sábado, 18 de junio de 2016

Estabilizador de gopro barato


Empecemos por la lista de materiales:

  • Gimbal Walkera g 2d  (Lo tengo para uso en un dron)
  • Placa arduino  (tenía una placa clónica rondando por casa)
  • Batería Lipo de 3 celdas (Tengo varias y ésta en concreto la uso para dar energía al transmisor de vídeo del FPV del Dron)
  • 2 micropulsadores   (valor 1 €)
  • 1 microinterruptor (valor 0,60€)
  • Placa de aluminio de 4 mm espesor y 18 mm de largo (No me cobraron nada)
  • Tubo de PVC y 2 tapas de PVC (0,60 €)
  • Cables y microconectores (Los tenía por casa).
  • Pegamento, soldador y herramientas de corte.
  • Caja de cerillas (la tenía por casa)
Los materiales pueden variar según nuestro propio diseño. Concretamente la placa arduino que será usada para controlar el tilt del gimbal puede sustituirse por servo tester, que se pueden encontrar por muy poco dinero (5€ aproximadamente).

La idea de este proyecto es dar un doble uso al gimbal Walkera, es decir, sin perder la posibilidad de su uso inicial (como estabilizador de cámara en un dron) poderlo usar también como estabilizador de una cámara pero de forma manual.
El reto era que el gimbal pudiera desacoplarse del proyecto fácilmente para poderse usar también para su uso inicial.

Un esquema de la posición de las piezas sería:
Las piezas de la imagen son arduino en caja de cerillas, tapa caja de cerillas forrada, tubo de PVC con lámina de aluminio y 2 pulsadores y un interruptor insertados, tapas de PVC y batería lipo de 3 celdas



Esquema eléctrico:

Los pulsadores van a las entradas 11 y 12 y la señal que va a la controladora sale del puerto 3.
El código arduino necesario para controlar el servo correspondiente del gimbal es:

#include <Servo.h>

Servo myservo; 
int pos = 100;

void setup() 
  myservo.attach(3);
  myservo.write(100);
  delay(1000);
  pinMode(12, INPUT_PULLUP);
  pinMode(11, INPUT_PULLUP);
}


void loop() 
{
  if(digitalRead(12)==LOW && pos<=140)
  {
    pos++;
    myservo.write(pos);
    delay(150);
  }
  if(digitalRead(11)==LOW && pos>72)
  {
    pos--;
    myservo.write(pos);
    delay(150);
  }
}




lunes, 8 de febrero de 2016

Fotografía digital


FOTOGRAFÍA

Vamos a imaginarnos la luz como compuestas de partículas pequeñísimas. A diferencia de la materia normal no son átomos sino que se llaman fotones. Una diferencia evidente entre los átomos y los fotones es que estos últimos están siempre moviéndose en línea recta a gran velocidad 300 000 000 m/s (velocidad grandísima) que son 1 080 000 000 Km/h. Estos fotones siempre van a esa velocidad y no se pueden ralentizar. Para nuestros propósitos será interesante comparar un flujo de fotones, es decir, luz normal con otro tipo de fluido por ejemplo agua.

SENSOR
El sensor de nuestra cámara es un dispositivo capaz de detectar la luz, se divide en millones de detectores individuales llamados pixeles, en nuestra comparativa podemos imaginárnoslo como  una bandeja dividida en muchos secciones (en realidad millones de secciones) que detectaran agua, para nuestra comparativa la detectaran por su masa. Cada sección será capaz de pesar el agua que le llegue.



Cada cajita es un pixel y puede detectar la cantidad de luz que le llegue. En nuestra comparación la cantidad de agua que le llega es medida en cada cajita. Es como si hubiera  una balanza en cada una.
La luz llega el sensor atreves del objetivo que la enfoca. Además existe el diafragma que nos regula la cantidad de luz que puede pasar el sensor. En nuestra comparativa seria como si pudiéramos abrir o cerrar la abertura que deja pasar el agua que podemos considerarla como una lluvia.




DIAFRAGMA


Cuanto mayor sea la abertura más cantidad de agua puede llegar a las cajitas. Debajo del diafragma estaría el objetivo en nuestro caso sería el que difundiría las gotitas de agua entre las distintas cajitas dependiendo de la imagen de agua del exterior.

OBTURADOR

Una manera de llenar las cajitas a diferente velocidad es variando la abertura pero otra manera es interponer un obturador, es decir una compuerta que pueda abrirse y cerrarse de manera que solo dejamos que pase agua durante un periodo de tiempo que regulamos. Esto mismo pasa con los fotones lumínicos.

SENSIBILIDAD

Para que la fotografía se pueda detectar es necesario un mínimo número de fotones por pixeles o una mínima cantidad de agua por cajita (sería la sensibilidad de la balanza de cada cajita). Este número lo da la sensibilidad del sensor y es fijo. Por lo además de tener muchos pixeles para tener mayor definición es también importante que la sensibilidad de cada pixel sea alta para que con pocos pixeles podremos tomar la imagen. La sensibilidad de los pixeles viene fijadas por el sensor de la cámara ( es por tanto fija para cada cámara) pero la podemos regular ficticiamente de la siguiente forma:
Si agrupamos, por ejemplo 4 pixeles en uno tendremos que la cantidad de fotones es aproximadamente 4 veces mayor (aproximadamente porque los cuatro pixeles no tiene que haber detectado igual número de fotones) y habrá superado la sensibilidad de nuestro sensor es decir podemos hacer más sensible nuestro sensor con pérdida de resolución como si tuviéramos menos pixeles.


PROBLEMAS CON OBTURADOR Y DIAFRAGMA. PROFUNDIDAD DE CAMPO

Podemos jugar con el diafragma y el obturador para obtener más luz. En principio lo lógico sería abrir al máximo nuestro diafragma y dejar el obturador abierto el mayor tiempo posible pero el problema es que hay contrapartidas negativas, veámoslas:
Si abrimos el obturador por mucho tiempo la imagen puede moverse, a no ser que sea una imagen estática y por  lo que si la imagen se mueve quedara movida.
Por tanto para imagen en alto movimiento debemos poner el obturador muy rápido y perder luz por lo que la imagen puede salir oscura o no salir si no llega al umbral de sensibilidad del sensor.
Entonces lo mejor será abrir cuanto más sea posible el diafragma. Esto sería la mejor solución si no fuera que aparece un efecto óptico indeseado. El enfoque de una imagen se realiza variando la distancia de las lentes al sensor, este enfoque dejara nítido una zona de la imagen a una distancia de la cámara con un rango más o menos de distancia , este rango se denomina profundidad de campo y resulta que si abrimos mucho el diafragma la profundidad de campo es muy pequeña y solo enfoca a una distancia muy concreta, si el diafragma es muy pequeño, con lo que entra menos luz al sensor, la profundidad de campo es mayor y la zona de nitidez se amplia y puede ser, para aberturas de diafragma muy pequeñas, muy grande. Si nos interesa que toda la escena este enfocada y hay elementos a varias distancias es necesario que el diafragma este muy cerrado por lo que debemos poner el obturador abierto más tiempo o usar mayor iluminación (con luz de sol de mediodía o usando medios artificiales como puede ser flash aunque sea de día)

    









lunes, 19 de octubre de 2015

viernes, 2 de octubre de 2015

¿Es la Tierra un planeta acuoso?

¿Tiene el planeta Tierra mucha agua?

El 71% de la superficie de la Tierra esta cubierta por los océanos, esto nos da la sensación de que la Tierra es un planeta con mucha agua.
Pero debemos tener presente que esa agua esta solo en la superficie en una capa muy fina. Para poder percatarnos de cuan fina es esta capa hagamos una pequeña comparación:

La profundidad media de los océanos en la Tierra es de 3370 m.

Profundidad media es de 3370 m.

El diámetro de la Tierra es de 12742 Km, es decir, 12742000 m que es muchísimo más que la profundidad de los océanos.

Diámetro de la Tierra es de 12742000 m.

Podemos calcular la proporción de la profundidad de los océanos comparada con el diámetro de todo el planeta:

Para hacer la comparación utilizaré un balón de fútbol que tiene unos 22 cm de diámetro, es decir, 220 mm..
Balón de fútbol de 22 cm de diámetro.

Para saber que espesor de agua debe cubrir un balón de fútbol para mantener la proporción de los océanos en el planeta Tierra debemos igualar las proporciones:



despejando el espesor obtenemos:



0,058 mm que equivale a 58 micrómetros. El pelo humano tiene  entre 50 y 70 micrómetros (milésimas de milímetro). Por lo  que el balón de fútbol debe estar recubierto solo de una capa, tan fina como el espesor de un cabello humano, de agua para ser proporcional a la cantidad de agua que tiene la Tierra.

El cabello humano tiene un espesor de 50 a 70 micrómetros.

Como conclusión es que si queremos tener la misma cantidad, proporcionalmente, de superficie liquida en nuestro balón de fútbol: ¡con un lametón tendremos la profundidad de los océanos!

La saliva que proporcionaría lamer nuestro balón de fútbol es proporcional a todo el agua de los océanos en el planeta Tierra

miércoles, 24 de octubre de 2012

Estación Orbital Espacial



Hay un error muy común sobre la estación espacial y es el siguiente:
Como la estación esta a mucha altura la gravedad apenas se nota y esa es la razón de que los astronautas se sientan ingrávidos.
Esto ya hemos explicamos que no es cierto: concretamente en la estación espacial orbital ( 390 Km de altura ) hay una gravedad del 10% menos que en el suelo, por tanto hay bastante gravedad.
La razón de ingravidez es que todos los objetos se mueven con la misma aceleración.
Pero este no es el contenido de mi artículo. Quiero comprobar si un efecto que nos dice la tercera ley de kepler es observado en la estación espacial.
Según la tercera ley de Kepler:

T2/R3 = constante

con T el periodo orbital
R el radio de la órbita

de esta ley se deduce que si aumentamos el radio de la órbita el periodo también debe de aumentar pero en mayor proporción ya que solo está elevado al cuadrado.
Por lo tanto si situamos dos objetos en la nave espacial uno en el suelo (más cercano a la Tierra) y otro en el techo (más alejado de la Tierra) los periodos no serian iguales y el objeto del techo, teóricamente con un periodo mayor debe ir desplazándose respecto del otro.
Calcularemos si en la órbita de la nave este efecto es apreciable.


Usaremos los siguientes datos:

Radio ecuatorial de la Tierra:    6378100 m
Radio de la órbita:                      400000 m
Masa de la Tierra:                     5,9736 x 1024
G :                                               6,67384 x 10-11 Nm2/kg2

Tendremos en consideración la fórmula para la fuerza gravitatoria y usaremos el hecho de que la órbita es circular (se puede hacer para órbitas elípticas pero los cálculos son bastantes más complejos y no se gana nada en la comprobación).

Fg=G (MTm)/r2
Fc =mV2/r

Igualando la fuerza gravitatoria a la centrípeta tenemos:
GMT/r2=v2/r è GMT/r2= ω 2r è  GMT/r3= ω 2


El espacio recorrido en un tiempo t es:
s = ω r t
Por lo tanto podemos hacer nuestros cálculos para un objeto en el suelo de la nave a 36 Km de altura y otro objeto en el techo en la vertical del anterior, distantes 2 metros uno del otro.
Calcularemos ω1, ω2 y después s1 y s2 y la diferencia será el desplazamiento relativo.
Tomaremos como t = 15 minutos.
ω1 = 0,001229142893595 rad/s
ω2 = 0,001229142318701 rad/s
de donde el  desfase
s1 - s2 = 1,106228343 m
El objeto del techo a retrocedido más de un metro respecto al objeto situado en el suelo.
Este hecho debe hacer que la estación orbital gire sobre su centro de gravedad a no ser que use sus motores para compensarlo.


viernes, 3 de febrero de 2012

Inodoro y Metano

El conocimiento en química es muy importante, te dirá cualquier químico, pero la mayoría de los mortales no le encontrara utilidad a conocimientos simples de química.
Un conocimiento práctico de química, no muy común, para la vida cotidiana es:


La flatulencia tiene un olor muy desagradable. Los principales constituyentes de la flatulencia son gases inodoros, que son, en orden de cantidad:
  • Nitrógeno (ingerido, 20% - 90%).
  • Hidrógeno (producido por unos microbios y consumido por otros, 0% - 50%).
  • Dióxido de carbono (producido por microbios aerobios o ingerido, 10% - 30%).
  • Metano (producido por microbios anaerobios, 0% - 10%).
  • Oxígeno (ingerido, 0% - 10%).
El intenso mal olor proviene de trazas de otros constituyentes producidos por la ruptura de proteínas:
  • Ácido butírico (olor a mantequilla rancia).
  • Sulfuro de hidrógeno (olor a huevos podridos).
El  Sulfuro de hidrógeno es un gas, más pesado que el aire, inflamable, incoloro, tóxico, y odorífero: su olor es el de materia orgánica en descomposición, como de huevos podridos. A pesar de ello, en el organismo humano desempeña funciones esenciales.

El sulfuro de hidrógeno huele a huevos podridos

De toda es información: Deducimos  que las flatulencias tiene dos compuestos inflamables: Metano (inodoro) y sulfuro de Hidrógeno que le da el olor característico.
Que estos gases sean inflamables no es nuevo. Conocemos muchas páginas web y videos graciosos en las que se explica o se ve a las flatulencias ardiendo. Dejando estas “fricadas”, la pregunta es:  ¿para que pueda servirme este conocimiento?.
El metano y el sulfuro de hidrógeno son inflamables

Veamos un caso cotidiano que a muchos nos ha podido ocurrir:
Estamos de visita en casa de un amigo, amiga, novio o novia y por cosas de la vida nos da un "apretón" y no podemos esperar y  disculpándonos vamos al servicio.
Nos alegramos del gran invento llamado inodoro que después de tirar de la cisterna, por medio de un inteligente sistema llamado sifón, no deja que los olores de los "excrementos" suban por las tuberías, ya que se encuentran con una pared de agua. Sin embargo tenemos el problema que algunos gases  no se fueron por el inodoro y permanecen. ¿Como hacemos para que desaparezcan rápidamente?.

El sifón esta en el interior del inodoro y es el responsable de que los olores de la alcantarilla no lleguen al exterior usando una barrera de agua.

Pues usamos el hecho de que los gases que dan el mal olor son inflamables y con un mechero encendido lo pasamos por la zona "contaminada" para que ardan los gases y desaparezca sensiblemente el olor. Posteriormente podemos salir del servicio sin el miedo de que entre un segundo usuario y descubra nuestro "secreto".

El mechero quemara el metano y el sulfuro de hidrógeno









miércoles, 4 de enero de 2012

Fotografía II


Unidades
Vamos a comentar qué unidades se utilizan para medir la apertura del diafragma, el tiempo de exposición y la sensibilidad de la película:


Apertura

Apertura se mide con el "número f".
Una explicación más detallada puedes encontrarla en http://www.dzoom.org.es/noticia-1480.html.
Una  tabla de apertura podría ser:

Figura parecida a la del anterior post.


La razón de que los números f no sean lineales es que se refieren al área de luz que dejan pasar y, por tanto, varían como la raíz cuadrada de 2.
En la siguiente tabla se muestran los números f desde una apertura máxima a una mínima en pasos en los que la superficie de apertura se reduce a la mitad y, por tanto, también se reduce a la mitad la cantidad de luz que pasa por el diafragma.

f/1.00000 Máxima
f/1.41421 Mitad luminosidad que el anterior
f/2.00000 Mitad luminosidad que el anterior
f/2.82842 Mitad luminosidad que el anterior
f/4.00000 Mitad luminosidad que el anterior
f/5.65685 Mitad luminosidad que el anterior
f/8.00000 Mitad luminosidad que el anterior
f/11.31370 Mitad luminosidad que el anterior
f/16.00000 Mitad luminosidad que el anterior
f/22.62741 Mitad luminosidad que el anterior
f/32.00000 Mínima

Obturador

El tiempo de exposición se mide en segundos o fracciones de segundo. Si decimos exposición 8’’  queremos decir 8 segundos de exposición y si decimos 500 queremos decir que el obturador dejará pasar la luz durante un tiempo de 1/500 segundos.
Una tabla típica puede ser la siguiente:

Valor
Tiempo de exposición
B
mientras se mantiene pulsado el disparador
8’’
 8 s
4’’
4 s
2’’
2 s
1’’
1 s
2
½ s
4
¼ s
8
1/8 s
15
1/15 s
30
1/30 s
60
1/60 s
125
1/125 s
500
1/500 s
1000
1/1000 s

Vemos en la tabla que he puesto exposiciones en las que la duración de la exposición se reduce a la mitad y por tanto también se reduce a la mitad la cantidad de luz que llega al sensor.
Podemos  reducir a la mitad la apertura del diafragma y aumentar en el doble el tiempo de exposición y la luz que llega al sensor será la misma.

Sensibilidad
La sensibilidad de una película se mide mediante la norma ISO

Va desde 100 (en las analógicas podía empezar en 25, pero no así en la digitales) y va subiendo geométricamente es decir 200, 400, 800, 1600 y 3200 (que suele ser la máxima sensibilidad).
Si partimos de una película de 100 ISO una de 200 ISO tendrá justamente el doble de sensibilidad, lo que quiere decir que necesita solo la mitad de luz para obtener la imagen. Vemos pues que podemos disminuir la exposición a la mitad, y si subimos la sensibilidad del película al doble tendremos la fotografía (teóricamente)  igualmente expuesta.

Tenemos pues tres valores para regular la luz que recibe el sensor. Cada una de ellas tiene unas características como ya vimos en el post anterior. Debemos jugar con ellas para encontrar la que mejor se adapte al tipo de fotografía que queremos hacer.