Следящий фокус для зеркалки. Raspberry Pi + HC-SR04 + SG90 servo

Данный пост описывает как за один вечер из говна и палок был сделан следящий фокус для зеркали. Видео того что получилось:

Предисловие

Малина здесь избыточна, бесспорно. Но если речь идет о более сложном устройстве у которого следящий фокус является лишь одной из функций, то почему нет.

Я не придумал ничего нового, просто взял и сделал за один вечер. Результат мне понравился, поэтому хочу поделиться с сообществом.

Механика, крепление

Для меня всегда камнем преткновения является механика. Найти говно и палки под руками, которые совместимы друг с другом, при этом позволят добиться поставленной цели — бывает сложно. Но в этот раз мне повезло.

Выглядит прототип примерно так:

Следящий фокус для зеркалки. Raspberry Pi + HC-SR04 + SG90 servo

В качестве шестерни на оси сервака я использовал крышку от коробки молока на которую приклеил остаток хомута-шестерни для объектива зеркалки. Крышка от молока в моем случае оказалась оптимального диаметра для регулировки у 50мм объектива. «Шестерню» приклеил с помощью цианоакрилата с содой к одному из коромысел идущих в комплекте к серво и прикрутил винтом. Для крепления конструкции к зеркалке надо винт с дюймовой резьбой, такой у меня нашелся от штатива-осьминога.

В общем, конструкция как-то сама собой воплотилась в реальность:

Без стяжек нынче сложно. Синяя изолента закончилась и пришлось крепить датчик на бумажный скотч.

Электроника

В качестве мозгов у меня выступает Raspberry Pi 3. Серво запитываю отдельным блоком питания на 24VDC с DC-DC Step Down преобразователем на LM2596 микросхеме на выходе которого 7.2В.
Алгоритм работы прост до безобразия. Есть обратная связь по расстоянию до объекта от ультразвукового дальномера HC-SR04, которая преобразуется в угол поворота сервы SG-90. На оси сервы закреплена «шестеренка» которая вращает объектив через хомут-шестерню устанавливая фокусное расстояние.

Код

Подключение ультразвукового датчика описано здесь. Управление сервой сделано с помощью аппаратного ШИМа, настройку брал здесь.

Код получился весьма скромный, но это лишь начало и нет предела совершенству.

#Libraries import RPi.GPIO as GPIO import time from subprocess import call  from RPIO import PWM servo = PWM.Servo()  #GPIO Mode (BOARD / BCM) GPIO.setmode(GPIO.BCM)   #set GPIO Pins GPIO_TRIGGER = 18 GPIO_ECHO = 24   #set GPIO direction (IN / OUT) GPIO.setup(GPIO_TRIGGER, GPIO.OUT) GPIO.setup(GPIO_ECHO, GPIO.IN)   def distance():     # set Trigger to HIGH     GPIO.output(GPIO_TRIGGER, True)       # set Trigger after 0.01ms to LOW     time.sleep(0.00001)     GPIO.output(GPIO_TRIGGER, False)       StartTime = time.time()     StopTime = time.time()       # save StartTime     while GPIO.input(GPIO_ECHO) == 0:         StartTime = time.time()       # save time of arrival     while GPIO.input(GPIO_ECHO) == 1:         StopTime = time.time()       # time difference between start and arrival     TimeElapsed = StopTime - StartTime     # multiply with the sonic speed (34300 cm/s)     # and divide by 2, because there and back     distance = (TimeElapsed * 34300) / 2       return distance   if __name__ == '__main__':     try:         while True:             dist = distance()             if dist <=40:                 focus = 900             elif dist <= 70:                 focus = 900+int(dist-40)*20             else:                 focus = 2000             servo.set_servo(23, focus)              print ("Measured Distance = %.1f cm, focus = %3i" % (dist, focus))             time.sleep(0.1)           # Reset by pressing CTRL + C     except KeyboardInterrupt:         print("Measurement stopped by User")         servo.stop_servo(23)         GPIO.cleanup()  

Для определения соответствия угла поворота серво фокусному расстоянию я сделал несколько калибровочных измерений, в результате получил линейную зависимость на интересующем участке (40-70см), остальное принял за фокус в бесконечность.

Заключение

На мой взгляд, даже самые дешевые серваки SG-90 на многое способны, 1.2кг/см штока для такой малютки, да еще и с такой скоростью — это круто, тем более за цену в 1.5 бакса. То же самое касается и ультразвукового дальномера.

П.С. Серваком можно управлять и отдельно от датчика, например делать быстрые переходы от одного объекта до другого с разным фокусным расстоянием. Также для улучшения работы системы можно дописать фильтр, который будет компенсировать недостатки измерения ультразвукового датчика.

 
Источник

Читайте также