Diri - aktiveeritud heeliumiballoon: 6 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:50

Selles juhendis juhendan teid ruumi dokumenteeriva autonoomse heeliumiballooni loomise protsessis. Vaadake videot:

Õhupall ja korpus on isetehtud, elektroonika koosneb arduino pro minist, kolmest rekvisiitidega mootorist, ultraheli anduritest takistuste tuvastamiseks, güroskoobist stabiliseerimiseks ja GoPro kaameraga piltide/videote tegemiseks.

Need on sammud:

1. Hankige materjalid

2. Loo õhupall

3. Tehke elektroonika jaoks ümbris ja kinnitage see õhupalli külge

4. Lisage elektroonika

5. Kood!

6. Mõned väljakutsed heeliumi õhupallidega töötamisel

See juhend sisaldab Diana Nowacka (https://openlab.ncl.ac.uk/people/diana/ - [email protected]) ja David Kirki (https://openlab.ncl) uurimisprojekti.ac.uk/people/ndk37/ - [email protected]) - avaldatud Ubicompi konverentsil 2015 (https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2750858.2805825&coll=DL&dl=ACM). Eriline tänu kuulub Nils Hammerlale (https://openlab.ncl.ac.uk/people/nnh25/ - [email protected]) abi eest.

Küsimuste või tagasiside korral saatke meile julgelt e -kiri!

Samm: materjalid

Materjalid õhupalli jaoks

2 x Mylari tekki (otsige sõna "mylar päästetekk", see peaks olema kergesti leitav ja maksab vaid paar naela)

1 x Mylari pall

Tööriistad

1 x juuste sirgendaja (vähemalt 200 ° C)

Korpuse jaoks

2 x Balsa puidust ribad

laserlõikur või meisterdav skalpell

1 puidust tüübel ca. Pikkus 50 cm (mootorite kinnitamiseks)

Natuke liimi, mulle väga meeldib Epoxy

Elektroonilised komponendid

Arduino pro mini (ma arvan, et see võib olla ka nano või midagi sama väikest)

2 x H-silda

3 x rekvisiitidega mootoreid (nt väikestest nelikopteritest)

GoPro Hero (ideaalis WiFi -toega)

Gyro + kiirendusmõõtur - ITG3200/ADXL345 (sain selle:

3 x ultraheliandurit - ultraheli ulatuse leidja - LV -MaxSonar -EZ0 (see üks hea

2. samm: õhupalli valmistamine

Õhupalli valmistamine

Sõltuvalt sellest, kui palju asju soovite õhupalli külge kinnitada, peate hoolikalt valima õhupalli suuruse. Kuna üle 90 cm (~ 30 tolli) suuruseid õhupalle on raske hankida, otsustasin Mylarist oma teha. Saate valida mis tahes kuju, mida soovite, kuid ma arvasin, et kerakujuline õhupall muutub kergemaks. 130 cm läbimõõduga õhupall võib kanda umbes 360 g.

NB! Kui palju heeliumiballooni saab kanda, sõltub ka teie asukoha kõrgusest (merepinnast), sest heeliumi tõstevõime sõltub tema enda tihedusest ja õhu tihedusest.

Mida teha:

Võtke kaks Mylar Blanket lehte ja lõigake mõlemast 130 cm (~ 51 tolli) ring.

Mylari kuumutamine muudab selle väga habras ja õhukeseks. Seetõttu kasutame piiri jaoks tavalise mülari õhupalli täiendavat paksu mülarit.

Lõika paksust Mylari õhupallist välja umbes 5 cm x 10 cm (2 tolli x 4 tolli) ribad. Ideaalis peaksid need olema sirgendusraudast veidi laiemad.

Pange kaks ringi üksteise peale, keerake paksud ribad ümber ääre ja suruge need koos juuksesirgendajaga kokku. Tavaliselt sulab Mylar juba 5 sekundi pärast. Klammerdasin juuksesirgendaja kummipaelaga kinni ja lasin sellises olekus 30-60 sekundit. Sel moel võite olla üsna kindel, et Mylar sulab üleni ja tühikuid pole. Nautige seda protseduuri kogu õhupalli ümbermõõdu ulatuses (see võtab aega umbes igavesti), välja arvatud üks lõik, kus õhupalli täitmiseks peate jätma tühiku. Kuna te ei soovi õhupallile tavalist ava, peaksite kasutama paksu mylari ümbriku ava, millel on ühesuunaline ava, mis võimaldab hõlpsasti täita.

Nüüd olete oma ümbrikuga valmis!

Järgmine kaval asi on ümbris. Kõige soovitatavam materjal on balsa puit, kuna see on kerge.

3. samm: kohtuasja tegemine

Balsa puit on ideaalne materjal ümbrise jaoks, kuna see näeb kena välja ja on väga kerge! Sellega kaasneb aga üks puudus, see pole eriti vastupidav. Mul õnnestus mitte liiga palju juhtumeid murda, see on üsna usaldusväärne, vajab lihtsalt natuke ettevaatust. Lihtsaim viis balsa käsitsemiseks on selle lõikamine skalpelliga.

Ole lihtsalt loominguline ja vaata, mis sulle meeldib! Katsetasin paljude erinevate kujunditega ja elavad hinged näevad väga lahedad välja (vt https://www.instructables.com/id/Laser-cut-enclosu… Võite ka lihtsalt standardkasti järgi minna, see pole tegelikult oluline, niikaua kui saate kõik sisse panna ja mootorite tüübli kinnitada.

Otsustasin balsa puitriba kaareks painutada. Seda saate teha, võttes suure ümmarguse kausi värskelt keedetud veega ja painutades riba aeglaselt selle sees. Kui panete raske eseme nagu kruus peale ja jätate selle 1-2 tunniks vette, peaks balsa kenasti painduma. kui see on painutatud, võtke see välja ja laske kuivada (vabandust, et mul sellest pilte pole, olin ilmselt liiga laisk, et neid teha). Lõika balsa puidust välja kaks poolringi külgede jaoks.

Võite lihtsalt tüübli korpuse külge liimida epoksüga. Veenduge, et mootorid on suunatud ettepoole, nii et need on kõige tugevamad. Üles/alla mootori jaoks tehke karbi põhja kaks väikest auku, kinnitage mootor kahe tüübli külge ja pange need läbi aukude. Teise plaadi lisamine ja selle läbimine muudab selle palju stabiilsemaks (vt pilti elektroonikaga).

4. samm: elektroonika

Komponendid

Mõtlesin, et oleks lahe omada õhupalli, mis pildistab ja videoid teeb. Tahtsin ka takistuste avastamist ja stabiliseerimist.

Seetõttu lisasin kolm ultraheliandurit (1); kaks, et avastada kõik ees vasakul ja paremal ja üks mõõta kaugust laeni. Mul ei ole häiretega probleeme olnud (kuigi see on andmelehel mainitud, peate kasutama ketitamist, vt https://www.maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf Ainus oluline asi oli see, et andurid peavad olema piisavalt teineteisest eemal, koonused ei tohi kattuda, kuna anduritest tulev sonar segab üksteist. See paneb anduri tuvastama takistuse, kuigi tegelikult on see lihtsalt teine anduri valjuhääl, mis teeb oma töö.

Güroskoop (2) stabiliseerib liikumise pärast pööramist. Tähtis on (erinevalt pildil näidatust, kus kõik on lihtsalt korpusesse visatud), et valisite ühe telje (minu puhul oli see Z) ja joondate selle nii palju kui võimalik, et see oleks maapinnaga paralleelne. Seega põhjustab ballooni pöörlemine güroskoobi mõõtmist ainult Z-väärtusel. Ilmselgelt saate muidu kasutada mõnda uhket matemaatikat, kuid see töötas minu jaoks suurepäraselt. Ma lihtsalt kleepisin anduri balsa puitplaadi külge ja sellest juba piisas, et see tööle hakkaks.

GoPro (3) sobib suurepäraselt piltide initsialiseerimiseks eemalt ja lõpuks mootorite+rekvisiitide (4) H-sillad (L293D). H-silla elektriliinid tuleb ühendada otse akuga, ärge minge üle arduino, sest mootorid tekitavad palju müra! See võib muuta andurite näidud kasutuskõlbmatuks. Kuid pidage meeles, et ühendage H-sildade maa arduinoga. Lisaks peavad H-sillad olema korralikult töötamiseks ühendatud PMW-tihvtidega.

Kui olete julge, võite Mini-USB-kaabli lahti võtta ja lisada GoPro üle USB-pistiku oma vooluahelasse, ühendades + oma Adruino ja maapinna VCC-ga. Nii saate GoPro aku välja võtta ja säästate üsna palju kaalu! Selle tulemusel väheneb tööaeg. Kuna õhupall ei vaja õhus püsimiseks akutoidet, kestab aku (3,7 V, 1000 mAh on hea) umbes 2 tundi, aeg -ajalt pildistades. Kummalisel kombel võivad eri firmade samad akud olla erineva kaaluga, seega proovige hankida nii palju mAh kui võimalik, kuid mis on ka kõige kergem.

Ühenda (komponent -> Arduino)

Ultraheli andurid

Toide+maa -> Arduino VCC ja Ground

BW -> A0, A1, A3 (ei mäleta, miks ma A2 vahele jätsin, ilmselt pole põhjust)

Güroskoop+kiirendusmõõtur

Toide+maa -> Arduino VCC ja Ground

SDA (pin üle GND) -> Arduino SDA (A4)

SCL (PIN üle SDA) -> Arduino SCL (A5)

H-sild

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

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

Pin 2 -> Arduino Pin 11

Tihvt 3 -> Mootor 1.a

Tihvt 6 -> Mootor 1.b

Pin 7 -> Arduino Pin 10

(sama kehtib ka teise mootoriga 2+3 H-silla kohta)

Edasi kood!

Samm: programmeerimine

Kiire ülevaade

SEADISTUS

Vormindage kõik PIN -koodid ja andurid

LOOP

• Esiteks, kui õhupall ei liikunud mõnda aega, teeb see edasiliikumise (ükski liigutus pole igav),

  randommove = 1, kontrollib seda silmuse lõpus

• Seejärel kontrollige, kas kõrgus on endiselt korras (KeepHeight ()) ja potentsiaalselt üles või alla, ma seadsin selle 1 m lae alla
• Kui on midagi, mis on lähemal kui 150 cm, kui see on takistus, mida vältida, siis alustage pööramist
• kui mõlemad andurid avastavad midagi ees, peab õhupall tagurpidi liikuma
• pärast pööramist, triivimise vältimiseks, suunake mootoritega vastassuunda, et hoida orientatsiooni ja mitte enam pöörata
• Lõpuks sooritage edasiliikumine ja kasutage güroskoopi, et hoida 5 sekundi vältel sirgena

Olen üsna kindel, et nende asjade saavutamiseks on paremaid viise, kui teil on ettepanek, palun andke mulle sellest teada!

6. samm: viimased märkmed

Siin on mõned asjad, mida peate teadma heeliumi õhupallide kohta

HEALIUMPALLIDEGA TÖÖTES VÄLJAKUTSED

Kuigi ma armastan oma Dirist, pole heeliumi õhupallid kaugeltki täiuslikud. Esimene väljakutse on hankida õhupall, mis on kõigi komponentide tõstmiseks sobiva suurusega. Õhupalli maht määrab, kui palju heeliumi see mahutab, mis on proportsionaalne ülespoole suunatud jõuga. See piirab oluliselt komponentide valikut. Suurim piirang on aku; mida kergem see on, seda lühem see kestab. Vähemalt mikrokontrolleri, aku ja mõne mootori kaasaskandmiseks peab heeliumipalli minimaalne läbimõõt olema 90 cm.

Teiseks, heeliumiga täidetud õhupallid on väga tundlikud ruumi õhuvoolu ja temperatuuri muutuste suhtes. Kuna heeliumi õhupallid triivivad alati (s.t. ei saa kuidagi täielikult paigal olla), mõjutavad neid tugevalt igasugused õhuvoolud ja tuuletõmbused. Mul ei ole väga häid kogemusi õhupallide kasutamisega konditsioneeriga tubades.

Kolmandaks, kuna heeliumiballooni nihutamine seisneb inertsi muutmises, käivitades sõukruvid, et tekitada tõukejõud, möödub mõni sekund liikumise initsialiseerimise ja tegeliku asendimuutuse vahel. Seetõttu ei saa õhupall välismõjudele nii hästi reageerida ja samuti on väga raske takistusi kiiresti vältida.

Lõpuks, kuna heelium on õhust kergem, väljub see aeglaselt igasugusest ümbrisest. Selle tulemusena tuleb õhupalli uuesti täita iga päev või ülepäeviti, olenevalt korpuse õhukindlusest. Samuti võib olla üsna keeruline täita õhupalli õige koguse heeliumiga, et see täielikult ujuks, st ei kukuks ega tõuseks. Soovitav on õhupall täita nii, et see oleks liiga kerge ja tasakaalustada see lisaraskusega, mille saab hõlpsasti uuesti maha võtta.