„Diri“- įjungtas helio balionas: 6 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:49

Šioje instrukcijoje aš jus supažindinsiu su autonominio helio baliono, dokumentuojančio erdvę, kūrimo procesu. Žiūrėkite vaizdo įrašą:

Balionas ir korpusas yra savarankiškai pagaminti, elektroniką sudaro „arduino pro mini“, trys varikliai su atramomis, ultragarsiniai jutikliai kliūtims aptikti, giroskopas stabilizavimui ir „GoPro“kamera fotografuoti/filmuoti.

Tai yra šie veiksmai:

1. Paimkite medžiagas

2. Sukurkite balioną

3. Padarykite elektronikos dėklą ir pritvirtinkite prie baliono

4. Pridėkite elektroniką

5. Kodas!

6. Kai kurie iššūkiai dirbant su helio balionais

Šios instrukcijos yra pagrįstos Dianos Nowacka (https://openlab.ncl.ac.uk/people/diana/ - [email protected]) ir Davido Kirko (https://openlab.ncl) tyrimo projekto..ac.uk/people/ndk37/ - [email protected]) - paskelbta „Ubicomp“konferencijoje 2015 m. (https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2750858.2805825&coll=DL&dl=ACM). Ypatingas ačiū Nilsui Hammerlai (https://openlab.ncl.ac.uk/people/nnh25/ - [email protected]) už pagalbą.

Nedvejodami rašykite mums el. Paštu, jei turite klausimų ar atsiliepimų!

1 žingsnis: medžiagos

Medžiagos balionui

2 x „Mylar“antklodės (ieškokite „mylar gelbėjimo antklodės“, turėtų būti lengva rasti ir kainuoja tik kelis svarus)

1 x Mylar balionas

Įrankiai

1 x plaukų tiesintuvas (mažiausiai 200 ° C)

Dėl korpuso

2 x Balsa medžio juostos

lazerinis pjoviklis arba meistriškas skalpelis

1 medinis kaištis apie. 50 cm ilgio (varikliams pritvirtinti)

Šiek tiek klijų, man labai patinka epoksidas

Elektroniniai komponentai

„Arduino pro mini“(spėju, kad tai gali būti ir nano, arba kažkas tokio pat mažo)

2 x H-tiltai

3 x varikliai su atramomis (pvz., Mažais keturračiais)

„GoPro Hero“(idealiai tinka „WiFi“)

Giroskopo + pagreičio matuoklis - ITG3200/ADXL345 (gavau šį:

3 x ultragarso jutikliai - ultragarso diapazono ieškiklis - LV -MaxSonar -EZ0 (šis geras

2 žingsnis: Padarykite balioną

Baliono gamyba

Priklausomai nuo to, kiek daiktų norite pritvirtinti prie baliono, turite atidžiai pasirinkti baliono dydį. Kadangi sunku gauti 90 cm (~ 30 colių) dydžio balionus, nusprendžiau pasigaminti savo iš Mylar. Galite pasirinkti bet kokią formą, tačiau norėjau, kad sferinis balionas pasisuks lengviau. 130 cm skersmens balionas gali nešti apie 360 g.

NB Kiek helio balionas gali nešti, taip pat priklauso nuo jūsų vietos aukščio (jūros lygio), nes helio kėlimo galimybės priklauso nuo jo tankio ir oro tankio.

Ką daryti:

Paimkite du „Mylar“antklodės lapus ir iš kiekvieno iškirpkite 130 cm (~ 51 colio) apskritimą.

Įkaitinus mylar, jis tampa labai trapus ir plonas. Todėl sienai naudosime papildomą storą mylarą iš įprasto mylar baliono.

Iš storo „Mylar“baliono iškirpkite mažas juostas, maždaug 5 cm x 10 cm (2 colių x 4 colių). Idealiu atveju jie turėtų būti šiek tiek platesni už tiesinimo geležį.

Uždėkite du apskritimus vienas ant kito, apvyniokite storas juosteles aplink kraštą ir prispauskite jas kartu su plaukų tiesintuvu. Paprastai po 5 sekundžių Mylar ištirpsta. Aš užspaudžiu plaukų tiesintuvą gumine juostele ir palieku tokioje būsenoje 30-60 sekundžių. Tokiu būdu galite būti tikri, kad „Mylar“ištirpsta ir nėra tarpų. Mėgaukitės šia procedūra per visą baliono perimetrą (tai trunka maždaug amžinai), išskyrus vieną skyrių, kuriame turite palikti tarpą, kad galėtumėte užpildyti balioną. Kadangi jūs tikrai nenorite, kad balionui būtų paprasta anga, turėtumėte naudoti storo mylar voko angą, kuri turi vienpusį atidarymą, leidžiantį lengvai užpildyti.

Dabar baigsite savo voką!

Kitas klastingas dalykas bus korpusas. Patartiniausia medžiaga yra balsa mediena dėl savo lengvo svorio.

3 žingsnis: padarykite bylą

Balsa mediena yra puiki medžiaga korpusui, nes ji atrodo gražiai ir yra labai lengva! Tačiau tai turi vieną trūkumą, jis nėra labai tvirtas. Man pavyko nesulaužyti per daug atvejų, jis yra gana patikimas, tik reikia šiek tiek atsargumo. Lengviausias būdas valdyti balsa yra nupjauti ją skalpeliu.

Tiesiog būkite kūrybingi ir pažiūrėkite, kas jums patinka! Aš eksperimentavau su daugybe skirtingų formų, o gyvi vyriai atrodo labai šauniai (žr. kol galėsite viską sudėti į vidų ir pritvirtinti kaištį varikliams.

Aš nusprendžiau sulenkti balsa medžio juostelę į lanką. Tai galite padaryti paėmę didelį apvalų dubenį šviežiai virinto vandens ir lėtai sulenkdami juostelę jo viduje. Jei ant viršaus uždėsite sunkų daiktą, pavyzdžiui, puodelį, ir palikite jį 1–2 valandoms vandenyje, balsa turėtų gražiai sulenkti. kai jis sulenks, išimkite jį ir leiskite išdžiūti (Atsiprašau, kad neturiu to nuotraukų, tikriausiai buvau per daug tingus ką nors padaryti). Iškirpkite du pusapskritimus iš balsa medienos šonams.

Galite tiesiog klijuoti kaištį prie korpuso su epoksidine danga. Įsitikinkite, kad varikliai nukreipti į priekį, todėl jie yra stipriausi. Varikliui aukštyn/žemyn padarykite dvi mažas skylutes dėžutės apačioje, pritvirtinkite variklį prie dviejų kaiščių ir perkiškite per skyles. Pridėjus kitą plokštelę ir taip pat ją padėjus, ji tampa daug stabilesnė (žr. Paveikslėlį su elektronika).

4 žingsnis: Elektronika

Komponentai

Pagalvojau, kad būtų šaunu turėti balioną, kuris fotografuoja ir filmuoja. Taip pat norėjau aptikti ir stabilizuoti kliūtis.

Todėl pridėjau tris ultragarsinius jutiklius (1); du - viską aptikti priekyje kairėje ir dešinėje, o kitą - atstumui iki lubų matuoti. Aš neturėjau problemų dėl trukdžių (nors tai paminėta duomenų lape, tada jums reikia naudoti grandines, žr. Http://www.maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf Vienintelis svarbus dalykas buvo jutikliai turi būti pakankamai nukreipti vienas nuo kito, kūgiai neturi sutapti, nes iš jutiklių sklindantis hidrolokatorius trukdo vienas kitam.

Giroskopas (2) stabilizuoja judesį pasukus. Svarbu (skirtingai nei parodyta paveikslėlyje, kur viskas tik įmesta į korpusą), kad pasirinkote vieną ašį (mano atveju tai buvo Z) ir kiek įmanoma sulygiuojate, kad ji būtų lygiagreti žemei. Taigi, pasukus balioną, giroskopas matuoja tik Z vertę. Akivaizdu, kad kitaip galite naudoti išgalvotą matematiką, bet man tai puikiai pavyko. Aš tiesiog priklijavau jutiklį prie balsa medžio lentos ir to jau pakako, kad jis veiktų.

„GoPro“(3) puikiai tinka nuotraukoms inicijuoti nuotoliniu būdu, o galiausiai-„H-Bridges“(L293D) varikliams ir atramoms (4). „H-Bridge“maitinimo linijos turi būti prijungtos tiesiai prie akumuliatoriaus, neperduokite per arduino, nes varikliai skleidžia daug triukšmo! Dėl to jutiklių rodmenys gali būti nenaudojami. Tačiau nepamirškite prijungti H-tiltų žemės prie arduino. Be to, norint tinkamai veikti, H-tiltai turi būti prijungti prie PMW kaiščių.

Jei esate drąsus, galite išardyti „Mini-USB“kabelį ir prijungti „GoPro“per USB jungtį prie savo grandinės, prijungdami „ +“prie „VCC“savo „Adruino“ir žemės. Tokiu būdu galite išimti „GoPro“bateriją ir sutaupyti nemažai svorio! Tačiau tai sumažins veikimo laiką. Kadangi balionui nereikia akumuliatoriaus energijos, kad jis neatsiliktų nuo oro, baterija (3,7 V, 1000 mAh yra gera) trunka apie 2 valandas, kartais fotografuojant. Keista, kad tos pačios skirtingų kompanijų baterijos gali turėti skirtingą svorį, todėl pabandykite gauti tokią, kurios mAh yra kuo didesnė, tačiau kuri yra ir lengviausia.

Prijunkite (komponentas -> „Arduino“)

Ultragarsiniai jutikliai

„Power+Ground“-> „Arduino VCC“ir „Ground“

BW -> A0, A1, A3 (nepamenu, kodėl praleidau A2, tikriausiai jokios priežasties)

Giroskopas+akselerometras

„Power+Ground“-> „Arduino VCC“ir „Ground“

SDA (kaištis virš GND) -> „Arduino SDA“(A4)

SCL (PIN per SDA) -> Arduino SCL (A5)

H-tiltas

4, 5, 12, 13 kaiščiai -> „Arduino GND“

1, 8, 9, 16 kaištis -> „Arduino RAW“

2 kaištis -> „Arduino“kaištis 11

3 kaištis -> variklis 1.a

6 kaištis -> variklis 1.b

7 kaištis -> „Arduino“kaištis 10

(tas pats pasakytina ir apie kitą H tiltą su varikliu 2+3)

Toliau kodas!

5 žingsnis: programavimas

Greita peržiūra

Sąranka

Inicijuokite visus PIN kodus ir jutiklius

KILPAS

• Pirma, jei balionas kurį laiką nejudėjo, jis juda į priekį (joks judesys nėra nuobodus),

  randommove = 1, patikrins, ar ciklo pabaigoje

• Tada patikrinkite, ar aukštis vis dar tinkamas (KeepHeight ()) ir galbūt pakilkite aukštyn arba žemyn, nustatiau jį 1 m po lubomis
• Jei yra kažkas arčiau nei 150 cm nei kliūtis, kurios reikia vengti, pradėkite sukimąsi
• jei abu jutikliai kažką aptinka priekyje, balionas turi judėti atgal
• pasukę, kad išvengtumėte dreifo, valdykite variklius, kad išlaikytumėte orientaciją ir daugiau nesisuktų
• Galiausiai atlikite judesį į priekį ir naudokite giroskopą, kad skrisdami išlaikytumėte tiesią

Esu tikras, kad yra geresnių būdų šiems tikslams pasiekti, jei turite pasiūlymą, praneškite man!

6 žingsnis: paskutinės pastabos

Štai keletas dalykų, kuriuos turite žinoti apie helio balionus

IŠŠŪKIAI Dirbant su helio balionais

Nors aš myliu savo „Diris“, helio balionai toli gražu nėra tobuli. Pirmasis iššūkis yra gauti balioną, kurio dydis pakeltų visus komponentus. Baliono tūris lemia tai, kiek helio jame telpa, o tai yra proporcinga kylančiai jėgai. Tai žymiai apriboja komponentų pasirinkimą. Didžiausias apribojimas yra baterija; kuo jis lengvesnis, tuo trumpiau tarnaus. Kad būtų galima nešiotis bent mikrovaldiklį, bateriją ir kai kuriuos variklius, helio balionui reikia ne mažesnio kaip 90 cm skersmens.

Antra, helio pripildyti balionai yra labai jautrūs bet kokiems oro srautams ir temperatūros pokyčiams patalpoje. Kadangi helio balionai visada dreifuoja (t. Y. Nėra jokio būdo visiškai nustygti), juos stipriai veikia bet kokios oro srovės ir skersvėjis. Neturiu labai geros patirties naudojant balionus kambariuose su oro kondicionieriais.

Trečia, kadangi helio baliono išstūmimas apima inercijos keitimą, paspaudžiant sraigtus, kad būtų sukurta traukos jėga, nuo judesio inicijavimo iki faktinio padėties pasikeitimo praeina kelios sekundės. Dėl to balionas negali taip gerai reaguoti į išorinę įtaką, taip pat labai sunku greitai išvengti kliūčių.

Galiausiai, kadangi helis yra lengvesnis už orą, jis lėtai išeina iš bet kokio korpuso. Dėl to balionas turi būti papildomas kasdien arba kas antrą dieną, atsižvelgiant į tai, kaip korpusas yra nepralaidus orui. Taip pat gali būti gana sudėtinga pripildyti balioną reikiamu helio kiekiu, kad jis visiškai plauktų, ty nenukristų ir nepakiltų. Patartina pripildyti balioną, kad jis būtų per lengvas, ir subalansuoti jį su papildomu svoriu, kurį galima lengvai vėl nuimti.