Привет, хабр! По стране шагают майские праздники, а это значит, что фотосезон уже открыт. Кто-то уезжает в далекие страны, кто-то остается поближе к природе где-нибудь в деревне, но я фотографирую каждую мелочь.
Как облегчить себе жизнь при макросъёмке? Именно об этом я и решил поговорить сегодня.
Основная проблема макросъемки — очень маленькая глубина резкости (ГРИП).
Как пишет вики:
«Глубина резкости (ГРИП) — это способность объектива четко отображать объекты, находящиеся на разном расстоянии от него.Рассказ о глубине резкости – тема отдельной статьи с рисунками, знаками и ГОСТ 25205-82. Ссылку с теорией оставлю ниже.Напрямую зависит от важнейших характеристик оптической системы: главного фокусного расстояния и относительного отверстия, а также от дистанции фокусировки».
Обычно для увеличения глубины резкости закрывают диафрагму, что приводит к другим проблемам, например, недостаток света вынуждает нас увеличивать ISO, большие значения которого щедро добавят нам шумов.
А дифракционный предел оптики может сыграть злую шутку, когда, увеличивая зону резкости, мы теряем саму резкость.
Одним из способов борьбы с малой глубиной резкости является комбинированная фокусировка, объединение нескольких кадров, при которых зона фокусировки смещается вдоль интересующего нас объекта.
Затем кадры выравниваются друг с другом, и из острых частей каждого кадра собирается композиция.
Для удобства перемещения при стрельбе по одной оси были придуманы макрорельсы.
Самые дешевые модели имеют следующую конструкцию: 
Но есть и топовые модели, такие как StackShot СТКС-100-ПКГ по цене 500 долларов.
И это без доставки! Наткнувшись на это устройство, я решил воссоздать его из подручного хлама.
Главное, что нам понадобится – это привод CD/DVD. В нем присутствуют точно такие же направляющие, которые уже обладают достаточно высокой точностью.
Саму камеру, естественно, на них не катаешь, но если катать объект для съемки, то вполне подойдет. Поскольку документации на микросхему управления шаговым двигателем CD-привода найти не удалось, возьмем обычный драйвер StepStick на микросхеме A4988.
Минимальная схема подключения МК: 
Шаг разборки привода я пропускаю, это скучно.
Нам нужно снять платы, асинхронный привод, который раскручивает диск, привод загрузки/выгрузки и все, что можно содрать с каретки, оно не пропадет! Отдельно хотелось бы отметить, что нам понадобится концевой выключатель открытия/закрытия, а если наш привод достаточно старый, то вырежем еще и переменный резистор аудиоусилителя.
Вырезал его из куска платы, припаялось очень круто.
Это будет выглядеть примерно так: 
Поскольку двигатель у нас небольшой, я решил уменьшить максимальный ток, подаваемый драйвером.
Это делается путем изменения номинала резистора R1, который меняет опорное напряжение, отвечающее за ток.
Считаем ток при питании логической части драйвера 3,3в: 
Или графически: 
Драйвер будет управляться крошечным MSP430G2231. А в качестве датчиков предела я решил использовать оптопары OMRON EE-SX1103 (надеюсь, это они, искал на картинках) от старых флопов.
Подтягивающий и токоограничивающий резисторы я повесил прямо на датчики, а датчики приклеил суперклеем к основанию будущих реек.
Распилив снесённую с платы привода микрофугу, мы вклеили её остатки в пластиковую часть каретки.
От разностной схемы опроса датчика я отказался, так как портов в МК уже мало, и как показал тест, датчик не выходит из строя от видимого света: 
На графике представлен тест подсветки датчика фонариком в режиме стробоскопа, а шум в районе 55 секунд означает задевание пальцем контактов.
Так как пинов все равно не хватало, я мультиплексировал переключатель движения делителем, и вот итоговая схема: 
Дальше как обычно травим, лудим и паяем.
А поверх каретки приклеиваем самый большой мост от убитой материнской платы.
Готовое устройство: 
Алгоритм работы:
Есть 2 режима, в которых мы управляем либо скоростью движения (драйвер работает в режиме шага 1/16, для меня важна точность, а не скорость), либо «пачкой» импульсов на вход драйвера с постоянной скоростью.
МК проверяет, в каком режиме мы находимся, опрашивая защелкнутую кнопку (в этом случае нет необходимости писать антидребезговый код для кнопки, который замедляет работу нашего и без того медленного МК).
затем АЦП переменного резистора 4 раза опрашивается для усреднения, и полученное число поступает в соответствующие функции при условии, что переключатель направления движения и «тишина» активированы от соответствующего датчика предела.
Механические характеристики: В целом шаговые механизмы каретки имеют 20 шагов за оборот (информация из PL15S-020).
и ходовой винт 3 мм (есть и поменьше).
Тогда теоретически получается 3/20/16=0,009375мм или 9,375 микрон.
На самом деле жёсткости конструкции недостаточно, пластик один и тот же, поэтому обработанные «пачки» отличаются на небольшие величины.
Проблемы и идеи: Я перепутал распиновку стабилизатора LDO, пришлось паять наоборот; Кроме того, он сильно нагрелся, поэтому я переключился на питание смешанной полярности: 5 В USB и силовую часть 12 В.
Заказал переменный резистор с логарифмической характеристикой, теперь используется только около четверти всей поверхности переменного, а нагружать камень матаном не хочется.
Чтобы обеспечить достаточное однополюсное питание, вы можете использовать DRV8834 в качестве драйвера двигателя.
В качестве плюса мы получаем режим шага 1/32, а если использовать ЦАП, то и почти «бесконечное» деление (TI Application Report SLVA416, «High Definition Microstepping Driver With the DRV88xx Series»).
Можно, например, прикрепить обратную связь для повышения точности движений на каком-нибудь линейном (магнитном) энкодере.
Я особо не думал, в таком случае придется переделывать электронику, тогда можно будет добавить подключение к компьютеру.
В качестве примера ставок Укладка курильщика 
Укладка здорового человека 
Вы можете узнать больше о теории глубины резкости Здесь Драйвер StepStick вики .
Теги: #микроконтроллеры #Сделай сам или Сделай сам #поделки #фотография #макросъемка
-
Виды Телекоммуникационных Шкафов
19 Oct, 24 -
Медведев Приехал В Гости К Стиву
19 Oct, 24 -
Функция И Функциональный Объект
19 Oct, 24
