Gekreuzte IR-Strahlkamera / Blitzauslöser - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:22

Dieses Gerät löst eine Kamera oder ein Blitzgerät aus, um automatisch ein Bild aufzunehmen, wenn ein Objekt (Ziel) einen bestimmten Ort betritt. Es verwendet zwei gekreuzte Infrarotlichtstrahlen, um die Anwesenheit des Ziels zu erkennen und ein Relais zu schließen, das die Kamera oder das Blitzgerät auslöst. Die Reaktionszeit beträgt etwa 2 ms von der Erkennung bis zum Schließen des Relais. Wenn Ihre Kamera also keine lange Auslöseverzögerung hat, erfasst sie selbst sich schnell bewegende Ziele.

Der optische Teil des Geräts besteht aus zwei IR-LEDs und zwei optischen IS471FE-ICs (OPICs) von Sharp. Die optischen ICs verfügen über eingebaute LED-Modulatoren und Synchrondetektoren, sodass sie kein Licht von den LEDs des jeweils anderen sehen. Die Ausgänge der OPICs sind mit einem 8-poligen PIC-Mikrocontroller verbunden, der die Interpretation der Eingangssignale und die Ansteuerung des Relais sowie eine sichtbare LED zur Anzeige des Betriebsmodus übernimmt. Obwohl es 11 Betriebsarten gibt, verfügt der Controller über eine sehr einfache Benutzeroberfläche, die aus einem Drucktaster und einer LED besteht. Wenn die Strahlen beim Einschalten richtig ausgerichtet und nicht unterbrochen sind, leuchtet die LED 1 Sekunde lang und erlischt dann, um anzuzeigen, dass das Gerät im Dauermodus betriebsbereit ist. In diesem Modus schließt das Relais und bleibt geschlossen und die LED leuchtet, solange beide IR-Strahlen unterbrochen sind. Das Gerät ist nun bereit, sich mit Ihrer Kamera zu verbinden. Bei einigen Zielen möchten Sie möglicherweise mehr als ein Bild aufnehmen, wenn das Ziel die IR-Strahlen unterbricht. Ich habe eine grundlegende Intervallmesserfunktion in den Controller integriert, damit Kameras, die keinen integrierten Schnellfeuermodus haben, mehrere Bilder aufnehmen können, solange die IR-Strahlen unterbrochen sind. Durch einmaliges Drücken der Modusauswahltaste wird der Controller aus dem Dauermodus und in den Pulsmodus versetzt. Die LED blinkt einmal, um anzuzeigen, dass das Relais 1 Mal pro Sekunde schließt. Einige Kameras sind schneller, so dass ein erneutes Drücken der Taste bis zu 2 Impulse pro Sekunde bewegt. Durch wiederholtes Drücken der Taste wird die Geschwindigkeit von 1 pps bis auf 10 pps erhöht, wobei jedes Mal die LED blinkt, um die Pulsfrequenz anzuzeigen. Wenn Sie die Taste 2,3 Sekunden lang gedrückt halten, wird das Gerät zurückgesetzt und Sie kehren in den Dauermodus zurück.

Schritt 1: Sammeln Sie elektronische Teile

Hier sind die Stücklisten für das elektronische Zeug.

Die gesamte Elektronik kann von Digikey oder anderen Quellen bezogen werden. Sie benötigen auch eine Reihe von verschiedenen Drahtfarben. Sie müssen in der Lage sein, den PIC-Mikrocontroller zu programmieren - ein PICKit2 oder ICD-2 oder einer von Hunderten anderer Programmierer kann die Arbeit erledigen. Ein geeigneter Programmierer kostet etwa 20 US-Dollar, aber wenn Sie ihn einmal haben, werden Sie alle möglichen Projekte finden, die Mikrocontroller verwenden können und viel Nutzen daraus ziehen. Als ich mein PICKit2 bei digikey gekauft habe, habe ich ein Zubehörpaket mit fünf PIC10F206-Chips mit 8-Pin-DIP-Adaptern bestellt. Der IC befindet sich in einem winzigen SOT23-Gehäuse, was in Ordnung ist, wenn Sie eine Leiterplatte herstellen möchten, aber für Steckbretter und einmalige Bauprojekte ziemlich nutzlos. Der 10F206 ist auch in einem 8-poligen DIP-Gehäuse erhältlich - ich empfehle Ihnen, es zu verwenden. Ich habe hier keine PCB-Layout-Informationen für den Controller bereitgestellt, da ich keine PCB verwendet habe. Die Schaltung ist so einfach, dass es irgendwie albern erscheint, eine Platine dafür zu machen. Es gibt nur 4 Teile auf der Platine - das Relais, den uC, die Bypass-Kappe und einen Widerstand. Die Schaltung erfordert weniger Teile als eine 555-Timer-Chip-Schaltung. Schneiden Sie einfach ein Perfboard zu, das in jede Box passt, die Sie verwenden, und verdrahten Sie das Ding. Es sollte von Anfang bis Ende alle 30 Minuten dauern. Die optischen Schaltkreise sind ziemlich einfach - ein IC, eine Kappe und eine LED. Die LED und der optische IC gehen in diagonal gegenüberliegende Ecken des Rohrrahmens, sodass Sie einen Haufen farbiger Drähte benötigen. Ich "montierte" den IC und den Kondensator auf kleinen Stücken Perfboard, die in Kappenstecker für die PVC-Winkelstücke im Rahmen passen - siehe Fotos auf der nächsten Seite.

Schritt 2: Das Programm

Der PIC10F206 ist ein wirklich einfaches Teil - keine Interrupts und nur ein 2-Level-Stack, so dass Sie keine verschachtelten Subroutinen ausführen können - als Ergebnis werden Sie im Programm eine großzügige Verwendung von Gotos sehen. Der Chip läuft mit 4 MHz unter Verwendung des internen RC-Oszillators, sodass er 1 Mio. Befehle pro Sekunde ausführt. Wenn ein Objekt die IR-Strahlen unterbricht, brauchen die IS471-Chips etwa 400 us, um den Zustand zu ändern. Von dort aus benötigt der uC nur noch wenige Mikrosekunden, um die Änderung zu erkennen und das Relais zum Schließen zu beauftragen. Das Schließen des Relais dauert etwa 1,5 ms, was zu einer Gesamtverzögerung von etwa 2 ms vom unterbrochenen Strahl bis zum geschlossenen Relais führt. Ich habe den Programmchip mit MPLAB entwickelt. Es ist der kostenlose Assembler/IDE von Microchip Tech. Ich habe auch meinen chinesischen ICD2-Klon (ca. 50 US-Dollar bei ebay) verwendet, um den IC tatsächlich zu programmieren. Ich musste viele Verzögerungsschleifen verwenden, also habe ich im Internet herumgestöbert und hier ein Programm namens PICLoops gefunden: https://www.mnsi.net/~boucher/picloops.htmlPICLoops generiert automatisch Timing-Loop-Assembly-Code für Sie, wenn Sie Sagen Sie ihm, welche uC Sie verwenden und die Taktfrequenz. Später stieß ich hier auf ein ähnliches Online-Programm: https://www.piclist.com/techref/piclist/codegen/delay.htmDas zweite erzeugt Verzögerungen, die auf einen einzelnen Taktzyklus genau sind, wo PICLoops nicht ist ganz so genau. Beides ist für diese App in Ordnung, da das Timing nicht kritisch ist und der uC sowieso auf einem RC-Oszillator läuft. Das Programm wechselt hauptsächlich zwischen dem Überprüfen der Modustaste und dem Überprüfen, ob die Strahlen unterbrochen sind, hin und her. Der Modusschalter funktioniert, indem er fortlaufend zählt, wie oft die Taste gedrückt wurde. Jedes Mal, wenn die Taste gedrückt wird, wird die Verzögerung zwischen den Impulsen zum Relais ausreichend verkürzt, um die Impulsfrequenz um 1 Hz zu erhöhen. Der größte Teil des Codes sind die verschiedenen Verzögerungen, die von den Pulsmodi verwendet werden. Wenn Sie den Pulsmodus ändern, blinkt die LED, um den neuen Modus anzuzeigen. Sie können die neue Pulsfrequenz erkennen, indem Sie die LED-Blitze zählen – 4 Mal bedeutet 4 Hz usw. Die LED-Blitze wurden langsam genug eingestellt, dass Sie sie zählen können. Befindet sich das Gerät im 10-Hz-Pulsmodus, gelangen Sie durch erneutes Drücken der Taste zurück in den Dauermodus. Es gibt einen Watch-Dog-Timer, der während des Programmablaufs läuft. Wenn der Timer nicht zurückgesetzt wird, bevor er überläuft, setzt sich der uC selbst zurück. Aus diesem Grund wird der uC durch Halten der Modustaste für 2,3 Sekunden in den Dauermodus zurückgesetzt. Wenn Sie den Knopf drücken, wartet der uC darauf, dass Sie ihn loslassen, bevor er etwas tut. Eines der ersten Dinge, die es nach dem Loslassen tut, ist das Zurücksetzen des Watch-Dog-Timers. Wenn Sie die Taste nicht loslassen, läuft der Watch-Dog-Timer über und startet das Programm im kontinuierlichen Modus neu. Ich habe die Assembly-Listing-Datei für die Neugierigen und die.hex-Datei für diejenigen, die nur den Chip brennen wollen, angehängt und fertig damit. Ich begrüße jede Kritik an meiner Programmiertechnik von jedem von Ihnen PIC-Assembly-Experten da draußen. Hinweis - das Relais schließt für 25 ms, wenn es im Pulsmodus arbeitet. Einige Kameras benötigen möglicherweise einen längeren Impuls. Diese Verzögerung wird in der Zeile "call delay25" am oberen Rand des rlypuls-Abschnitts des Codes festgelegt. Wenn 25 ms für Ihre Kamera zu kurz sind, ändern Sie diese Zeile in "call delay50" und ändern Sie dann die Zeile "call delay75" in "call delay50". Dadurch wird die Pulszeit auf 50 ms erhöht und alle Pulsfrequenzen werden immer noch in 1-Hz-Schritten gehalten. Das Programm belegt nur 173 Bytes der verfügbaren 512 Bytes im Chip, sodass Sie dem Ding alle möglichen Funktionen hinzufügen können, wenn Sie wünschen, obwohl die Benutzeroberfläche etwas einschränkend sein wird.

Schritt 3: Mechanischer Aufbau

Ich habe anfangs versucht, dieses Ding mit einem 3-Fuß-Quadrat von 1/2-Zoll-Rohr zu machen, stellte jedoch fest, dass es fast unmöglich war, die Balken ausgerichtet zu halten. Der Abstand war zu groß und das Rohr zu flexibel, um die Balkenausrichtung beizubehalten. Ich wechselte zu 3/ 4 Rohr und ein 2-Fuß-Quadrat und jetzt bleibt alles ziemlich gut ausgerichtet. Ich habe das meiste der 1/2-Zoll-Rohre verwendet, um Marshmallow-Blaspistolen für meinen Sohn Alex und einige seiner Ganovenfreunde herzustellen.

Sie benötigen ein 3/4-Zoll-Rohr für den Hauptrahmen und ein 1/2-Zoll-Rohr für die vertikalen Riser, in denen die optischen ICs und LEDs untergebracht sind. Sie können 3/4-Zoll-Winkelstücke mit einem seitlichen 1/2-Zoll-Gewindeanschluss erhalten, also auch einige 1/2-Zoll-Gewindeadapter. Meine Philosophie beim Umgang mit PVC-Rohrprojekten besteht darin, die Fittings und das Rohr zu überkaufen und das zurückzugeben Sie brauchen nicht, wenn das Projekt fertig ist. Das minimiert frustrierende Fahrten in den Laden für eine einzige Anpassung von $ 0,30. Sie benötigen eine Reihe von verschiedenfarbigen Kabeln, um all diese Dinge zu verbinden - die LEDs und ihre ICs sind ungefähr 6 Fuß voneinander entfernt des Rohres. Sie sollten die Drähte extra lang machen, um die Montage und das Auseinandernehmen des Dings zur Fehlerbehebung zu ermöglichen. Verschiedene Farben helfen Ihnen dabei, gerade zu halten, was mit was verbunden ist. Das erste, was ich tat, war, Löcher in die Kappen zu bohren und die LEDs zu montieren. Ich habe extra lange Drähte angebracht und an den LED-Kabeln Schrumpfschlauch verwendet, um sie zu isolieren. Ich habe den Rohrrahmen lose zusammengebaut, damit ich ihn leicht auseinanderziehen konnte und die Drähte durch das Rohr geführt. Als nächstes montieren Sie die IS471-Chips und -Kappen auf Perf Brett geschnitten, um in die Öffnung in den Endkappen zu passen ole in die Kappe und installieren Sie ein Stück 1/4 Messingrohr (oder was auch immer Sie in der Nähe haben). Stellen Sie sicher, dass Sie wissen, welche Seite des IS471 die Empfängerseite ist! Sie möchten, dass es Ihrer LED zugewandt ist, nicht der Bypass-Kappe! Befestigen Sie die Drähte an der IC-Platine - es gibt insgesamt fünf Anschlüsse - Vcc, Gnd, Out und LED. Der fünfte Draht verbindet die Anode der LED mit Vcc. Entscheiden Sie, wo Sie den Stecker am Rohrrahmen anbringen möchten, und stellen Sie sicher, dass die Leitungen zum IC lang genug sind, um ihn zu erreichen. Montieren Sie den Stecker, führen Sie die Drähte durch, löten Sie alles zusammen und Sie können loslegen. Vergessen Sie nicht, ein Erdungskabel an das Gehäuse des Steckers zu löten. Es hilft, alles vor statischer Elektrizität zu schützen. Sobald die Verkabelung fertig ist, schlagen Sie das Rohr mit einem Hammer fest zusammen. Sie sollten keinen Kleber benötigen, und wenn Sie das Rohr zusammenkleben, können Sie es später nicht mehr auseinandernehmen, um Probleme zu beheben. Wenn Sie eine sicherere Konstruktion wünschen, treiben Sie eine Schraube durch jedes Gelenk, nachdem Sie sie zusammengehämmert haben. Wenn der Controller zusammengebaut ist, müssen Sie die Balken ausrichten. Das Relais schließt nur, wenn BEIDE IR-Strahlen unterbrochen/falsch ausgerichtet sind. Die Ausgänge der OPICs sind normalerweise niedrig, wenn sie ihre Lichtquelle sehen können, und gehen hoch, wenn der Strahl unterbrochen wird. Das Ausrichten der Strahlen erfolgt also wie folgt: 1) Verbinden Sie den optischen Rahmen mit dem Controller. 2) Einschalten. Die LED leuchtet und bleibt eingeschaltet, es sei denn, Sie haben außergewöhnliches Glück. Zuerst leuchtet sie, um den kontinuierlichen Modus anzuzeigen, dann bleibt sie beleuchtet, weil die Strahlen nicht ausgerichtet sind. Wenn die LED erlischt, bedeutet dies, dass mindestens ein Strahl ausgerichtet ist. 3) Angenommen, die LED leuchtet, bedeutet dies, dass beide Strahlen falsch ausgerichtet sind. Blockieren Sie einen Balken mit einem Stück Klebeband oder Papier. 4) Richten Sie die LED so gut wie möglich aus, indem Sie den Kopf drehen, um ihn auf das diagonal gegenüberliegende OPIC zu richten. 5) Beginnen Sie nun, den OPIC-Kopf zu biegen und zu drehen, bis die LED erlischt, was anzeigt, dass der Strahl ausgerichtet ist. 6) Blockieren Sie als nächstes den frisch ausgerichteten Strahl und nehmen Sie dann die gleichen Einstellungen am zweiten Strahl vor. Wenn die LED erlischt, sind beide Strahlen ausgerichtet und Sie können einige Bilder aufnehmen. Wenn Sie das Gerät einschalten, überprüfen Sie die Strahlen, indem Sie einen und dann den anderen blockieren. Wenn ein Strahl falsch ausgerichtet ist, führt das Blockieren des anderen dazu, dass die LED aufleuchtet. Dann können Sie einfach dasjenige neu ausrichten, das aus dem Gleichgewicht geraten ist. Wenn die LED leuchtet und dauerhaft leuchtet, sind beide Strahlen nicht ausgerichtet und Sie müssen das oben beschriebene Verfahren befolgen. Wenn Sie das Ding sicher bauen und die Balken zum ersten Mal ausrichten, wird es einige Strafe brauchen, bevor Sie irgendwelche Neuausrichtungen vornehmen müssen.

Schritt 4: Der Controller

Ich habe den Controller in eine Plastikbox eingebaut, die ich für einen viel zu hohen Preis bei Frys Elektronik gekauft habe. Sie können fast alles verwenden, solange es groß genug ist. Diese Box wurde für eine 9-V-Batterie entwickelt, aber ich musste 6 V verwenden, damit der Batterieraum verschwendet wird. Ich hätte die Platine leicht in das 9V-Batteriefach passen können.

Welche Box und Schalter Sie auch verwenden, planen Sie das Layout und stellen Sie sicher, dass alles zusammenpasst, wenn Sie versuchen, es zu schließen. Beachten Sie, dass eine Diode in Reihe mit der Batterie geschaltet ist. Es ist dazu da, die Versorgungsspannung auf ein akzeptables Niveau für den uC zu senken, der für maximal 5,5 V Vcc ausgelegt ist. Selbst mit der Diode läuft das Teil mit frischen Batterien am Limit, also haben Sie keine ausgefallenen Ideen für den Betrieb mit 9 V, es sei denn, Sie fügen einen 5 V-Regler hinzu. Ich habe mit der Idee gespielt, stattdessen einen PIC12HV615 zu verwenden, weil er einen eingebauten Shunt-Regler hat, aber der Wechsel zwischen minimalen und maximalen Strömen ist für den Shunt-Regler zu groß, also müsste ich die Schaltung etwas komplizieren, um ihn zu erreichen Arbeit. Ich wollte das wirklich einfach halten, hauptsächlich weil ich faul bin, aber auch, weil ich andere Projekte am Laufen habe und dieses so schnell wie möglich fertigstellen wollte. Das von mir verwendete Relais hat eine eingebaute Schutzdiode, die im Schaltplan gezeigt, aber nicht gekennzeichnet ist. Die Diode schützt den uC vor dem induktiven Sperrspannungsstoß, der auftritt, wenn Sie einen Impuls in eine Induktivität wie eine Relaisspule abfeuern. Wenn Sie ein anderes Relais verwenden, stellen Sie sicher, dass Sie eine Diode mit der angezeigten Polarität hinzufügen, oder Sie können Ihren uC verabschieden, wenn das Relais zum ersten Mal ausgelöst wird. Der uC kann ungefähr 25 mA von einem Pin sicher absenken, wählen Sie also ein Relais mit einer hochohmigen Spule. Der PRMA1A05 hat eine 500 Ohm Spule, so dass es nur 10-12 mA braucht, um ihn zu schließen. Ich wollte ein paar schöne dünne, leichte Kabel mit RJ-11-Anschlüssen verwenden, aber alle Anschlüsse, die ich bei Fry gefunden habe, waren PCB-Montageteile, also bin ich mit DB9s altmodisch geworden. Serielle Kabel sind spottbillig und die Schrauben verhindern, dass die Stecker herausfallen. Sie müssen wirklich nur 3 Drähte (Vcc, Gnd und die kombinierten Ausgänge der beiden IS471FEs) zwischen der optischen Baugruppe und dem Controller anschließen, sodass Sie fast jeden beliebigen Stecker/Kabel verwenden können, sogar einen Stereo-Ministecker und eine Buchse.

Schritt 5: Verwenden des Fotoauslösers

Die Idee ist, das Ding so einzurichten, dass sich die Strahlen dort kreuzen, wo Sie erwarten, dass eine Aktion stattfindet. Wenn Sie beispielsweise einen Kolibri auf eine Futterstelle oder einen Vogel beim Betreten oder Verlassen eines Nests fotografieren möchten, richten Sie den Rahmen mit dem gekreuzten Strahlpunkt genau dort ein, wo Sie ihn haben möchten. Richten Sie dann die Kamera auf das Ziel aus und stellen Sie Fokus, Belichtung und Weißabgleich ein (dadurch wird die Auslöseverzögerung minimiert). Testen Sie die Strahlausrichtung, um sicherzustellen, dass BEIDE Strahlen richtig ausgerichtet sind. Dazu bewegen Sie Ihre Hand einzeln durch jeden Strahl und dann durch den Zielbereich. Die LED sollte nur leuchten und Relais schließen, wenn beide Strahlen unterbrochen sind. Stellen Sie nun die Betriebsart ein - entweder kontinuierlich oder gepulst und gehen Sie weg.

Sie müssen ein wenig über das Verhalten Ihres Ziels wissen, um die besten Ergebnisse zu erzielen. Wenn Sie etwas aufnehmen möchten, das sich schnell bewegt, müssen Sie die Verzögerungen von Kamera und Controller berücksichtigen, um vorherzusagen, wo sich das Ziel befindet, nachdem es die IR-Strahlen unterbrochen hat. Ein Kolibri, der an einer Stelle schwebt, kann genau dort geschossen werden, wo sich die Strahlen kreuzen. Ein schnell fliegender Vogel oder eine Fledermaus kann bis zur Aufnahme der Kamera einige Meter entfernt sein. Der gepulste Modus ermöglicht es Kameras, die keinen integrierten Serienaufnahmemodus haben, mehrere Bilder aufzunehmen, solange die Strahlen unterbrochen werden. Sie können die Pulsfrequenz bis zu 10 Hz einstellen, obwohl es nicht viele Kameras gibt, die so schnell schießen können. Sie müssen ein wenig experimentieren, um zu sehen, wie schnell Ihre Kamera aufnehmen kann. Die Kameraverbindung erfolgt über einen normalerweise offenen Relaiskontakt, sodass Sie anstelle einer Kamera einen Blitz anschließen können. Dann können Sie im Dunkeln fotografieren, indem Sie den Verschluss öffnen und mit der Steuerung ein- oder mehrmals ein Blitzgerät auslösen, wenn ein Objekt (eine Fledermaus vielleicht?) die Strahlen bricht. Nachdem der Blitz ausgelöst wurde, schließen Sie den Verschluss. Wenn Ihr Blitz mithalten kann, können Sie mit einem der Impulsmodi einige coole Mehrfachbelichtungsaufnahmen machen. Sie können den Punkt, an dem sich die Strahlen kreuzen, genau lokalisieren, indem Sie einen elastischen Faden an den optischen Köpfen anbringen. Bei einigen Zielen richten Sie Ihre Kamera dort aus und fokussieren sie. Die Fotos unten zeigen einen Lego-Mann, der durch die Balken fällt. Ich habe ihn ein paar Meter über den Balken fallen lassen und Sie können sehen, dass er in der Zeit, in der die Balken gebrochen, das Relais geschlossen und die Kamera ausgelöst wurde, etwa 6-8 unter die Balken gefallen ist. Diese Kamera war eine Nikon DSLR, die wahrscheinlich eine kleine Auslöseverzögerung hat, wenn sie vorfokussiert und belichtet wird. Ihre Ergebnisse hängen von Ihrer Kamera ab. Der Prototyp befindet sich jetzt in den Händen des Freundes, der diese Bilder gemacht hat (meine Kamera muss für die Verwendung des Fernauslösers modifiziert werden). Wenn er mit diesem Gerät noch mehr künstlerische Fotos macht, werde ich versuchen, sie hier oder auf meiner Website zu veröffentlichen.