubería. Luego, monte los chips y tapas IS471 en el perf tabla cortada para encajar en la abertura de las tapas de los extremos. Taladro ah ole en la tapa e instale un trozo de tubería de latón de 1/4 "(o lo que tenga a su alrededor). ¡Asegúrese de saber qué lado del IS471 es el lado del receptor! ¡Quieres que esté frente a tu LED, no a la tapa de derivación! Conecte los cables a la placa IC; habrá un total de cinco conexiones: Vcc, Gnd, Out y LED. El quinto cable conecta el ánodo del LED a Vcc. Decida dónde desea colocar el conector en el marco de la tubería y asegúrese de que los cables del circuito integrado sean lo suficientemente largos para alcanzarlo. Monte el conector, pase los cables, suelde todo junto y estará listo para comenzar. No olvides soldar un cable de tierra a la carcasa del conector. Ayudará a proteger todo de la electricidad estática. Una vez que haya terminado todo el cableado, golpee la tubería con fuerza con un mazo. No debería necesitar pegamento, y si pega la tubería, no podrá desarmarla para solucionar problemas más adelante. Si desea una construcción más segura, coloque un tornillo a través de cada junta después de golpearlas juntas. Cuando el controlador esté ensamblado, tendrá que alinear las vigas. El relé se cerrará solo cuando AMBOS haces de infrarrojos estén interrumpidos / desalineados. Las salidas de los OPIC son normalmente bajas, cuando pueden ver su fuente de luz y aumentan cuando se interrumpe el haz. Por lo tanto, la alineación de los haces se realiza de la siguiente manera: 1) Conecte el marco óptico al controlador. 2) Encienda. El LED se encenderá y permanecerá encendido a menos que tenga una suerte extraordinaria. Primero se enciende para indicar el modo continuo, luego permanece encendido porque los haces están desalineados. Si el LED se apaga, significa que al menos un haz está alineado. 3) Suponiendo que el LED está encendido, indica que ambos haces están desalineados. Bloquea una viga con un trozo de cinta o papel. 4) Alinee el LED lo mejor que pueda girando el cabezal para apuntarlo hacia el OPIC diagonalmente opuesto. 5) Ahora comience a flexionar y girar el cabezal OPIC hasta que el LED se apague, lo que indica que el haz está alineado. 6) A continuación, bloquee la viga recién alineada, luego haga los mismos ajustes en la segunda viga. Cuando el LED se apaga, ambos haces están alineados y está listo para tomar algunas fotografías. Siempre que encienda la unidad, verifique los rayos bloqueando uno y luego el otro. Si un rayo está desalineado, bloquear el otro hará que se encienda el LED. Luego, puede volver a alinear el que está fuera de control. Si el LED se enciende y permanece encendido, ambos haces están desalineados y debe seguir el procedimiento detallado anteriormente. Si construye la cosa de forma segura y alinea las vigas por primera vez, será necesario un poco de castigo antes de que tenga que hacer cualquier reajuste.

Paso 4: el controlador

Construí el controlador en una caja de plástico que compré por un precio demasiado alto en la electrónica de Fry. Puede usar casi cualquier cosa siempre que sea lo suficientemente grande. Esta caja fue diseñada para una batería de 9V, pero necesitaba usar 6V para desperdiciar el espacio de la batería. Podría haber colocado fácilmente la placa de circuito en el compartimiento de la batería de 9V.

Independientemente de la caja y los interruptores que utilice, planifique el diseño y asegúrese de que todo encajará cuando intente cerrarlo. Tenga en cuenta que hay un diodo conectado en serie con la batería. Está ahí para reducir el voltaje de suministro a un nivel aceptable para el uC, que está clasificado para un máximo de 5,5 V CC. Incluso con el diodo, la pieza se está ejecutando al límite con baterías nuevas, así que no tenga ideas extravagantes sobre el funcionamiento a 9V a menos que agregue un regulador de 5V. Jugué con la idea de usar un PIC12HV615 en su lugar porque tiene un regulador de derivación incorporado, pero la oscilación entre las corrientes mínima y máxima es demasiado para el regulador de derivación, por lo que tendría que complicar un poco el circuito para hacerlo funcionar. trabaja. Quería mantener esto realmente simple, principalmente porque soy vago, pero también porque tengo otros proyectos en marcha y quería terminar este lo antes posible. El relé que utilicé tiene un diodo de protección incorporado que se muestra pero no está etiquetado en el esquema. El diodo protege el uC de la patada de voltaje inverso inductivo que ocurre cuando dispara un pulso a un inductor como una bobina de relé. Si usa un relé diferente, asegúrese de agregar un diodo con la polaridad que se muestra o tal vez pueda despedirse de su uC la primera vez que se dispara el relé. El uC puede hundir con seguridad unos 25 mA de un pin, así que elija un relé con una bobina de alta resistencia. El PRMA1A05 tiene una bobina de 500 ohmios, por lo que solo se necesitan 10-12 mA para cerrarlo. Quería usar algunos cables delgados y livianos con conectores RJ-11, pero todos los conectores que encontré en Fry's eran piezas de montaje en PCB, así que terminé yendo a la vieja escuela con DB9. Los cables seriales son muy baratos y los tornillos evitarán que los conectores se caigan. Realmente solo necesita conectar 3 cables (Vcc, Gnd y las salidas combinadas de los dos IS471FEs) entre el conjunto óptico y el controlador para que pueda usar casi cualquier conector / cable que desee, incluso un minienchufe estéreo y un jack.

Paso 5: uso del disparador de fotos

La idea es configurar la cosa de modo que las vigas se crucen donde esperas que se lleve a cabo alguna acción. Por ejemplo, si desea disparar a un colibrí en un comedero, o un pájaro que entra o sale de un nido, coloque el marco con el punto de haz cruzado justo donde lo desee. Luego configure la cámara apuntando al objetivo y preestablezca el enfoque, la exposición y el balance de blancos (esto minimizará el tiempo de retardo del obturador). Pruebe la alineación del haz para asegurarse de que AMBOS haces estén alineados correctamente; esto se hace moviendo la mano a través de cada haz individualmente y luego a través del área objetivo. El LED debe encenderse y el relé se cerrará solo cuando ambos haces se interrumpan. Ahora configure el modo de funcionamiento, ya sea continuo o pulsado, y váyase.

Tienes que saber un poco sobre el comportamiento de tu objetivo para obtener los mejores resultados. Si desea disparar algo que se mueva rápido, debe tener en cuenta los retrasos de la cámara y el controlador para predecir dónde estará el objetivo después de que interrumpa los rayos infrarrojos. Se puede disparar a un colibrí que está flotando en un lugar justo donde se cruzan las vigas. Un pájaro o un murciélago que vuela rápido puede estar a un par de pies de distancia cuando la cámara toma la fotografía. El modo pulsado permite a las cámaras que no tienen un modo de disparo continuo integrado tomar varias fotografías siempre que se interrumpan los rayos. Puede establecer la frecuencia de pulso tan alta como 10 Hz, aunque no hay muchas cámaras que puedan disparar tan rápido. Deberá experimentar un poco para ver qué tan rápido puede disparar su cámara. La conexión de la cámara se realiza a través de un contacto de relé normalmente abierto para que pueda conectar un flash en lugar de una cámara. Luego, puede disparar en la oscuridad manteniendo el obturador abierto y usando el controlador para disparar una unidad de flash una o varias veces cuando un objeto (¿un murciélago, tal vez?) Rompe los rayos. Después de que se dispare el flash, cierre el obturador. Si su flash puede mantener el ritmo, puede hacer algunas tomas geniales de exposición múltiple utilizando uno de los modos de pulso. Puede localizar con precisión el punto donde se cruzan los rayos colocando un hilo elástico en los cabezales ópticos. Para algunos objetivos, ahí es donde apuntará y enfocará previamente su cámara. Las fotos a continuación muestran a un hombre de Lego cayendo a través de las vigas. Lo dejé caer desde un par de pies por encima de las vigas y se puede ver que ha caído unos 6-8 por debajo de las vigas en el tiempo que tomó para que las vigas se rompieran, el relé se cerrara y la cámara se disparara. Esta cámara era una Nikon DSLR que probablemente tiene un pequeño retraso del obturador cuando está pre-enfocada y expuesta. Tus resultados dependerán de tu cámara. El prototipo ahora está en manos del amigo que tomó estas fotos (mi cámara necesita ser modificada para usar el disparador remoto) Si produce algunas fotos más artísticas con este dispositivo, intentaré publicarlas aquí o en mi sitio web.