Diri - a működtetett hélium ballon: 6 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Ebben az utasításban bemutatom a teret dokumentáló autonóm hélium ballon létrehozásának folyamatát. Nézze meg a videót:

A léggömb és a burkolat saját készítésű, az elektronika egy arduino pro mini-t, három motort támasztékokkal, ultrahangos érzékelőket az akadályok észlelésére, giroszkópot a stabilizáláshoz és egy GoPro kamerát képek/videók készítéséhez.

Ezek a lépések:

1. Szerezze be az anyagokat

2. Hozza létre a léggömböt

3. Készítsen tokot az elektronikához, és rögzítse a léggömbhöz

4. Adja hozzá az elektronikát

5. A kód!

6. Néhány kihívás a hélium lufikkal való munka során

Ez az utasítás Diana Nowacka (https://openlab.ncl.ac.uk/people/diana/ - [email protected]) és David Kirk (https://openlab.ncl) kutatási projektjén alapul.ac.uk/people/ndk37/ - [email protected]) - megjelent az Ubicomp konferencián 2015 (https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2750858.2805825&coll=DL&dl=ACM). Külön köszönet Nils Hammerlának (https://openlab.ncl.ac.uk/people/nnh25/ - [email protected]) a segítségért.

Nyugodtan írjon nekünk e -mailt, ha bármilyen kérdése vagy visszajelzése van!

1. lépés: Anyagok

Anyagok a ballonhoz

2 x Mylar takaró (keressen rá a "mylar mentőtakaró" kifejezésre, könnyen megtalálható, és csak néhány fontba kerül)

1 x Mylar ballon

Eszközök

1 x hajvasaló (legalább 200 ° C)

A burkolathoz

2 x Balsa fa csík

lézervágót vagy kézműves szikét

1 db fa dübel kb. 50 cm hosszú (a motorok rögzítéséhez)

Néhány ragasztó, nagyon szeretem az Epoxy -t

Az elektronikus alkatrészek

Arduino pro mini (lehet nano is, vagy valami hasonlóan kicsi)

2 x H-híd

3 x motor támasszal (pl. Kis quadcopterekből)

GoPro Hero (ideális esetben WiFi -képes)

Gyro + gyorsulásmérő - ITG3200/ADXL345 (ezt kaptam:

3 db ultrahangos érzékelő - ultrahangos tartománykereső - LV -MaxSonar -EZ0 (ez jó

2. lépés: A léggömb elkészítése

A lufi elkészítése

Attól függően, hogy mennyi cuccot szeretne rögzíteni a ballonhoz, gondosan meg kell választania a ballon méretét. Mivel 90 cm -nél (~ 30 hüvelyk) nagyobb léggömböket nehéz beszerezni, úgy döntöttem, hogy sajátot készítek Mylar -ból. Kiválaszthatja a kívánt formát, de számítottam rá, hogy a gömb alakú léggömb könnyebben fordul. Egy 130 cm átmérőjű léggömb 360 grammot képes szállítani.

MEGJEGYZÉS Az, hogy mennyit tud szállítani egy hélium ballon, az Ön tartózkodási helyének tengerszint feletti magasságától (tengerszintjétől) is függ, mivel a hélium emelési képessége a saját sűrűségétől és a levegő sűrűségétől függ.

Mit kell tenni:

Vegyünk két lap Mylar takarót, és vágjunk ki mindegyikből egy 130 cm -es kört.

A mylar felmelegítése nagyon törékennyé és vékonyabbá teszi. Ezért a határhoz a normál mylar ballonból származó, vastag mylar -t fogjuk használni.

Vágjon ki kis csíkokat, körülbelül 5 cm x 10 cm (2 hüvelyk x 4 hüvelyk) vastag Mylar léggömbből. Ideális esetben kissé szélesebbnek kell lenniük, mint az egyengetővas.

Tegye a két kört egymásra, tekerje a vastag csíkokat a szegély köré, és nyomja össze őket a hajvasalóval. Általában már 5 másodperc múlva a Mylar megolvad. A hajvasalót gumiszalaggal befogtam, és ebben az állapotban hagytam 30-60 másodpercig. Így biztos lehet benne, hogy a Mylar mindenhol olvad, és nincsenek rések. Élvezze ezt az eljárást a ballon teljes kerületén (ez körülbelül örökké tart), kivéve egy szakaszt, ahol rést kell hagynia ahhoz, hogy megtöltse a ballont. Mivel nem igazán szeretné, hogy sima nyílása legyen a ballonhoz, használja a vastag mylar boríték nyílását, amely egyirányú nyílással rendelkezik, amely könnyen lehetővé teszi a feltöltést.

Most kész a borítékkal!

A következő ügyes dolog a burkolat lesz. A legkényelmesebb anyag a balsafa, könnyű súlya miatt.

3. lépés: Az ügy elkészítése

A balsa fa a burkolat tökéletes anyaga, mivel jól néz ki és nagyon könnyű! Ennek azonban egy hátránya van, nem túl robusztus. Sikerült nem tönkretenni túl sok esetet, elég megbízható, csak egy kis óvatosságra van szükség. A balsa kezelésének legegyszerűbb módja a szikével történő vágás.

Csak legyél kreatív, és nézd meg, mit szeretsz! Sokféle formával kísérleteztem, és az élő zsanérok nagyon jól néznek ki (lásd: https://www.instructables.com/id/Laser-cut-enclosu… Ön is csak a standard doboz mellett dönt, ez nem igazán számít, mindaddig, amíg mindent el tud helyezni és rögzíteni a dübelt a motorokhoz.

Úgy döntöttem, hogy ívre hajlítom a balsa facsíkot. Ezt úgy teheti meg, hogy vesz egy nagy kerek tál frissen forralt vizet, és lassan meghajlítja a csíkot. Ha egy nehéz tárgyat, például bögrét tesz a tetejére, és 1-2 órán át a vízben hagyja, a balsa szépen meghajlik. ha egyszer kanyarodik, vegye ki és hagyja megszáradni (sajnálom, hogy erről nincsenek képeim, valószínűleg lusta voltam készíteni néhányat). Vágjon két félkört a balsa fából az oldalakhoz.

A tiplit egyszerűen ragaszthatja a tokhoz Epoxy -val. Ügyeljen arra, hogy a motorok előre nézzenek, így a legerősebbek. A fel/le motorhoz készítsen két kis lyukat a doboz aljára, rögzítse a motort két tiplikhez, és tegye át a lyukakon. Ha hozzáad egy másik lemezt, és azt is áthelyezi, sokkal stabilabb lesz (lásd az elektronikával készült képet).

4. lépés: Az elektronika

Az összetevők

Arra gondoltam, hogy jó lenne egy léggömb, amely képeket és videókat készít. Szerettem volna akadályok észlelését és stabilizálását is.

Ezért hozzáadtam három ultrahangos érzékelőt (1); kettőt, hogy mindent észleljen a bal és jobb oldalon, egyet pedig a mennyezettől való távolság mérésére. Nekem nem voltak problémáim az interferenciával (bár az adatlap is megemlíti, akkor láncolást kell használnia, lásd: https://www.maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf Az egyetlen fontos dolog az volt, hogy Az érzékelőknek kellő távolságra kell mutatniuk, a kúpoknak nem szabad átfedniük egymást, mivel az érzékelőkből érkező szonárok zavarják egymást. Ez azt eredményezi, hogy az érzékelő akadályt észlel, bár valójában csak egy újabb érzékelő hangjelzése teszi a dolgát.

A giroszkóp (2) elfordulás után stabilizálja a mozgást. Fontos (ellentétben a képen láthatóval, ahol mindent csak a házba dobnak), hogy egy tengelyt választott (az én esetemben Z volt), és a lehető legnagyobb mértékben igazítsa, hogy párhuzamos legyen a talajjal. Tehát a ballon forgatása csak a Z-érték változását eredményezi. Nyilvánvalóan használhatsz néhány divatos matematikát, de ez nekem nagyon bevált. Most ragasztottam az érzékelőt a balsa falapra, és ez már elég volt ahhoz, hogy működjön.

A GoPro (3) kiválóan alkalmas a képek távoli inicializálására, végül a H-hidak (L293D) a motorokhoz és a támaszokhoz (4). A H-Bridge áramvezetékeit közvetlenül az akkumulátorhoz kell csatlakoztatni, ne menjen az arduino fölé, mert a motorok sok zajt keltenek! Ez használhatatlanná teheti az érzékelők leolvasását. De ne felejtse el csatlakoztatni a H-hidak földjét az arduinohoz. Ezenkívül a H-hidakat a PMW csapokhoz kell csatlakoztatni, hogy megfelelően működjenek.

Ha bátor, szétszedhet egy Mini-USB-kábelt, és hozzáadhatja a GoPro-t az USB-csatlakozóhoz az áramkörhöz úgy, hogy a + -ot a VCC-hez csatlakoztatja az adruino-n és a földön. Így kiveheti a GoPro akkumulátorát, és jelentős súlyt takaríthat meg! Ez azonban kevesebb üzemidőt eredményez. Mivel a léggömbnek nincs szüksége elemre, hogy lépést tartson a levegőben, az akkumulátor (3,7 V, 1000 mAh jó) körülbelül 2 órát tart, alkalmanként fényképeket készítve. Furcsa módon ugyanazon akkumulátorok különböző vállalatoktól eltérő súlyúak lehetnek, ezért próbálja meg beszerezni az akkumulátort a lehető legtöbb mAh -val, de ami a legkönnyebb is.

Csatlakozás (komponens -> Arduino)

Ultrahangos érzékelők

Power+Ground -> Arduino VCC és Ground

BW -> A0, A1, A3 (nem emlékszem, miért hagytam ki az A2 -t, valószínűleg nincs ok)

Giroszkóp+gyorsulásmérő

Power+Ground -> Arduino VCC és Ground

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

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

H-híd

4., 5., 12., 13. láb -> Arduino GND

1., 8., 9., 16. láb -> Arduino RAW

2. tű -> Arduino 11. tű

3. csap -> Motor 1.a

6. csap -> Motor 1.b

7. tű -> Arduino 10. tű

(ugyanez vonatkozik a másik 2+3 motoros H-hídra)

Következzen a kód!

5. lépés: Programozás

Gyors áttekintés

BEÁLLÍT

Inicializálja az összes PIN -kódot és érzékelőt

HUROK

• Először is, ha a léggömb egy ideig nem mozdult, előre mozdul (egyetlen mozdulat sem unalmas),

  randommove = 1, ellenőrzi, hogy a ciklus végén

• Ezután ellenőrizze, hogy a magasság továbbra is rendben van -e (KeepHeight ()), és esetleg felfelé vagy lefelé megy, 1 m -re állítottam a mennyezet alatt
• Ha van valami, ami 150 cm -nél közelebb van, mint az akadály, amit el kell kerülni, akkor kezdje el a fordulást
• ha mindkét érzékelő észlel valamit elöl, a ballon hátrafelé halad
• fordulás után a sodródás elkerülése érdekében ellenirányítsa a motorokat, hogy megtartsa az irányt, és ne forogjon tovább
• Végül hajtsa végre az előremozdítást, és használja a giroszkópot, hogy egyenes maradjon, miközben 5 másodpercig repül

Biztos vagyok benne, hogy vannak jobb módszerek ezek elérésére, ha van javaslata, kérem ossza meg velem!

6. lépés: Záró megjegyzések

Íme néhány dolog, amit tudnod kell a hélium lufikról

KIHÍVÁSOK HÉLIUMBALLONOKKAL DOLGOZVA

Bár szeretem a Dirimet, a héliumos lufik távolról sem tökéletesek. Az első kihívás egy léggömb beszerzése, amely megfelelő méretű az összes alkatrész felemeléséhez. A léggömb térfogata határozza meg, hogy mennyi hélium fér el benne, ami arányos a felfelé irányuló erővel. Ez jelentősen korlátozza az alkatrészek kiválasztását. A legnagyobb korlát az akkumulátor; minél könnyebb, annál rövidebb ideig tart. Ahhoz, hogy legalább egy mikrokontrollert, egy akkumulátort és néhány motort hordozhasson, a héliumos ballonnak legalább 90 cm átmérőjűnek kell lennie.

Másodszor, a héliummal töltött ballonok nagyon érzékenyek a helyiség légáramlására és hőmérsékletváltozására. Mivel a hélium ballonok mindig sodródnak (vagyis nincs mód teljesen mozdulatlanul maradni), erősen befolyásolják őket a légáramok és huzatok. Nincs túl jó tapasztalatom léggömbjeim légkondicionált szobákban való használatával kapcsolatban.

Harmadszor, mivel a hélium ballon elmozdítása abból áll, hogy a tehetetlenséget megváltoztatják a légcsavarok működtetésével, hogy tolóerőt hozzanak létre, néhány másodperc telik el egy mozgás inicializálása és a tényleges helyzetváltozás között. Ennek eredményeként a léggömb nem tud olyan jól reagálni a külső hatásokra, és nagyon nehéz az akadályok gyors elkerülése.

Végül, mivel a hélium könnyebb, mint a levegő, lassan távozik bármilyen burkolatból. Ennek következtében a léggömböt naponta vagy minden második napon újra kell tölteni, attól függően, hogy a burkolat mennyire légálló. Az is meglehetősen kihívást jelenthet, ha egy léggömböt megtöltünk a megfelelő mennyiségű héliummal ahhoz, hogy teljesen lebegjen, azaz nem esik le, vagy nem emelkedik a magasságába. Célszerű úgy feltölteni a ballont, hogy az túl könnyű legyen, és kiegyenlíteni egy további súllyal, amelyet könnyen le lehet venni.