Otomatik focus stacker macerası devam ediyor. Focus Stacker V3 ile 3. bölümde bakalım neler olacak 🙂
Diğer bölümlere ulaşmak için:

• 1. Bölüm
• 2. Bölüm
• 4. Bölüm

İstifçinin Günlüğü – Bölüm 3 – Arda Kutlu

FocusStacker V3

FocusStacker v2 yeterince portatif ve kompakt bir yapıya sahipti. Ancak kontrollerinin üzerinde olması nedeniyle yüksek büyütmeli stüdyo fotografları için çok kullanışlı değildi. Yazının önceki bölümünde değindiğim gibi, sürekli olarak tuşlara ve rotary encoder’a dokunmak sistemin titremesine ve dikkat edilmezse kadrajın bozulmasına neden oluyor. Ayrıca gecikme ayarlamalarını yapmak için yanıp sönen ledler biraz yetersiz kalıyordu. Bu yüzden kontrol kısmı ve motor kısmını birbirinden ayırdım ve bütün kontrol mekanizmasını tek bir dokunmatik ekran ile değiştirdim. Dokunmatik ekran olarak kullandığım Nextion HMI touchscreen menü çeşitli menü fonksiyonlarını içinde tutan kendi belleğine sahip. PC de çalışan kendi yazılımı sayesinde çok kısa bir sürede menü tasarımını yapıp kullanmaya başlayabiliyorsunuz.

FocusStacker v3 özellikleri:

• Dokunmatik ekranlı menü.
• İki Parçadan oluşması nedeniyle pozisyon ayarlama sırasındaki sarsıntılar ve problemler azalıyor.
• Daha sağlam ve kolay imal edilir.
• Gecikme ayarları, motor hızları vb. Bakımından çok daha fazla ayara sahip.
• PC ye baglandığı takdirde Dragonframe yazılımıyla kullanılabilir. Bu modda kullanmak için kamera ve FocusStacker’ın ikisinin birden usb ile bilgisayara bağlı olması gerekiyor. FocusStacker ile kamera arasındaki shutter kablosu gerekmiyor.
• Pil veya adaptör ile çalışabilir.
• Canon ve Nikon uyumluluğu için dahil edilmiş sürgülü switch. 0 pozisyonunda ike trigger sinyali geldiğinde tip ve ground kısadevre olur. 1 pozisyonundayken hem tip hem ring ground ile kısadevre olur.
• Opsiyonel Led Okuyucu fonksiyonu. (Bu özellik yüzünden bir Arduino Mega yaktım, detaylara değineceğim.)

Parçalar

Linear stage

Gecen seferkinden farklı olarak bu sefer Linear Stage olarak Deltron LRS3-1 model numaralı stage’i kullandım. DCI’a kıyasla bu model daha popüler ve daha kolay bulunabiliyor. Bu modelin hem inch hem de metrik versiyonları var. Inch modelleri LRS ile başlıyor, metrik modeller ise LRSA ile başlıyor. Deltron Inch kataloğunu burada, metrik kataloğunu ise burada bulabilirsiniz.

Dürüst olmak gerekirse ilk andan beri bir önceki rigde kullandığım DCI-CP3-10 u özlemeye başladım. DCI daha az titreşim yaratıyordu ve daha iyi durumdaydı. Yine de iki modeli de ikinci el olarak eBay’den aldığım için bu yaptığım doğru bir kıyaslama olmayabilir. Aldığım Deltron Stage, çok kötü bir durumda olabilir. Büyük ihtimalle yeni bir tanesinin performansı daha iyi olacaktır.

Kontrol kutusu

3D baskı için STL dosyaları -> CaseParts

Linear stage bağlantıları

3D baskı için STL dosyaları -> cameraConnection ve TriggerAndTripodConnections

Arca Swiss Clamp & Quick Release Plate

Kameranın Linear Stage bağlantısı için bir önceki versiyonda vardığım sonucu izliyor ve eBay’den $15 a aldığım Arca Swiss Clamp ve PU-100 plate’i kullanıyorum.

Step motor

Bu versiyonda 1.8 derecelik dönüş açısına sahip 1.68A/phase akım çeken Nema 17 boyutlarında bir motor kullandım. Ne yazık ki bunun çok doğru bir tercih olmadığını, motorun ihtiyacım olandan daha fazla tork ürettiğini ve fazla enerji tükettiğini düşünüyorum.

Limit switch’ler

Bu versiyonda kullandığım Del-tron LRS3 modeli beraberinde bir limit yada home switch ile gelmedi. Bu yüzden mekanik micro switchler ile kendim yaptım. Linear Stage bağlantıları kısmından ilgili 3d print parçalarını bulabilirsiniz.

Pil Yuvası

Bu parça pil ile çalıştırmak için aldığım opsiyonel bir parça. Kontrol ünitesinin altına çift taraflı cırt cırt bantlar ile tutunacak şekilde hazırladım. Kontrol ünitesinin boyutlarıyla aşağı yukarı aynı boy ve yükseklikte. Böylece gerektiğinde üst üste konularak kullanılabiliyor.

Elektronik Parçalar

PCB

focusStackerv3_circuitDesign018

FocusStacker v3’ün elektronik kısımlarını v2’ye nazaran çok daha kolay yapılabilecek ve monte edilebilecek şekilde tasarlamaya gayret ettim. HMI displayinin sadece 4 kablo gerektiren bağlantısı sayesinde bir sürü kablo kalabalığından kurtulmuş oldum. Şöyle düşünün: Tek bir dokunmatilk ekran 4 tane ledli buton 1 tane rotary encoder’ın yerine geçiyor ve bunların yapabileceğinden çok daha fazlasını yapmasının yanında görsel geri bildirimi mükemmel. Kaba bir hesapla kontrol ve görselleştirme için kullanılan 13 kablo yerine sadece 4 kablo… Bunun yanında iki adet 3.5mm jack girişi ve Canon-Nikon switchi de pcb üzerinde, yani bunlar için de ekstra kablo gerekmiyor. PCB komponentler üzerine takıldığı anda kullanıma hazır, v2 de olduğu gibi kasa uzerine takılan düğmeler ve switchler yok. Bu durum debug ve upgrade işini kolaylaştırmanın yanında montajı da son derece kolaylaştırıyor.

Baskı devreyi ilk hazırladığımda 3.5luk PCB üzerine monte edilen jackların bağlantılarını yanlış yapmışım. Fritzing yazılımında hazır olarak bulunan bu jackların girişleri benim kullandığım jackların girişleriyle aynı yerde değil. Parça boyut ve şekil olarak aynı ama örneğin benim jack bağlantımda toprak olan ayak, fritzing programında Left olarak gözüküyor. Bunu farkettiğimde iş işten geçmiş, devreyi bastırtmıştım, o yüzden -yine- jumper kablolarla devreyi yamamak zorunda kaldım. Daha sonra devreyi düzelttim, ama hiç bastırmadım. Yukarıda paylaştığım devre şeması denenmemiştir, ama çalışması lazım.

Bu projeyi yaparken de elimde 3.5mm dişi pcb jack yoktu, o yüzden mecburen 3.5mm kullandım. Elbette 2.5mm kullanmak hem daha az yer kullanması hem de ekstra çeviriciye ihtiyaç duymaması açısından daha kullanışlı olacaktır. Nikon d7100 için yongnuo RF-603 remote trigger ile birlikte gelen kablo 2.5mm uca sahip.

Arduino Mega

FocusStacker_v3.0_015

Bu defa zaten geniş yer kaplayan TFT ekranın altında bolca yer kaldığı için Arduino Mega kullanmaya karar verdim. Zaten yazdığım arduino dosyası da şu anda memory gereksinimi bakımından Arduino Uno ve altıyla çalışmıyor. Ancak belirtmem gerekir ki ben bir programcı değilim ve zaten yazılımı yazarken Arduino Mega ile ilerlemeye karar vermiştim. Bu yüzden kod gerektiği kadar optimize değil. Doğru bir optimizasyon ile bu kod Arduino Uno ve Nanoda da çalışacak hale getirilebilir. Özetle, eğer kodu editlemek ya da optimize etmek niyetinde değilseniz Arduino Mega ile ilerlemeniz gerek.

Benim bulabildiğim bütün Arduino Megalar bağlantı yuvaları halihazırda lehimli geliyordu. Kendin-yap şeklinde bacak I/O bağlantıları lehimsiz gelen bir tane bulamadım. Bu yüzden bütün yukarıya doğru bakan dişi bağlantıları söküp, aşağıya dogru bakan erkek bağlantılar lehimledim. Lehimleri sökmek biraz problemli oldu. Ancak parça parça kırarak çıkartabildim. Hatta I/O portlarından bir tanesinin yoluna zarar verdim. Neyseki kullanmadığım bir giriş idi.

Step Motor Sürücüsü

Step motor sürücüsü olarak bu versiyonda tercih ettiğim model Pololu’nun DRV8825 isimli modeli. eBay’den oldukça uygun fiyatlara alabilirsiniz. Daha önce kullanıdığım EasyDriver yerine bunu seçmemin nedeni DRV8825’in EasyDriver’a kıyasla daha güçlü motorları sürebiliyor olması. DRV8825 2.2Amper/Faz kadar akım çekebiliyor ve 1/32 substep imkanı saglıyor. Kullandığım Deltron LRS3 Linear Stage’in dökümanları ve kullandığım motorun özelliklerini hesaba katarak yaptığım hesaplama doğruysa Full Step modundayken bir adımda 0.012mmlik bir ilerleme yapıyor. Substep modlarıyla bunu 32 kata kadar azaltmak teorik olarak mümkün. Ancak substep modu aslında çok tercih edilen bir yöntem değil. Çünkü substep aralıkları tam olarak eşit aralıklara sahip olmuyorlar. Yani örneğin Half step modunda hareket eden bir motorun bir adımı diğerinden daha kısa olacaktır. Ama motor hep ikişer adım hareket ettirilirse hep aynı mesafeyı kat eder. Bu arada, bir adımın diğerinden biraz daha uzun olmasının focus stacking açısından belirgin bir önemi olmayabilir, bunu test etmedim.

Benim substep modlarını kod içinde kullanma yöntemim yalnızca tork, hız ve titreşim kontrolü ile ilgili. Yazılımdan motor Step Size modunu değiştirdiğinizde ne seçerseniz seçin tek adımda aynı mesafeyi gidecek, yani 1.8 derece dönecektir. Ama substep sayısı arttıkça motorun hızı ve torkuyla beraber titreşim de azalacaktir.

DRV8825’ın tek avantajı motora daha çok güç sağlayabilmesi ve 1/32 substepe kadar inebilmesi değil, aynı zamanda boyut olarak da EasyDriver’a kıyasla daha az yer kaplıyor. Eğer bir switch mode power supply kullanıyorsanız çok gerekli olmayabilir, ama voltaj dalgalanmalarını engellemek için fiziksel olarak sürücüye yakın bir konuma 100µF civarında bir kondansatör bağlanması tavsiye ediliyor. Kondansatörün pozitif ayağının Sürücüye giden pozitif hattında, negatif ayayığınında yine sürücüye giden toprak hattı üzerinde olması gerekiyor.

DRV8825 hakkında detaylı bilgiye buradan ulaşabilirsiniz.

Nextion HMI

focusStackerv3_menu018

Benim bu projede kullandığım touchscreen Nextion’un 3.5inchlik modeli.

Model numarası: NX4832T035_011

Çözünürlük: 320X480

Touchscreen menüsünün kaynak dosyalarına yukarıdaki linkten ulaşabilirsiniz.

Nextion HMI’a menüyü yüklemek için -yukarıdaki linkten ulaşabileceğiniz- tft uzantılı dosyayı bir micro SD’ye koyarak micro SD’yi Nextion’dakı yuvasına takıyorsunuz. Nextion’a enerji verildiğinde otomatik olarak menüyü yüklüyor. Menü yüklenmesi bittikten sonra enerjiyi kesebilir ve SD kartı çıkartabilirsiniz.

FocusStacker v3’ün menü yapısı şu şekilde:

• Ana Menü
  • Settings (Ayarlar)
    • Delay Settings (Gecikme ayarları)
      • Shutter Speed (Enstantene Hızı)
      • Auto Shutter (Otomatik shutter opsiyonu – Light reader gerektirir)
        • Start (Işık okumayı başlat)
        • Cancel (bir üst menüye dön)
      • Shutter Delay (Nikon makinelerdeki shutter delay fonksiyonu için)
      • Cooldown (Titreşimlerin geçmesi için beklenecek süre)
      • Countdown (Stacking başlamadan önceki geri sayım zamanı)
    • Motor Settings (Motor ayarları)
      • Step Size (Step sayısı)
      • Step Mode (FULL, Half, ¼, ⅛, 1/16, 1/32)
      • Max.Motor Speed (Max. motor hızı)
      • Motor Acceleration (Motorun hızlanma ivmesi)
    • Other Settings (Diğer Ayarlar)
      • Camera Trigger (Dragonframe/Shutter Trigger)
      • Brightness (Parlaklık)
      • Sound (ses ayarı)
      • Auto Sleep ON/OFF (Stacking Yaparken LCD kapanır)
      • Limit Triggers ON/OFF (Raydakı limit switchleri iptal etmek için)
  • Goto Mark IN (Başlangıç pozisyonuna git)
  • Goto Mark OUT (Bitiş pozisyonuna git)
  • Step Back (Bir adım geri)
  • Step Forward (Bir adım ileri)
  • Start (Stacking Başlat)
  • Mark IN (Başlangıç pozisyonunu işaretle)
  • Mark OUT (Bitiş pozisyonunu işaretle)

4N33 Optocoupler

Bir önceki versiyonda da kullandığım 4N33 optocoupler çözümü güvenli bir şekilde remote shutter için bildiğim en kolay ve az yer kaplayan çözüm olma özelliğini sürdürüyor. Arduino’nun I/O portu ile çipin Anot ayağı arasına direnç koymayı unutmayın. Ben 470Ω değerinde bir tane kullandım.

Konnektörler

Kontrol kutusu ile motor ve limit switchler aralarında 9 pinlik bir D-Sub bağlantı ile haberleşiyorlar. Aynı kablo gerekli bütün güç ve data sinyallerini iki yönlü olarak taşıyor. Bu yüzden seçeceğiniz kablonun hem kalın hem de çok uzun olmamasına dikkat edin. Eğer kablo uzun olursa trigger sinyali doğru taşınamıyor, kablo ince olursa da çok ısınıyor. Birşeyleri yakma riskine girmemek için zorlamadım. Çok uzatmadan tasarım hatasını kabul ediyorum.

Baskı devrede toplamda iki tane 3.5mm lik stereo jack bağlantısı kullandım. Bunlardan bir tanesi kamera bağlantısı, diğeri ise uğraştığıma pişman olduğum lanet olası ışık okuyucu için…

İşte burada asıl tasarım hatası geliyor! DİKKAT! Bu dizaynın aynısını yapmak isterseniz sakın light reader bağlantısı için 3.5 yada 2.5mm lik stereo bağlantı kullanmayın. (Hatta bence light switch yapmanıza da hiç lüzum yok) Tasarımı geliştirmek, başka giriş çıkışlarda eklemek isteyebilirsiniz. Bu eklentiler için de özel bir nedeniniz yoksa 2.5mm yada 3.5mm stereo jack bağlantısı kullanmanızı önermiyorum.

Nedenini şöyle açıklayayım: Yukarıdaki resimde göreceğiniz Light sensor (Işık sensörü) modulünün 4 giriş-çıkışı var. Voltaj, toprak, dijital çıkış ve analog çıkış. Arduinonun 5v çıkısı Sensör modulünün Voltaj girişine, Toprak toprağa, Sensörün dijital çıkışı da Arduino’nun input I/O larından birisine bağlanıyor. Sistem açık ve çalışır durumdayken light sensör bir 3.5mm jak ile kontrol ünitesine takıldığında jak yuvaya girerken kısa bir süreliğine 5v ile arduino input’u kısadevre oluyor. (Amfi açıkken bağlanan veya sökülen gitarın sesini hatırladınız mı?) En iyi ihtimalle arduino resetlenip baştan başlar. Ama bu süre çoğu zaman Arduino’nun voltaj regülatorunu yakmak için yeterli bir süre. Voltaj regülatoru yandığında Arduino USB bağlantısından 5v ile çalışmaya devam edebilir, ancak Vin portuyla 5v üzerinde bir akım ile çalışmaz hale geliyor.

Bunu engellemek için bir koruma devresi tasarlanabilir. Açıkçası elektronikçi olmadığım için böyle birşeyin üzerine gitmiyorum. Benim yapacağım bu tarz durumlar için kısadevre yapmadan bağlanacak bir adaptör seçmek. (D-Sub, servo, mic, vs tarzında)

Ayrıca tekrar hatırlatayım, Light reader son derece gereksiz bir özellik, bununla vakit kaybetmeyin derim.

D-Sub konnektorüne motor ve limit switch kablolarını lehimlerken test ettiğinizden emin olun. Ben her seferinde kafam karışıp ters sırayla lehimliyorum. Kabloları yanlış sırayla bağladığınızda motor dönmek yerine titrer ve fazlasıyla ısınır.

Diğer Elektronik Parçalar

Yukarıda başlıklara ayrılmış parçaların yanısıra

• optocoupler’ın çalışması için bir 470Ω değerinde dirence,
• limit switch bağlantıları için iki adet 10KΩ dirence,
• bir adet piezo buzzera
• 100Ω değerinde dirence
• motor sürücüsü için ise 47µF kondansatöre

İhtiyacınız olacak.

Paramparça hayaller ve umutlar

Bu tasarım v2’ye kıyasla daha kolay kullanıma ve çok daha fazla özelliğe sahip. Motor kısmı ile kontrol kısmının ayrı olması, motorun değiştirilmesine olanak sağlıyor. Ayrıca LCD ekran ve daha gelişmiş yazılım sayesinde geri bildirimi çok daha iyi. Örneğin stackingi başlattığınızda tam olarak kaç kare çekileceğini ve seçtiğiniz bekleme ayarları doğrultusunda işlemin ne kadar süreceğini net olarak görebiliyorsunuz.

Gelgelelim yukarıda da bir kısmına değindiğim çok ciddi hatalar ve yine bir takım gereksiz girişimler oldu. Ama sonuçta her hata bir bilgi kırınıtısıdır, o yüzden benim de özellikle vurgulamak ve altını çizmek istediğim kısım bu hatalar.

Bir önceki versiyona kıyasla taşınabilirlikten ödün vermek zorunda kalmıştım. Keşke kalmasaydım. İlk kullandığım andan itibaren “keşke şu kontrollerı koyacak bir yer olsa” diyerek çözümler üretmeye çalıştım. Tripoda cırt cırtli bağlarla tutturmaktan magic armlarla sabitlemeye kadar bir sürü şey denedim. Sonunda asıl aradığım şeyin ne olduğunu farkettim:

Benim pratiklik ve taşınabilirlik ile aslında temel isteğim, rigin kolay kullanılabilir ve kolay kurulup kaldırılabilir olmasıydı. İster stüdyo çekimi, ister doğal ortam çekimi olsun, yapacağınız her ekstra ışık, bağlayacağınız her ekstra kablo ya da dekor vs. olsun diye çeşitli aparatlarla tutturacağınız her nesne/fon bir noktadan sonra ayağınıza dolanmaya başlayacaktır. Sırf bu sebepten ötürü normalde AC adaptörü ile kullandığım kamerayı bile son çekimlerde pil ile kullanmaya başladım. Ayrıca bir de bunları sonra toplaması var. Bu aparatlar ve kablolar çok kısa bir sürede eşiniz/ev arkadaşınız/anneniz tarafından “ne zaman toplanacak bunlar” kategorisine giriyorlar. Bu projeye başlamamın temel nedeni zaten üşengeçlik olduğu için çekim sonrasında toplanacakları da minimumda tutmaya gayret ediyorum. Bu açıdan bakıldığında bu versiyon bir öncekine göre dizayn bakımından bir gerileme ve hata barındırıyor.

Bunun yanında pil sarfiyatı da bir önceki versiyona göre çok ciddi bir sekilde artmış durumda. O kadar arttıki, yeni ambalajdan çıkmış AA pillerle bir stack cekmek bile pek mümkün değil. Ancak yüksek miliamperli yeniden şarj olabilir piller yada li-polymer piller ile kullanılabilir hale gelebiliyor. Tabii ki bunun en büyük sorumlusu motor ve motor sürücüsü. İkisi beraber daha öncekine kıyasla iki kata yakın fazla enerji tüketiyor. Ayrıca Arduino Mega ve Touchscreen LCD’de el ele verip ciddi miktarlarda enerji harcıyorlar.

Gelelim elektronik saçmalamalarıma… Yukarıda zaten detaylı bir şekilde açıkladım, ama tekrar değinmeden geçemeyeceğim. Light Reader diye ısrarla yapmaya çalıştığım şey dünyanin en gereksiz uygulaması. Lütfen bununla vakit kaybetmeyin. Ben nasıl çalıştığını falan anlatarak daha fazla vakit kaybetmeyeceğim. Ayrıca light reader’ın bağlandığı jack, bağlanırken yaptığı kısa devre nedeniyle arduino’nun bozulmasına sebep oluyor. Eğer ısrarla Light reader yapacak ve kullanmaya çalışacaksanız ve benim tasarımım üzerinden ilerliyorsanız arduino çalışır durumdayken söküp takmayın. Bu arada söküp takmak demişken, aynı şekilde motoru da enerji varken takıp çıkarmak motor sürücüsü yada motorun hasar görmesine neden olur. Bunun tabii benimle bir alakası yok, bütün step motorlar ve sürücüleri için geçerli.

Enerjinin kontrol kutusu ile aynı yerde olması pek doğru bir seçim olmadı. Başta bunu seçmemin nedeni birden fazla güç kaynağı (ve mikroişlemci) kullanmadan tek seferde çözebilmekti. Ancak hem trigger gücü hem sinyaller hem de motor gücü aynı d-sub kablosundan geçtiğinde biraz problem çıkıyor. Ben iki kablo ile denedim. İlk kablo kalın ve kısa bir kabloydu. Problemsiz çalıştı. İkinci denediğim kablo uzun ve daha ince bir kabloydu. Bu kablo limit switch sinyallerini iletmedi. Muhtemelen kablo üzerindeki direncin fazla olması, motor kablolarının ve güç kablolarının da aynı demetten gitmesi sebebiyle pull-down limit switch devresi doğru çalışmıyordu. Bu sorun, direnç değerleri ile oynanarak belki çözülebilir. Her halükarda kablosuz bir kontrolcünün -ekstradan pil gerektirse bile- daha iyi bir çözüm olacağını düşündüğüm için enerjimi bu sorunu çözmek yerine yeni versiyona sakladım.

Baskı devrenin dizaynında da tabi ki başta bir takım yanlışlıklar yaptım. Yukarıda da bahsettiğim gibi stereo jackların bacak bağlantıları yanlış olduğu için bunları jumper kablolarla baskı devre üzerinden yamamam gerekti. Mevcut dosyalarda bu hataları düzelttim, ancak bir kez daha test edilmediğini belirteyim.

Del-Tron linear stage beni biraz hayal kırıklığına uğratmadı değil. Bir önceki versiyonda kullandığım DCI hem daha hassastı, hem de shaft cok daha rahat hareket ediyordu. Del-tron’un shaftı yağlamama rağmen oldukça sert. Denemedim ama v2 de kullandığım motorun yüksek hızlarda bu linear stage’de adım atlama ihtimali çok yüksek. İki ray da ikinci el olduğu için doğru bir kıyaslama yapamıyorum.

Neticede FocusStacker v2 dış mekan için FocusStacker v3 ise iç mekan için daha kullanışlı olan iki ayrı setup oldu. Bir sonraki versiyonum olacak FocusStacker v4’ün, bu sorunların hepsine çözüm bulacağını ve hem iç hem dış mekan için uygun olacağını umuyorum. Bir dahaki yazıda görüşmek üzere.