Diri - iedarbinātais hēlija balons: 6 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:58

Šajā pamācībā es jums pastāstīšu, kā izveidot autonomu hēlija balonu, kas dokumentē telpu. Ieskaties video:

Balons un korpuss ir pašizveidots, elektronika sastāv no arduino pro mini, trim motoriem ar butaforijām, ultraskaņas sensoriem šķēršļu noteikšanai, žiroskopam stabilizācijai un GoPro kamerai attēlu/video uzņemšanai.

Šie ir soļi:

1. Iegūstiet materiālus

2. Izveidojiet balonu

3. Izveidojiet korpusu elektronikai un piestipriniet to pie balona

4. Pievienojiet elektroniku

5. Kods!

6. Daži izaicinājumi, strādājot ar hēlija baloniem

Šo pamācību pamatā ir Diānas Nowakkas (https://openlab.ncl.ac.uk/people/diana/ - [email protected]) un Deivida Kirka (https://openlab.ncl) pētniecības projekts..ac.uk/people/ndk37/ - [email protected]) - publicēts 2015. gada Ubicomp konferencē (https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2750858.2805825&coll=DL&dl=ACM). Īpašs paldies jāsaka Nilsam Hammerlai (https://openlab.ncl.ac.uk/people/nnh25/ - [email protected]) par palīdzību.

Ja jums ir kādi jautājumi vai atsauksmes, lūdzu, rakstiet mums pa e -pastu!

1. solis: materiāli

Materiāli balonam

2 x Mylar segas (meklējiet "mylar glābšanas sega", jābūt viegli atrodamai, un tā maksā tikai dažas mārciņas)

1 x Mylar balons

Rīki

1 x matu taisnotājs (vismaz 200 ° C)

Korpusam

2 x Balsa koka sloksnes

lāzera griezējs vai veidojošs skalpelis

1 koka dībelis apm. 50 cm garums (motoru piestiprināšanai)

Kaut kāda līme, man ļoti patīk Epoksīds

Elektroniskie komponenti

Arduino pro mini (es domāju, ka tas varētu būt arī nano vai kaut kas tikpat mazs)

2 x H-tilti

3 x motori ar balstiem (piemēram, no maziem kvadrokopteriem)

GoPro Hero (ideālā gadījumā ir pieejams WiFi)

Gyro + akselerometrs - ITG3200/ADXL345 (es saņēmu šo:

3 x ultraskaņas sensori - ultraskaņas diapazona meklētājs - LV -MaxSonar -EZ0 (šis ir labs

2. darbība. Balona izgatavošana

Balona izgatavošana

Atkarībā no tā, cik daudz priekšmetu vēlaties pievienot balonam, jums rūpīgi jāizvēlas balona izmērs. Tā kā balonus, kuru izmērs pārsniedz 90 cm (~ 30 collas), ir grūti iegūt, es nolēmu izgatavot savu no Mylar. Jūs varat izvēlēties jebkuru formu, kuru vēlaties, bet es rēķinājos, ka lodveida balons pagriezīsies vieglāk. Balons ar diametru 130 cm var pārvadāt aptuveni 360 g.

NB! Cik daudz hēlija balona var pārvadāt, ir atkarīgs arī no jūsu atrašanās vietas augstuma (jūras līmeņa), jo hēlija pacelšanas spējas ir atkarīgas no tā blīvuma un gaisa blīvuma.

Ko darīt:

Paņemiet divas Mylar segas loksnes un izgrieziet no tām 130 cm (~ 51 collas) apli.

Sildot mylar, tas kļūst ļoti trausls un plāns. Tāpēc robežai mēs izmantosim papildu biezu mylar no parastā mylar balona.

Izgrieziet mazās sloksnes apmēram 5 cm x 10 cm (2 collas x 4 collas) no sava biezā Mylar balona. Ideālā gadījumā tiem vajadzētu būt nedaudz platākiem nekā jūsu gludināšanas gludeklis.

Ielieciet abus apļus viens otram, aptiniet biezās sloksnes ap malu un saspiediet tās kopā ar matu taisnotāju. Parasti jau pēc 5 sekundēm Mylar kūst. Es saspiedu matu taisnotāju ar gumijas joslu un atstāju to šādā stāvoklī 30-60 sekundes. Tādā veidā jūs varat būt pilnīgi pārliecināts, ka Mylar kūst visur un nav tukšu vietu. Izbaudiet šo procedūru visā balona apkārtmērā (tas aizņem aptuveni uz visiem laikiem), izņemot vienu sadaļu, kur jāatstāj atstarpe, lai varētu aizpildīt balonu. Tā kā jūs patiešām nevēlaties, lai balonam būtu vienkārša atvere, jums jāizmanto biezās mylar aploksnes atvere, kurai ir vienvirziena atvere, kas viegli ļauj aizpildīt.

Tagad esat pabeidzis aploksni!

Nākamā viltīgā lieta būs apvalks. Ieteicamākais materiāls ir balsa koks, jo tam ir mazs svars.

3. darbība: lietas izveidošana

Balsa koks ir ideāls materiāls apvalkam, jo tas izskatās jauki un ir ļoti viegls! Tomēr tam ir viens trūkums, tas nav īpaši izturīgs. Man izdevās nesabojāt pārāk daudz lietu, tas ir diezgan uzticams, tikai vajag mazliet piesardzīgi. Vienkāršākais veids, kā rīkoties ar balzu, ir to sagriezt ar skalpeli.

Vienkārši esiet radošs un redziet, kas jums patīk! Es eksperimentēju ar daudzām dažādām formām, un dzīvās eņģes izskatās ļoti foršas (sk. kamēr jūs varat ievietot visu iekšā un piestiprināt dībeli motoriem.

Es nolēmu saliekt balsa koka sloksni uz loka. To var izdarīt, paņemot lielu apaļu bļodu ar svaigi vārītu ūdeni un lēnām saliekot sloksni tā iekšpusē. Ja virsū uzliekat smagu priekšmetu, piemēram, krūzi, un atstājat to uz 1-2 stundām ūdenī, balzai vajadzētu labi saliekties. kad tas ir saliekts, izņemiet to un ļaujiet nožūt (Atvainojiet, ka man nav neviena attēla, es, iespējams, biju pārāk slinks, lai to uzņemtu). Izgrieziet divus puslokas no balsa koka malām.

Jūs varat vienkārši pielīmēt dībeli pie korpusa ar epoksīdu. Pārliecinieties, vai motori ir vērsti uz priekšu, lai tie būtu visspēcīgākie. Augšup/lejup motoram kārbas apakšā izveidojiet divus mazus caurumus, piestipriniet motoru pie diviem tapām un izbīdiet tos caurumiem. Pievienojot citu plāksni un ievietojot to caurumā, tā kļūst daudz stabilāka (skatiet attēlu ar elektroniku).

4. solis: elektronika

Sastāvdaļas

Es domāju, ka būtu forši, ja būtu balons, kas uzņem attēlus un video. Es arī gribēju šķēršļu noteikšanu un stabilizāciju.

Tāpēc es pievienoju trīs ultraskaņas sensorus (1); divi, lai atklātu visu priekšā un pa labi, un viens, lai izmērītu attālumu līdz griestiem. Man nav bijušas problēmas ar traucējumiem (lai gan tas ir minēts datu lapā, tad jums ir jāizmanto ķēdēšana, skatiet https://www.maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf Vienīgais, kas bija svarīgi sensoriem jābūt pietiekami atšķirīgiem, konusi nedrīkst pārklāties, jo no sensoriem iznākošais hidrolokators traucē viens otru.

Žiroskops (2) stabilizē kustību pēc pagrieziena. Svarīgi ir (atšķirībā no attēlā redzamā, kur viss ir iemests korpusā), ka jūs izvēlējāties vienu asi (manā gadījumā tā bija Z) un pēc iespējas vairāk izlīdziniet to, lai tā būtu paralēla zemei. Tādējādi, pagriežot balonu, žiroskopa mērījumi mainīsies tikai uz Z vērtību. Acīmredzot jūs varat izmantot kādu izdomātu matemātiku citādi, bet man tas lieliski noderēja. Es vienkārši piestiprināju sensoru pie balsa koka dēļa, un ar to jau bija pietiekami, lai tas darbotos.

GoPro (3) ir lieliski piemērots attēlu attālai inicializēšanai, un visbeidzot H-tilti (L293D) motoriem un rekvizītiem (4). H-Bridge barošanas līnijām jābūt savienotām tieši ar akumulatoru, nepārsniedziet arduino, jo motori rada lielu troksni! Tas var padarīt sensoru rādījumus nelietojamus. Tomēr atcerieties savienot H-tiltu zemi ar arino. Turklāt H-tiltiem jābūt savienotiem ar PMW tapām, lai tie darbotos pareizi.

Ja esat drosmīgs, varat atdalīt Mini-USB kabeli un pievienot GoPro, izmantojot USB savienotāju, savai ķēdei, savienojot + ar VCC savā adruino un zemē. Tādā veidā jūs varat izņemt GoPro akumulatoru un ietaupīt diezgan daudz svara! Tomēr tas samazinās darbības laiku. Tā kā gaisa balonam nav nepieciešama akumulatora jauda, lai turētos gaisā, akumulators (3,7 V, 1000 mAh ir labs) ilgst aptuveni 2 stundas, ik pa laikam uzņemot attēlus. Dīvaini, ka vienas un tās pašas baterijas no dažādiem uzņēmumiem var būt dažāda svara, tāpēc mēģiniet iegūt vienu ar pēc iespējas vairāk mAh, bet kas ir arī vieglākais.

Savienot (komponents -> Arduino)

Ultraskaņas sensori

Jauda+zemējums -> Arduino VCC un Ground

BW -> A0, A1, A3 (neatceros, kāpēc es izlaidu A2, iespējams, nav iemesla)

Žiroskops+akselerometrs

Jauda+zeme -> Arduino VCC un Ground

SDA (piespraude virs GND) -> Arduino SDA (A4)

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

H-tilts

4., 5., 12., 13. tapa -> Arduino GND

1., 8., 9., 16. tapa -> Arduino RAW

2. tapa -> Arduino 11. tapa

3. tapa -> Motors 1.a

6. tapa -> Motors 1.b

7. tapa -> Arduino tapa 10

(tas pats attiecas uz otru H-tiltu ar motoru 2+3)

Tālāk kods!

5. solis: programmēšana

Ātra pārskatīšana

UZSTĀDĪT

Inicializējiet visus PIN un sensorus

LOOP

• Pirmkārt, ja balons kādu laiku nekustējās, tas veic kustību uz priekšu (neviena kustība nav garlaicīga),

  randommove = 1, pārbaudīs to cilpas beigās

• Pēc tam pārbaudiet, vai augstums joprojām ir kārtībā (KeepHeight ()) un, iespējams, iet uz augšu vai uz leju, es to iestatīju uz 1 m zem griestiem
• Ja kaut kas ir tuvāk par 150 cm, nekā tas ir šķērslis, no kura jāizvairās, tad inicializējiet pagriezienu
• ja abi sensori kaut ko atklāj priekšpusē, balonam jādodas atpakaļ
• pēc pagriešanās, lai izvairītos no dreifēšanas, veiciet pretdarbību ar motoriem, lai saglabātu orientāciju un vairs negrieztos
• Visbeidzot izpildiet kustību uz priekšu un izmantojiet žiroskopu, lai lidotu taisni, lidojot 5 sekundes

Esmu diezgan pārliecināts, ka ir labāki veidi, kā šīs lietas sasniegt, ja jums ir ieteikums, lūdzu, dariet man to zināmu!

6. darbība. Noslēguma piezīmes

Šeit ir dažas lietas, kas jums jāzina par hēlija baloniem

IZAICINĀJUMI, STRĀDĀJOT AR HĒLIJA BALONIEM

Lai gan es mīlu savu Diris, hēlija baloni nebūt nav perfekti. Pirmais izaicinājums ir iegūt balonu, kura izmērs ir atbilstošs visu komponentu pacelšanai. Balona tilpums nosaka, cik daudz hēlija tas var saturēt, kas ir proporcionāls augšupvērstajam spēkam. Tas ievērojami ierobežo sastāvdaļu izvēli. Lielākais ierobežojums ir akumulators; jo vieglāks, jo īsāks tas kalpos. Lai varētu pārvadāt vismaz mikrokontrolleru, akumulatoru un dažus motorus, hēlija balonam ir nepieciešams vismaz 90 cm diametrs.

Otrkārt, baloni, kas piepildīti ar hēliju, ir ļoti jutīgi pret gaisa plūsmas un temperatūras izmaiņām telpā. Tā kā hēlija baloni vienmēr dreifē (t.i., nav iespējas būt pilnīgi nekustīgiem), tos spēcīgi ietekmē gaisa plūsmas un caurvējš. Man nav pārāk labas pieredzes ar balonu izmantošanu telpās ar gaisa kondicionētāju.

Treškārt, tā kā hēlija balona pārvietošana sastāv no inerces maiņas, iedarbinot dzenskrūves, lai radītu vilci, starp kustības inicializāciju un faktisko pozīcijas maiņu paiet dažas sekundes. Tā rezultātā balons nevar tik labi reaģēt uz ārējām ietekmēm, un ir arī ļoti grūti ātri izvairīties no šķēršļiem.

Visbeidzot, tā kā hēlijs ir vieglāks par gaisu, tas lēnām izplūst no jebkura veida apvalka. Tā rezultātā balons ir jāuzpilda katru dienu vai katru otro dienu atkarībā no tā, cik izturīgs ir korpuss. Var būt arī diezgan grūti piepildīt balonu ar pareizo hēlija daudzumu, lai tas pilnībā peldētu, t.i., nenokristu vai nepaaugstinātos. Ieteicams piepildīt balonu, lai tas būtu pārāk viegls, un līdzsvarot to ar papildu svaru, kuru var viegli noņemt.