Diri - balon sa aktiviranim helijumom: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

U ovom uputstvu ću vas provesti kroz proces stvaranja autonomnog balona sa helijumom koji dokumentuje prostor. Pogledajte video:

Balon i kućište su sami izrađeni, elektronika se sastoji od arduino pro mini, tri motora s rekvizitima, ultrazvučnih senzora za otkrivanje prepreka, žiroskopa za stabilizaciju i GoPro kamere za snimanje fotografija/video zapisa.

Ovo su koraci:

1. Nabavite materijale

2. Napravite balon

3. Napravite kućište za elektroniku i pričvrstite ga na balon

4. Dodajte elektroniku

5. Kod!

6. Neki izazovi pri radu s balonima s helijem

Ove upute temelje se na istraživačkom projektu Diane Nowacka (https://openlab.ncl.ac.uk/people/diana/ - [email protected]) i Davida Kirka (https://openlab.ncl.ac.uk/people/ndk37/ - [email protected]) - objavljeno na konferenciji Ubicomp 2015. (https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2750858.2805825&coll=DL&dl=ACM). Posebno hvala Nilsu Hammerli (https://openlab.ncl.ac.uk/people/nnh25/ - [email protected]) na pomoći.

Slobodno nam pošaljite e -poruku ako imate pitanja ili povratnih informacija!

Korak 1: Materijali

Materijali za balon

2 x ćebad od milara (potražite "pokrivač za spašavanje od milara", trebalo bi biti lako pronaći i košta samo nekoliko funti)

1 x Mylar balon

Alati

1 x pegla za kosu (najmanje 200 ° C)

Za kućište

2 x Balsa drvene trake

laserski rezač ili skalpel za izradu

1 drveni tipl od ca. 50 cm dužine (za pričvršćivanje motora)

Malo ljepila, jako volim epoksid

Elektronske komponente

Arduino pro mini (pretpostavljam da bi mogao biti i nano ili nešto jednako malo)

2 x H-mostovi

3 x motora s podupiračima (od npr. Malih quadcoptera)

GoPro Hero (idealno podržava WiFi)

Žiro + mjerač ubrzanja - ITG3200/ADXL345 (nabavio sam ovaj:

3 x ultrazvučni senzori - ultrazvučni daljinomer - LV -MaxSonar -EZ0 (ovaj dobar

Korak 2: Izrada balona

Pravljenje balona

Ovisno o tome koliko stvari želite pričvrstiti na balon, morate pažljivo odabrati veličinu balona. Kako je teško nabaviti balone veće od 90 cm (~ 30 in.), Odlučio sam napraviti svoj vlastiti od Mylara. Možete izabrati koji god oblik želite, ali računao sam da će se sferni balon lakše okrenuti. Balon promjera 130 cm može nositi oko 360 g.

Napomena: Koliko balon sa helijumom može da nosi zavisi i od visine vaše lokacije (nivoa mora), jer sposobnosti podizanja helijuma zavise od njegove sopstvene gustine i gustine vazduha.

Šta učiniti:

Uzmite dva lista pokrivača Mylar i izrežite krug od 130 cm (~ 51 inča) iz svakog.

Zagrijavanjem mylara postaje vrlo krhka i tanka. Stoga ćemo za rub koristiti dodatni, debeli mylar iz normalnog balona od mylara.

Izrežite male trake, otprilike 5 cm x 10 cm (2 inča x 4 inča) iz vašeg debelog balona od Mylara. U idealnom slučaju, oni bi trebali biti nešto širi od vašeg glačala za ravnanje.

Stavite dva kruga jedan na drugi, omotajte debele trake oko ivice i pritisnite ih zajedno s peglom za kosu. Obično se već nakon 5 sekundi milar otopi. Učvršćivač za kosu sam stegnuo gumicom i ostavio ga u ovom stanju 30-60 sekundi. Na ovaj način možete biti prilično sigurni da se Mylar svuda topi i da nema praznina. Uživajte u ovom postupku za cijeli opseg balona (ovo traje otprilike zauvijek), osim u jednom dijelu, gdje morate ostaviti prazninu da biste mogli napuniti balon. Kako zapravo ne želite imati običan otvor za balon, trebali biste koristiti otvor debele omotače od milara, koji ima jednosmjerni otvor koji lako omogućuje punjenje.

Sada ste završili s kovertom!

Sljedeća lukava stvar bit će kućište. Najprikladniji materijal je balsa drvo, zbog svoje male težine.

Korak 3: Iznošenje dokaza

Balsa drvo je savršen materijal za kućište jer izgleda lijepo i vrlo je lagano! To dolazi s jednim nedostatkom, nije izuzetno robusno. Uspio sam ne razbiti previše slučajeva, prilično je pouzdan, samo treba malo opreza. Najjednostavniji način rukovanja balsom je rezanje skalpelom.

Budite samo kreativni i vidite šta vam se sviđa! Eksperimentirao sam s mnogo različitih oblika, a žive šarke izgledaju jako cool (pogledajte https://www.instructables.com/id/Laser-cut-enclosu… Možete i samo otići na standardnu kutiju, nije važno, sve dok možete staviti sve unutra i pričvrstiti tiple za motore.

Odlučio sam saviti balsa drvenu traku u luk. To možete učiniti tako što ćete uzeti veliku okruglu zdjelu svježe prokuhane vode i polako saviti traku unutar nje. Ako na vrh stavite teški predmet poput šalice i ostavite ga 1-2 sata u vodi, balsa bi se trebala lijepo saviti. jednom kad se savije, izvadite ga i pustite da se osuši (žao mi je što nemam takve slike, vjerojatno sam bio previše lijen da ih snimim). Izrežite dva polukruga iz balsa drveta za stranice.

Utičnicu možete jednostavno zalijepiti za kućište epoksidom. Pazite da motori budu okrenuti prema naprijed, tako da su najjači. Za gore/dolje motor, napravite dvije male rupe na dnu kutije, pričvrstite motor na dva klina i provucite ih kroz rupe. Dodavanjem još jedne ploče i stavljanjem kroz nju postaje mnogo stabilnija (pogledajte sliku sa elektronikom).

Korak 4: Elektronika

Komponente

Mislio sam da bi bilo super imati balon koji snima slike i video zapise. Takođe sam želeo otkrivanje prepreka i stabilizaciju.

Stoga sam dodao tri ultrazvučna senzora (1); dva za otkrivanje svega sprijeda lijevo i desno i jedan za mjerenje udaljenosti do stropa. Nisam imao problema sa smetnjama (iako se spominje u tehničkom listu, tada morate koristiti ulančavanje, pogledajte https://www.maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf Jedino važno je bilo to senzori se moraju dovoljno međusobno usmjeriti, konusi se ne smiju preklapati jer sonar koji dolazi sa senzora ometa jedan drugog. To čini da senzor detektira prepreku, a zapravo je to samo još jedan senzor koji ispušta zvuk kako bi obavio svoj posao.

Žirsokop (2) stabilizuje kretanje nakon okretanja. Važno je (za razliku od prikazanog na slici gdje je sve samo bačeno u kućište), da ste odabrali jednu osu (u mom slučaju to je bila Z) i poravnali je što je više moguće tako da bude paralelna s tlom. Tako će rotacija balona rezultirati promjenom mjerenja žiroskopa samo na Z-vrijednosti. Očigledno je da se inače možete poslužiti nekom fantastičnom matematikom, ali meni je ovo odlično uspjelo. Senzor sam samo zalijepio za dasku od balsa drva i to je već bilo dovoljno da funkcionira.

GoPro (3) je odličan za daljinsko pokretanje slika i na kraju H-mostove (L293D) za motore+podupirače (4). Električni vodovi H-Bridgea moraju biti spojeni izravno na bateriju, nemojte prelaziti arduino jer motori proizvode mnogo buke! To može učiniti očitanja senzora neupotrebljivima. Ali ne zaboravite spojiti tlo H-mostova na arduino. Nadalje, H-mostovi moraju biti spojeni na PMW pinove da bi ispravno radili.

Ako ste hrabri, možete odvojiti Mini-USB kabel i dodati GoPro preko USB konektora u svoje kolo povezivanjem + na VCC na vašem adruinu i uzemljenju. Na taj način možete izvaditi bateriju GoPro -a i uštedjeti priličnu težinu! To će ipak rezultirati kraćim radnim vremenom. Kako balonu nije potrebna baterija da bi ostao u zraku, baterija (3,7 V, 1000mAh je dobra) traje oko 2 sata uz povremeno snimanje slika. Čudno je da iste baterije različitih kompanija mogu imati različitu težinu, pa pokušajte nabaviti bateriju sa što više mAh, ali koja je i najlakša.

Povežite se (komponenta -> Arduino)

Ultrazvučni senzori

Napajanje+uzemljenje -> Arduino VCC i uzemljenje

BW -> A0, A1, A3 (ne sjećam se zašto sam preskočio A2, vjerovatno bez razloga)

Žiroskop+akcelerometar

Napajanje+uzemljenje -> Arduino VCC i uzemljenje

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

SCL (Pin preko 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

(isto vrijedi i za drugi H-most s motorom 2+3)

Zatim kôd!

Korak 5: Programiranje

Quick Walkthrough

POSTAVITI

Inicijalizirajte sve PIN -ove i senzore

PETLJA

• Prvo, ako se balon neko vrijeme nije pomicao, on se kreće prema naprijed (nijedno kretanje nije dosadno),

  randommove = 1, provjerit će to na kraju petlje

• Zatim provjerite je li visina još uvijek u redu (KeepHeight ()) i potencijalno se povećajte ili spustite, postavio sam je na 1 m ispod stropa
• Ako postoji nešto bliže od 150 cm, to je prepreka koju treba izbjeći, pa inicijalizirajte okretanje
• ako oba senzora otkriju nešto sprijeda, balon će krenuti unatrag
• nakon okretanja, kako biste izbjegli zanošenje, kontraupravljač s motorima zadrži orijentaciju i ne okreće se više
• Na kraju izvedite kretanje prema naprijed i upotrijebite žiroskop da biste ostali ravni tijekom letenja 5 sekundi

Prilično sam siguran da postoje bolji načini za postizanje ovih ciljeva. Ako imate prijedlog, javite mi!

Korak 6: Završne napomene

Evo nekoliko stvari koje trebate znati o balonima s helijem, evo

IZAZOVI U RADU S HELIJEVIM BALONIMA

Iako volim svoj Diris, baloni s helijem daleko su od savršenih. Prvi izazov je nabaviti balon odgovarajuće veličine za podizanje svih komponenti. Volumen balona određuje koliko helija može držati, što je proporcionalno sili prema gore. To značajno ograničava izbor komponenti. Najveće ograničenje je baterija; što je lakši, kraće će trajati. Da bi mogao nositi barem mikrokontroler, bateriju i neke motore, balonu s helijem je potreban minimalni promjer od 90 cm.

Drugo, baloni ispunjeni helijem vrlo su osjetljivi na bilo koji protok zraka i promjene temperature u prostoriji. Kako baloni s helijem uvijek lebde (tj. Ne postoji način da budu potpuno mirni), na njih snažno utječu bilo kakve zračne struje i propuh. Nemam baš dobro iskustvo s korištenjem balona u klimatiziranim prostorijama.

Treće, budući da se istiskivanje balona s helijem sastoji od promjene inercije aktiviranjem propelera za stvaranje potiska, prolazi nekoliko sekundi između inicijalizacije pokreta i stvarne promjene položaja. Kao rezultat toga, balon ne može tako dobro reagirati na vanjske utjecaje, a također je i veliki izazov brzo izbjeći prepreke.

Konačno, budući da je helij lakši od zraka, on polako bježi iz bilo koje vrste omotača. Kao posljedica toga, balon se mora puniti svakodnevno ili svaki drugi dan, ovisno o tome koliko je kućište nepropusno za zrak. Također može biti prilično izazovno napuniti balon odgovarajućom količinom helija kako bi bio potpuno plutajući, odnosno niti padao niti se dizao u visinu. Preporučljivo je napuniti balon tako da bude previše lagan i izjednačiti ga s dodatnom težinom, koja se može lako ponovo skinuti.