Diri - aktiviran helijev balon: 6 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:08

V tem navodilu vas bom popeljal skozi postopek ustvarjanja avtonomnega balona s helijem, ki dokumentira prostor. Oglejte si video:

Balon in ohišje sta izdelana sami, elektronika vključuje arduino pro mini, tri motorje z rekviziti, ultrazvočne senzorje za zaznavanje ovir, žiroskop za stabilizacijo in kamero GoPro za fotografiranje/video posnetke.

To so koraki:

1. Pridobite materiale

2. Ustvarite balon

3. Naredite etui za elektroniko in ga pritrdite na balon

4. Dodajte elektroniko

5. Koda!

6. Nekaj izzivov pri delu s helijevimi baloni

Ta navodila temeljijo na raziskovalnem projektu Diane Nowacka (https://openlab.ncl.ac.uk/people/diana/ - [email protected]) in Davida Kirka (https://openlab.ncl.ac.uk/people/ndk37/ - [email protected]) - objavljeno na konferenci Ubicomp 2015 (https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2750858.2805825&coll=DL&dl=ACM). Posebna zahvala gre Nilsu Hammerli (https://openlab.ncl.ac.uk/people/nnh25/ - [email protected]) za njegovo pomoč.

Če imate kakršna koli vprašanja ali povratne informacije, nam pišite po e -pošti!

1. korak: Materiali

Materiali za izdelavo balona

2 x Mylar odeje (iskanje za "mylar odejo za reševanje", najti bi bilo enostavno in stane le nekaj funtov)

1 x Mylar balon

Orodja

1 x likalnik za lase (najmanj 200 ° C)

Za ohišje

2 x leseni trakovi Balsa

laserski rezalnik ali izdelan skalpel

1 leseni moznik ca. Dolžina 50 cm (za pritrditev motorjev)

Nekaj lepila, zelo mi je všeč epoksi

Elektronske komponente

Arduino pro mini (lahko bi bil tudi nano ali nekaj podobnega majhnega)

2 x H-mostovi

3 x motorji z rekviziti (npr. Iz malih kvadrokopterjev)

GoPro Hero (idealno zmožen WiFi)

Girometer + merilnik pospeška - ITG3200/ADXL345 (dobil sem tega:

3 x ultrazvočni senzorji - ultrazvočni daljinomer - LV -MaxSonar -EZ0 (ta dober

2. korak: Izdelava balona

Izdelava balona

Odvisno od tega, koliko stvari želite pritrditi na balon, morate skrbno izbrati velikost balona. Ker je balonov, velikih 90 cm (~ 30 palcev), težko dobiti, sem se odločil, da si iz Mylarja naredim svojega. Izberete lahko katero koli obliko, ki jo želite, vendar sem računala, da se bo sferični balon lažje obračal. Balon s premerom 130 cm lahko nosi okoli 360 g.

Opomba Koliko lahko nosi helijev balon, je odvisno tudi od nadmorske višine vaše lokacije (nadmorske višine), saj so dvižne zmogljivosti helija odvisne od njegove lastne gostote in gostote zraka.

Kaj storiti:

Vzemite dva lista Mylar odeje in iz vsakega izrežite krog 130 cm (~ 51 palcev).

Zaradi segrevanja mylarja je zelo krhek in tanek. Zato bomo za obrobo uporabili dodatni, debel mylar iz običajnega balona mylar.

Iz debelega balona Mylar izrežite majhne trakove, približno 5 cm x 10 cm (2 palca x 4 palca). V idealnem primeru bi morali biti nekoliko širši od vašega likalnika za ravnanje.

Dva kroga položite drug na drugega, debele trakove ovijte okoli obrobe in jih stisnite skupaj z likalnikom za lase. Običajno se Mylar že po 5 sekundah stopi. Ravnalnik za lase sem stisnil z gumijastim trakom in ga pustil v tem stanju 30-60 sekund. Na ta način ste lahko prepričani, da se Mylar povsod topi in ni nobenih vrzeli. Uživajte v tem postopku za celoten obseg balona (to traja približno večno), razen enega dela, kjer morate pustiti vrzel, da lahko napolnite balon. Ker v resnici ne želite imeti navadne odprtine za balon, uporabite odprtino debele ovojnice iz milarja, ki ima enosmerno odprtino, ki omogoča enostavno polnjenje.

Zdaj ste končali s kuverto!

Naslednja zvijača bo ohišje. Najbolj priporočljiv material je les balsa zaradi majhne teže.

3. korak: Utemeljitev

Les Balsa je popoln material za ohišje, saj izgleda lepo in je zelo zelo lahek! To pa ima eno pomanjkljivost, ni zelo robustno. Uspelo mi je, da ne zlomim preveč primerov, je precej zanesljiv, potrebuje le malo previdnosti. Najlažji način rokovanja z balso je, da jo razrežete s skalpelom.

Bodite ustvarjalni in poglejte, kaj vam je všeč! Eksperimentiral sem z mnogimi različnimi oblikami in živi tečaji so videti zelo kul (glej https://www.instructables.com/id/Laser-cut-enclosu… Lahko pa greš tudi po standardni škatli, v resnici ni pomembno, dokler lahko vse postavite vanjo in pritrdite moznik za motorje.

Odločil sem se, da trak balsa lesa upognem v lok. To lahko storite tako, da vzamete veliko okroglo skledo sveže kuhane vode in v njej počasi upognete trak. Če na vrh postavite težek predmet, kot je skodelica, ga pustite 1-2 uri v vodi, se mora balza lepo upogniti. ko se upogne, ga vzemite ven in pustite, da se posuši (žal mi je, da tega nimam, verjetno sem bil preveč len, da bi jih naredil). Iz balsa lesa za stranice izrežite dva polkroga.

Moznik lahko le prilepite na ohišje z epoksidom. Prepričajte se, da so motorji obrnjeni spredaj, tako so najmočnejši. Za motor gor/dol naredite dve majhni luknji na dnu škatle, pritrdite motor na dva moznika in ju vstavite skozi luknje. Če dodate še eno ploščo in jo prestavite, postane veliko bolj stabilna (glejte sliko z elektroniko).

4. korak: Elektronika

Sestavine

Mislil sem, da bi bilo kul imeti balon, ki fotografira in snema videoposnetke. Želel sem tudi nekaj odkrivanja ovir in stabilizacijo.

Zato sem dodal tri ultrazvočne senzorje (1); dve za odkrivanje vsega spredaj levo in desno in ena za merjenje razdalje do stropa. Nisem imel težav z motnjami (čeprav je omenjeno v podatkovnem listu, potem morate uporabiti veriženje, glejte https://www.maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf Edino pomembno je bilo, da senzorji morajo biti dovolj narazen, stožci se ne smejo prekrivati, saj sonarji, ki prihajajo iz senzorjev, medsebojno vplivajo. Zaradi tega senzor zazna oviro, čeprav je v resnici le še en senzor, ki sproži zvok, da opravi svoje delo.

Žiroskop (2) stabilizira gibanje po obračanju. Pomembno je (za razliko od prikazanega na sliki, kjer je vse vrženo v ohišje), da ste izbrali eno os (v mojem primeru je bila to Z) in jo čim bolj poravnali, tako da je vzporedna s tlemi. Tako bo rotacija balona povzročila spremembo merjenja žiroskopa samo na vrednosti Z. Očitno lahko drugače uporabite kakšno domišljijsko matematiko, vendar se mi je to odlično obneslo. Senzor sem le prilepila na leseno ploščo balsa in to je bilo že dovolj, da je delovalo.

GoPro (3) je odličen za daljinsko inicializiranje slik in končno H-Bridges (L293D) za motorje+rekvizite (4). Napajalni vodi H-Bridge morajo biti priključeni neposredno na baterijo, ne prečkajte arduina, ker motorji povzročajo veliko hrupa! Tako lahko odčitki senzorjev postanejo neuporabni. Vendar ne pozabite povezati tal H-mostov z arduinom. Poleg tega morajo biti H-mostovi priključeni na zatiče PMW, da delujejo pravilno.

Če ste pogumni, lahko ločite kabel Mini-USB in dodate GoPro prek priključka USB v svoje vezje tako, da povežete + z VCC na vašem adruinu in na tleh. Tako lahko vzamete baterijo GoPro in prihranite kar nekaj teže! To pa bo skrajšalo čas delovanja. Ker balon ne potrebuje baterije, da ostane v zraku, baterija (3,7 V, 1000 mAh je dobra) zdrži približno 2 uri z občasnim fotografiranjem. Nenavadno imajo lahko iste baterije različnih podjetij različne teže, zato jih poskusite dobiti s čim več mAh, ki pa je tudi najlažja.

Poveži (komponenta -> Arduino)

Ultrazvočni senzorji

Napajanje+ozemljitev -> Arduino VCC in ozemljitev

BW -> A0, A1, A3 (ne spomnim se, zakaj sem preskočil A2, verjetno brez razloga)

Žiroskop+merilnik pospeška

Napajanje+ozemljitev -> Arduino VCC in ozemljitev

SDA (Pin over GND) -> Arduino SDA (A4)

SCL (Pin nad SDA) -> Arduino SCL (A5)

H-most

Pin 4, 5, 12, 13 -> Arduino GND

Pin 1, 8, 9, 16 -> Arduino RAW

Pin 2 -> Arduino Pin 11

Pin 3 -> Motor 1.a

Pin 6 -> Motor 1.b

Pin 7 -> Arduino Pin 10

(enako velja za drugi H-most z motorjem 2+3)

Sledi koda!

5. korak: Programiranje

Hiter sprehod

NASTAVITI

Inicializirajte vse kode PIN in senzorje

LOOP

• Prvič, če se balon nekaj časa ni premikal, se premika naprej (nobeno gibanje ni dolgočasno),

  randommove = 1, bo to preveril na koncu zanke

• Nato preverite, ali je višina še vedno v redu (KeepHeight ()) in se lahko dvigne ali zniža, nastavil sem jo na 1 m pod stropom
• Če je kaj bližje od 150 cm, se temu izognite, zato začnite obračati
• če oba senzorja zaznata nekaj spredaj, se balon vrne nazaj
• po obračanju, da bi se izognili drsenju, protiutež z motorji ohrani orientacijo in se ne vrti več
• Končno izvedite premik naprej in z žiroskopom držite naravnost med letenjem 5 sekund

Prepričan sem, da obstajajo boljši načini za dosego teh stvari. Če imate predlog, mi to sporočite!

Korak 6: Končne opombe

Tukaj je nekaj stvari, ki jih morate vedeti o helijevih balonih

IZZIVI PRI DELU S HELIJEVIMI BALONI

Čeprav imam rad svojega Dirisa, baloni s helijem še zdaleč niso popolni. Prvi izziv je pridobiti balon, ki ima pravo velikost, da dvigne vse komponente. Prostornina balona določa, koliko helija lahko zadrži, kar je sorazmerno s silo navzgor. To močno omejuje izbiro sestavnih delov. Največja omejitev je baterija; lažji kot je, krajši bo. Če želite nositi vsaj mikrokrmilnik, baterijo in nekaj motorjev, mora helijev balon imeti premer najmanj 90 cm.

Drugič, baloni, napolnjeni s helijem, so zelo občutljivi na kakršen koli pretok zraka in temperaturne spremembe v prostoru. Ker se baloni s helijem vedno premikajo (torej ni mogoče biti popolnoma miren), nanje močno vplivajo zračni tokovi in prepihi. Nimam dobrih izkušenj z uporabo balonov v klimatiziranih prostorih.

Tretjič, ker premik helijevega balona obsega spreminjanje vztrajnosti z aktiviranjem propelerjev za ustvarjanje potiska, med začetkom gibanja in dejansko spremembo položaja mine nekaj sekund. Zaradi tega se balon ne more tako dobro odzvati na zunanje vplive, prav tako pa je zelo težko hitro izogniti oviram.

Nazadnje, ker je helij lažji od zraka, počasi uhaja iz kakršnega koli ohišja. Posledično je treba balon napolniti vsak dan ali vsak drugi dan, odvisno od tega, kako je ohišje neprepustno za zrak. Prav tako je lahko precej zahtevno napolniti balon s pravo količino helija, da bo popolnoma plaval, torej ne padati in ne naraščati v višino. Priporočljivo je, da balon napolnite tako, da je preveč lahek in ga uravnotežite z dodatno težo, ki jo je mogoče zlahka znova odstraniti.