Caméra à faisceau infrarouge croisé/déclencheur de flash : 5 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:10

Cet appareil déclenchera un appareil photo ou un flash pour prendre automatiquement une photo lorsqu'un objet (cible) pénètre dans un emplacement spécifique. Il utilise deux faisceaux lumineux infrarouges croisés pour détecter la présence de la cible et fermer un relais qui déclenche l'appareil photo ou le flash. Le temps de réponse est d'environ 2 ms entre la détection et la fermeture du relais, donc si votre appareil photo n'a pas un long délai d'obturation, il capturera même les cibles en mouvement rapide.

La partie optique de l'appareil se compose de deux LED IR et de deux CI optiques Sharp IS471FE (OPIC). Les circuits intégrés optiques sont dotés de modulateurs LED et de détecteurs synchrones intégrés, de sorte qu'ils ne voient pas la lumière des LED des autres. Les sorties des OPIC sont connectées à un microcontrôleur PIC à 8 broches qui gère l'interprétation des signaux d'entrée et la commande du relais et une LED visible qui indique le mode de fonctionnement. Bien qu'il existe 11 modes de fonctionnement, le contrôleur dispose d'une interface utilisateur très simple composée d'un interrupteur à bouton-poussoir et d'une LED. A la mise sous tension, si les faisceaux sont correctement alignés et ininterrompus, la LED s'allume en continu pendant 1 seconde puis s'éteint pour indiquer que l'unité est prête à fonctionner en mode continu. Dans ce mode, le relais se fermera et restera fermé et la LED s'allumera tant que les deux faisceaux IR seront interrompus. L'appareil est maintenant prêt à se connecter à votre caméra. Avec certaines cibles, vous voudrez peut-être prendre plus d'une photo lorsque la cible brise les faisceaux IR. J'ai inclus une fonction d'intervallomètre de base dans le contrôleur pour permettre aux caméras qui n'ont pas de mode de tir rapide intégré de prendre plusieurs photos tant que les faisceaux IR sont interrompus. En appuyant une fois sur le bouton de sélection de mode, le contrôleur sort du mode continu et le met en mode impulsion. La LED clignotera une fois pour indiquer que le relais se fermera 1 fois par seconde. Certaines caméras sont plus rapides, donc appuyer à nouveau sur le bouton déplacera jusqu'à 2 impulsions par seconde. En appuyant plusieurs fois sur le bouton, la vitesse augmentera de 1 pps jusqu'à 10 pps, chaque fois que la LED clignotera pour indiquer la fréquence d'impulsion. Maintenir le bouton enfoncé pendant 2,3 secondes réinitialise l'appareil et vous ramène en mode continu.

Étape 1: Rassemblez les pièces électroniques

Voici les listes de pièces pour les trucs électroniques.

Tous les composants électroniques peuvent être obtenus auprès de Digikey ou d'autres sources. Vous aurez également besoin d'un tas de couleurs de fil différentes. Vous devrez être capable de programmer le microcontrôleur PIC - un PICKit2 ou ICD-2 ou l'un des centaines d'autres programmeurs peuvent faire le travail. Un programmeur approprié coûtera environ 20 $, mais une fois que vous l'aurez, vous trouverez toutes sortes de projets qui peuvent utiliser des microcontrôleurs et en tireront beaucoup d'utilité. Lorsque j'ai acheté mon PICKit2 chez digikey, j'ai commandé un pack d'accessoires de cinq puces PIC10F206 avec des adaptateurs DIP à 8 broches. Le circuit intégré est dans un petit boîtier SOT23, ce qui est bien si vous voulez faire un PCB mais assez inutile pour la maquette et les projets de construction ponctuels. Le 10F206 est également disponible dans un boîtier DIP à 8 broches - je vous suggère de l'utiliser. Je n'ai pas fourni d'informations sur la disposition des PCB pour le contrôleur ici car je n'ai pas utilisé de PCB. Le circuit est si simple qu'il semble un peu idiot de faire un PCB pour cela. Il n'y a que 4 parties sur la carte - le relais, l'UC, le capuchon de dérivation et une résistance. Le circuit nécessite moins de pièces qu'un circuit de puce de minuterie 555. Il suffit de couper une planche de perforation pour s'adapter à la boîte que vous utilisez et de câbler la chose. Cela devrait prendre 30 minutes du début à la fin. Les circuits optiques sont assez simples: un circuit intégré, un capuchon et une LED. La LED et le circuit optique vont dans les coins diagonalement opposés du cadre du tuyau, vous aurez donc besoin d'un tas de fils colorés. J'ai "assemblé" le circuit intégré et le condensateur sur de petits morceaux de carte perforée qui s'insèrent dans des bouchons pour les raccords coudés en PVC dans le cadre - voir les photos à la page suivante.

Étape 2: Le programme

Le PIC10F206 est une pièce très simple - pas d'interruptions et seulement une pile à 2 niveaux, vous ne pouvez donc pas faire de sous-routines imbriquées - vous verrez en conséquence une utilisation libérale des goto dans le programme. La puce fonctionne à 4 MHz en utilisant l'oscillateur RC interne, elle exécute donc 1 million d'instructions par seconde. Lorsqu'un objet brise les faisceaux IR, il faut que les puces IS471 touchent 400 us pour changer d'état. À partir de là, l'uC n'a besoin que de quelques microsecondes pour détecter le changement et ordonner la fermeture du relais. Le relais prend environ 1,5 ms pour se fermer, ce qui entraîne un délai total d'environ 2 ms entre les faisceaux interrompus et le relais fermé. J'ai développé la puce de programme à l'aide de MPLAB. C'est l'assembleur/IDE gratuit de Microchip Tech. J'ai également utilisé mon clone chinois ICD2 (environ 50 $ sur ebay) pour programmer réellement l'IC. J'avais besoin d'utiliser beaucoup de boucles de retard, alors j'ai cherché sur le Web et j'ai trouvé un programme appelé PICLoops ici: https://www.mnsi.net/~boucher/picloops.htmlPICLoops génère automatiquement le code d'assemblage de boucle de synchronisation pour vous si vous dites-lui quel UC vous utilisez et la vitesse d'horloge. Plus tard, je suis tombé sur un programme en ligne similaire ici: https://www.piclist.com/techref/piclist/codegen/delay.htm Le second générera des retards précis à un seul cycle d'horloge où PICLoops n'est pas tout à fait si précis. L'un ou l'autre est bien pour cette application car la synchronisation n'est pas critique et l'uC fonctionne de toute façon sur un oscillateur RC. Le programme oscille principalement entre la vérification du bouton de mode et la vérification pour voir si les faisceaux sont interrompus. Le commutateur de mode fonctionne en gardant un compte courant du nombre de fois que le bouton a été enfoncé. Chaque fois que le bouton est enfoncé, le délai entre les impulsions vers le relais est suffisamment raccourci pour augmenter la fréquence d'impulsion de 1 Hz. La plus grande partie du code est les différents retards utilisés par les modes d'impulsion. Lorsque vous modifiez le mode d'impulsion, la LED clignote pour indiquer le nouveau mode. Vous pouvez savoir quelle est la nouvelle fréquence d'impulsion en comptant les clignotements de la LED - 4 fois signifie 4 Hz, etc. Les clignotements de la LED ont été chronométrés suffisamment lentement pour que vous puissiez les compter. Si l'appareil est en mode d'impulsion de 10 Hz, appuyez à nouveau sur le bouton pour revenir au mode continu. Une minuterie de surveillance fonctionne pendant que le programme s'exécute. Si la minuterie n'est pas réinitialisée avant qu'elle ne déborde, l'uC se réinitialise. C'est pourquoi le maintien du bouton de mode pendant 2,3 secondes provoque la réinitialisation de l'uC en mode continu. Lorsque vous appuyez sur le bouton, l'uC attend que vous le relâchiez avant de faire quoi que ce soit. L'une des premières choses qu'il fait après que vous l'ayez relâché est de réinitialiser la minuterie du chien de garde. Si vous ne relâchez pas le bouton, la minuterie du chien de garde déborde et redémarre le programme en mode continu. J'ai joint le fichier de liste d'assemblage pour ceux qui sont curieux et le fichier.hex pour ceux qui veulent juste graver la puce et en finir avec ça. Je me réjouis de toute critique de ma technique de programmation de la part de l'un de vous des experts en montage PIC. Remarque: le relais se ferme pendant 25 ms lorsqu'il fonctionne en mode impulsion. Certaines caméras peuvent nécessiter une impulsion plus longue. Ce délai est défini sur la ligne indiquant "call delay25" près du haut de la section rlypuls du code. Si 25 ms est trop court pour votre caméra, changez cette ligne pour dire "call delay50", puis changez la ligne qui dit "call delay75" pour dire "call delay50". Cela augmentera le temps d'impulsion à 50 ms et conservera toujours toutes les fréquences d'impulsion à des pas de 1 Hz. Le programme n'occupe que 173 octets sur les 512 octets disponibles dans la puce, vous pouvez donc ajouter toutes sortes de fonctionnalités à la chose si vous le désirez, bien que l'interface utilisateur soit quelque peu limitative.

Étape 3: Construction mécanique

J'ai d'abord essayé de faire cette chose avec un tuyau de 3 pieds carrés de 1/2", mais j'ai trouvé qu'il était presque impossible de garder les faisceaux alignés. La distance était trop grande et le tuyau trop flexible pour maintenir l'alignement des faisceaux. Je suis passé à 3/ Un tuyau de 4" et un carré de 2 pieds et maintenant tout reste assez bien aligné. J'ai utilisé la plupart des tuyaux 1/2" pour fabriquer des sarbacanes à guimauve pour mon fils, Alex, et certains de ses amis voyous.

Vous aurez besoin d'un tuyau de 3/4" pour le cadre principal et d'un tuyau de 1/2" pour les colonnes montantes verticales qui abritent les circuits intégrés optiques et les LED. Vous pouvez obtenir des coudes de 3/4" avec une connexion latérale filetée de 1/2", alors procurez-vous également des adaptateurs de filetage de 1/2". Ma philosophie concernant le traitement des projets de tuyaux en PVC est d'acheter les raccords et les tuyaux et de retourner vous n'en avez pas besoin lorsque le projet est terminé. Cela minimise les déplacements frustrants au magasin pour un seul montage de 0,30 $. Vous aurez besoin d'un tas de fils de couleurs différentes pour connecter tout cela - les LED et leurs circuits intégrés sont séparés d'environ 6 pieds de tuyau. Vous voudrez allonger les fils pour permettre l'assemblage et le démontage pour le dépannage. Différentes couleurs vous aideront à garder droit ce qui se connecte à quoi. La première chose que j'ai faite a été de percer des trous dans les capuchons et de monter les LED. J'ai attaché des fils extra longs et utilisé un thermorétractable sur les fils LED pour les isoler. J'ai assemblé le cadre du tuyau de manière lâche afin de pouvoir le séparer facilement et de faire passer les fils à travers le tuyau. Ensuite, montez les puces et les capuchons IS471 sur perf planche découpée pour s'adapter à l'ouverture des embouts. ole dans le capuchon et installez un morceau de tube en laiton de 1/4" (ou tout ce que vous avez autour). Assurez-vous de savoir de quel côté de l'IS471 se trouve le côté récepteur ! Vous voulez qu'il soit face à votre LED, pas au capuchon de dérivation ! Attachez les fils à la carte IC - il y aura un total de cinq connexions - Vcc, Gnd, Out et LED. Le cinquième fil relie l'anode de la LED à Vcc. Décidez où vous voulez placer le connecteur sur le cadre du tuyau et assurez-vous que les fils du circuit intégré sont suffisamment longs pour l'atteindre. Montez le connecteur, acheminez les fils, soudez le tout ensemble et vous êtes prêt à partir. N'oubliez pas de souder un fil de masse à la coque du connecteur. Cela aidera à tout protéger de l'électricité statique. Une fois que tout le câblage est fait, martelez fermement le tuyau avec un maillet. Vous ne devriez pas avoir besoin de colle, et si vous collez le tuyau ensemble, vous ne pourrez pas le démonter pour résoudre les problèmes plus tard. Si vous voulez une construction plus sûre, enfoncez une vis dans chaque joint après les avoir martelés ensemble. Lorsque le contrôleur est assemblé, vous devrez aligner les faisceaux. Le relais ne se fermera que lorsque les DEUX faisceaux IR sont interrompus/désalignés. Les sorties des OPIC sont normalement faibles, lorsqu'elles peuvent voir leur source lumineuse et s'élèvent lorsque le faisceau est interrompu. L'alignement des faisceaux se fait donc comme suit: 1) Connectez le cadre optique au contrôleur. 2) Mettez sous tension. La LED s'allumera et restera allumée à moins que vous ne soyez extraordinairement chanceux. Il s'allume d'abord pour indiquer le mode continu, puis il reste allumé car les faisceaux ne sont pas alignés. Si la LED s'éteint, cela signifie qu'au moins un faisceau est aligné. 3) En supposant que la LED soit allumée, cela indique que les deux faisceaux sont mal alignés. Bloquez un faisceau avec un morceau de ruban adhésif ou de papier. 4) Alignez la LED aussi bien que possible en tournant la tête pour la pointer vers l'OPIC diagonalement opposé. 5) Maintenant, commencez à fléchir et à tordre la tête OPIC jusqu'à ce que la LED s'éteigne, indiquant que le faisceau est aligné. 6) Ensuite, bloquez le faisceau fraîchement aligné, puis effectuez les mêmes réglages sur le deuxième faisceau. Lorsque la LED s'éteint, les deux faisceaux sont alignés et vous êtes prêt à prendre des photos. A chaque mise sous tension de l'appareil, vérifiez les faisceaux en bloquant l'un puis l'autre. Si un faisceau est mal aligné, le blocage de l'autre entraînera l'allumage de la LED. Ensuite, vous pouvez simplement réaligner celui qui est détraqué. Si la LED s'allume et reste allumée, les deux faisceaux ne sont pas alignés et vous devez suivre la procédure détaillée ci-dessus. Si vous construisez la chose en toute sécurité et alignez les poutres pour la première fois, il vous faudra une certaine punition avant de devoir effectuer des réalignements.

Étape 4: Le contrôleur

J'ai construit le contrôleur dans une boîte en plastique que j'ai achetée à un prix beaucoup trop élevé chez Fry's Electronics. Vous pouvez utiliser presque n'importe quoi tant qu'il est assez grand. Cette boîte a été conçue pour une batterie 9V mais j'avais besoin d'utiliser 6V donc l'espace de la batterie est gaspillé. J'aurais pu facilement mettre le circuit imprimé dans le compartiment des piles 9V.

Quels que soient la boîte et les commutateurs que vous utilisez, planifiez la disposition et assurez-vous que tout s'emboîte lorsque vous essayez de le fermer. Notez qu'il y a une diode connectée en série avec la batterie. Il est là pour ramener la tension d'alimentation à un niveau acceptable pour l'uC qui est évalué à 5,5 V maximum Vcc. Même avec la diode, la partie fonctionne à la limite avec des piles neuves, alors ne vous faites pas d'idées fantaisistes sur le fonctionnement à 9V à moins que vous n'ajoutiez un régulateur 5V. J'ai joué avec l'idée d'utiliser un PIC12HV615 à la place car il a un régulateur shunt intégré, mais l'oscillation entre les courants minimum et maximum est trop importante pour le régulateur shunt, donc je devrais compliquer un peu le circuit pour l'amener à travail. Je voulais que cela reste très simple, principalement parce que je suis paresseux, mais aussi parce que j'ai d'autres projets en cours et je voulais terminer celui-ci dès que possible. Le relais que j'ai utilisé a une diode de protection intégrée illustrée mais non étiquetée sur le schéma. La diode protège l'uC du coup de pied de tension inverse inductif qui se produit lorsque vous tirez une impulsion dans un inducteur comme une bobine de relais. Si vous utilisez un relais différent, assurez-vous d'ajouter une diode avec la polarité indiquée ou vous pouvez peut-être dire au revoir à votre UC la première fois que le relais se déclenche. L'uC peut absorber en toute sécurité environ 25 mA d'une broche, alors choisissez un relais avec une bobine à haute résistance. Le PRMA1A05 a une bobine de 500 Ohm, il ne faut donc que 10-12 mA pour la fermer. Je voulais utiliser de beaux câbles fins et légers avec des connecteurs RJ-11, mais tous les connecteurs que j'ai trouvés chez Fry étaient des pièces de montage sur PCB, alors j'ai fini par passer à la vieille école avec des DB9. Les câbles série sont très bon marché et les vis empêcheront les connecteurs de tomber. Vous n'avez vraiment besoin de connecter que 3 fils (Vcc, Gnd et les sorties combinées des deux IS471FE) entre l'ensemble optique et le contrôleur afin que vous puissiez utiliser presque n'importe quel connecteur/câble que vous aimez, même une mini-fiche et une prise stéréo.

Étape 5: Utilisation du déclencheur photo

L'idée est de mettre la chose en place de manière à ce que les faisceaux se croisent là où vous vous attendez à ce qu'une action se produise. Par exemple, si vous voulez photographier un colibri sur une mangeoire, ou un oiseau entrant ou sortant d'un nid, placez le cadre avec le point de faisceau croisé là où vous le souhaitez. Configurez ensuite l'appareil photo pointé vers la cible et préréglez la mise au point, l'exposition et la balance des blancs (cela réduira le temps de latence de l'obturateur). Testez l'alignement des faisceaux pour vous assurer que les DEUX faisceaux sont correctement alignés - cela se fait en passant votre main à travers chaque faisceau individuellement, puis à travers la zone cible. La LED ne doit s'allumer et le relais se fermer que lorsque les deux faisceaux sont interrompus. Réglez maintenant le mode de fonctionnement continu ou pulsé et partez.

Vous devez connaître un peu le comportement de votre cible pour obtenir les meilleurs résultats. Si vous voulez filmer quelque chose qui se déplace rapidement, vous devez prendre en compte les délais de la caméra et du contrôleur pour prédire où se trouvera la cible après avoir interrompu les faisceaux infrarouges. Un colibri qui plane à un endroit peut être abattu là où les faisceaux se croisent. Un oiseau ou une chauve-souris qui vole rapidement peut se trouver à quelques mètres au moment où l'appareil photo prend la photo. Le mode pulsé permet aux appareils photo qui n'ont pas de mode de prise de vue en continu intégré de prendre plusieurs photos tant que les faisceaux sont interrompus. Vous pouvez régler la fréquence d'impulsion jusqu'à 10 Hz, bien qu'il n'y ait pas beaucoup d'appareils photo capables de filmer aussi rapidement. Vous devrez expérimenter un peu pour voir à quelle vitesse votre appareil photo peut prendre des photos. La connexion de l'appareil photo se fait via un contact de relais normalement ouvert, vous pouvez donc connecter un flash au lieu d'un appareil photo. Ensuite, vous pouvez prendre des photos dans l'obscurité en maintenant l'obturateur ouvert et en utilisant le contrôleur pour déclencher un flash une ou plusieurs fois lorsqu'un objet (une chauve-souris, peut-être ?) casse les faisceaux. Une fois le flash déclenché, fermez l'obturateur. Si votre flash peut suivre, vous pouvez faire de superbes photos d'exposition multiple en utilisant l'un des modes d'impulsion. Vous pouvez localiser avec précision le point de croisement des faisceaux en attachant un fil élastique aux têtes optiques. Pour certaines cibles, c'est là que vous pointez et préfocalisez votre appareil photo. Les photos ci-dessous montrent un homme Lego tombant à travers les poutres. Je l'ai laissé tomber de quelques pieds au-dessus des poutres et vous pouvez voir qu'il est tombé à environ 6-8 sous les poutres dans le temps qu'il a fallu pour que les poutres soient brisées, que le relais se ferme et que la caméra se déclenche. Cette caméra était un reflex numérique Nikon qui a probablement un petit décalage d'obturation lorsqu'il est préfocalisé et exposé. Vos résultats dépendront de votre appareil photo. Le prototype est maintenant entre les mains de l'ami qui a pris ces photos (mon appareil photo doit être modifié pour utiliser le déclencheur à distance) S'il produit des photos plus artistiques à l'aide de cet appareil, j'essaierai de les publier ici ou sur mon site Web.