Diri - aktivovaný héliový balón: 6 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

V tomto návode vás prevediem procesom vytvárania autonómneho héliového balóna, ktorý dokumentuje priestor. Pozrite sa na video:

Balón a plášť sú vyrobené vlastnou výrobou. Elektronika obsahuje arduino pro mini, tri motory s rekvizitami, ultrazvukové snímače na detekciu prekážok, gyroskop na stabilizáciu a kameru GoPro na snímanie fotografií/videí.

Toto sú kroky:

1. Získajte materiály

2. Vytvorte balón

3. Vytvorte puzdro na elektroniku a pripevnite ho k balónu

4. Pridajte elektroniku

5. Kód!

6. Niektoré výzvy pri práci s héliovými balónikmi

Tento návod je založený na výskumnom projekte Diany Nowackej (https://openlab.ncl.ac.uk/people/diana/ - [email protected]) a Davida Kirka (https://openlab.ncl.ac.uk/people/ndk37/ - [email protected]) - publikované na konferencii Ubicomp 2015 (https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2750858.2805825&coll=DL&dl=ACM). Osobitné poďakovanie patrí Nilsovi Hammerlovi (https://openlab.ncl.ac.uk/people/nnh25/ - [email protected]) za pomoc.

V prípade akýchkoľvek otázok alebo spätnej väzby nám neváhajte poslať e -mail!

Krok 1: Materiály

Materiály na balón

2 x prikrývky Mylar (hľadajte „mylarovú záchrannú prikrývku“, malo by byť ľahké ich nájsť a stojí len niekoľko libier)

1 x Mylar ballon

Nástroje

1 x žehlička na vlasy (najmenej 200 ° C)

Pre puzdro

2 x drevené pásy Balsa

laserová rezačka alebo remeselný skalpel

1 drevená hmoždinka cca. Dĺžka 50 cm (na pripevnenie motorov)

Nejaké lepidlo, epoxid sa mi veľmi páči

Elektronické súčiastky

Arduino pro mini (môže to byť hádam aj nano alebo niečo rovnako malé)

2 x H-mosty

3 x motory s rekvizitami (napr. Z malých kvadrokoptér)

GoPro Hero (ideálne s podporou WiFi)

Gyro + akcelerometer - ITG3200/ADXL345 (tento som dostal:

3 x Ultrazvukové senzory - Ultrazvukový diaľkomer - LV -MaxSonar -EZ0 (tento dobrý

Krok 2: Výroba balóna

Výroba balóna

Podľa toho, koľko vecí chcete k balónu pripevniť, musíte starostlivo zvoliť veľkosť balónika. Keďže balóny s veľkosťou 90 cm (~ 30 palcov) je ťažké zohnať, rozhodol som sa vyrobiť si vlastný z Mylaru. Môžete si vybrať ľubovoľný tvar, ktorý by ste chceli, ale rátal som s tým, že sférický balón sa bude otáčať jednoduchšie. Balón s priemerom 130 cm unesie 360 g.

Poznámka, koľko môže héliový balón uniesť, závisí aj od nadmorskej výšky vašej polohy (hladina mora), pretože zdvíhacie schopnosti hélia závisia od jeho vlastnej hustoty a hustoty vzduchu.

Čo robiť:

Vezmite dva listy podložky Mylar a z každého vystrihnite kruh s priemerom 130 cm (~ 51 palcov).

Zahrievaním mylaru je veľmi krehký a tenký. Na okraj preto použijeme dodatočný, hrubý mylar z normálneho mylarového balónika.

Zo svojho hrubého mylarového balónika vystrihnite malé prúžky asi 5 cm x 10 cm (2 palce x 4 palce). V ideálnom prípade by mali byť o niečo širšie ako vaša vyrovnávacia žehlička.

Položte dva kruhy na seba, hrubé prúžky obtočte okolo okraja a stlačte k sebe pomocou žehličky na vlasy. Mylar sa zvyčajne už po 5 sekundách roztopí. Žehličku na vlasy som zopla gumičkou a nechala v tomto stave 30-60 sekúnd. Takto si môžete byť celkom istí, že sa Mylar všade roztápa a nie sú tam žiadne medzery. Užite si tento postup po celom obvode balónika (to trvá približne večnosť), okrem jednej sekcie, kde musíte nechať medzeru, aby ste mohli balón naplniť. Pretože naozaj nechcete mať obyčajný otvor v balóne, mali by ste použiť otvor v hrubej mylarovej obálke, ktorý má jednosmerný otvor, ktorý umožňuje ľahké plnenie.

Teraz ste s obálkou hotoví!

Ďalšou šikovnou vecou bude plášť. Najvhodnejším materiálom je balzové drevo, pretože je ľahké.

Krok 3: Prípad

Balzové drevo je dokonalým materiálom na plášť, pretože vyzerá pekne a je veľmi veľmi ľahké! To však má jednu nevýhodu, že nie je extrémne robustný. Podarilo sa mi nerozbiť príliš veľa prípadov, je to celkom spoľahlivé, chce to len opatrnosť. Balzu zvládnete najľahšie tak, že ju rozstrihnete skalpelom.

Buďte kreatívni a uvidíte, čo sa vám páči! Experimentoval som s mnohými rôznymi tvarmi a živé pánty vyzerajú veľmi štýlovo (pozri https://www.instructables.com/id/Laser-cut-enclosu… Môžete tiež prejsť na štandardný box, na tom nezáleží. pokiaľ dokážete všetko umiestniť dovnútra a pripevniť hmoždinku pre motory.

Rozhodol som sa ohnúť pás balzového dreva do oblúka. Môžete to urobiť tak, že vezmete veľkú okrúhlu misku čerstvo prevarenej vody a vo vnútri pásik pomaly ohnete. Ak na vrch položíte ťažký predmet ako hrnček a necháte ho 1-2 hodiny vo vode, balza by sa mala pekne ohnúť. akonáhle je ohnutý, vyberte ho a nechajte uschnúť (Ospravedlňujeme sa, že k tomu nemám žiadne obrázky, pravdepodobne som bol príliš lenivý na to, aby som niečo urobil). Z balsového dreva vyrežte po stranách dva polkruhy.

Hmoždinku k puzdru môžete jednoducho prilepiť epoxidom. Uistite sa, že motory smerujú dopredu, aby boli najsilnejšie. Pre motor hore/dole urobte v spodnej časti škatule dva malé otvory, pripevnite motor k dvom hmoždinkám a prevlečte ich cez otvory. Pridaním ďalšej platne a jej priechodnosťou sa tiež stane oveľa stabilnejšou (pozri obrázok s elektronikou).

Krok 4: Elektronika

Komponenty

Myslel som si, že by bolo skvelé mať balón, ktorý fotografuje a natáča videá. Tiež som chcel nejakú detekciu prekážok a stabilizáciu.

Preto som pridal tri ultra sonické snímače (1); dva na zistenie všetkého vpredu vľavo a vpravo a jeden na meranie vzdialenosti od stropu. Nemal som problémy s interferenciou (aj keď je to uvedené v údajovom liste, potom musíte použiť reťazenie, pozri https://www.maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf Jediná dôležitá vec bola, že senzory musia smerovať dostatočne od seba, kužele sa nesmú prekrývať, pretože sonary prichádzajúce zo senzorov sa navzájom rušia. Vďaka tomu senzor detekuje prekážku, keď v skutočnosti je to len ďalší zvuk vydávajúci zvuk senzora, ktorý robí svoju prácu.

Gyroskop (2) stabilizuje pohyb po otočení. Dôležité (na rozdiel od obrázku, kde je všetko vhadzované do krytu) je, že ste vybrali jednu os (v mojom prípade to bolo Z) a zarovnajte ju čo najviac tak, aby bola rovnobežná so zemou. Otáčanie balónika bude mať za následok zmenu merania gyroskopu iba na hodnote Z. Očividne môžete použiť inú fantastickú matematiku inak, ale mne sa to osvedčilo. Senzor som len prilepil na balsovú drevenú dosku a už to stačilo, aby to fungovalo.

GoPro (3) je skvelý na diaľkové inicializovanie obrázkov a nakoniec H-Bridges (L293D) pre motory+rekvizity (4). Elektrické vedenie H-Bridge musí byť pripojené priamo k batérii, neprechádzajte cez arduino, pretože motory produkujú veľký hluk! Vďaka tomu môžu byť údaje zo senzorov nepoužiteľné. Nezabudnite však pripojiť uzemnenie H-mostov k arduinu. Okrem toho musia byť H-Bridges správne zapojené k pinom PMW.

Ak máte odvahu, môžete odpojiť kábel Mini-USB a pridať GoPro cez konektor USB do vášho obvodu pripojením + k VCC na vašom adruino a na zemi. Takýmto spôsobom vyberiete batériu GoPro a ušetríte pomerne veľa hmotnosti! Výsledkom bude kratší prevádzkový čas. Pretože balón nepotrebuje žiadnu energiu batérie, aby sa udržal vo vzduchu, batéria (3,7 V, 1 000 mAh je dobrá) vydrží príležitostne fotografovať približne 2 hodiny. Podivne tie isté batérie od rôznych spoločností môžu mať rôznu hmotnosť, preto sa snažte získať takú, ktorá bude mať čo najviac mAh, ale zároveň bude najľahšia.

Pripojiť (Komponent -> Arduino)

Ultrazvukové snímače

Napájanie+uzemnenie -> Arduino VCC a uzemnenie

BW -> A0, A1, A3 (nepamätám si, prečo som preskočil A2, pravdepodobne žiadny dôvod)

Gyro+akcelerometer

Napájanie+uzemnenie -> Arduino VCC a uzemnenie

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

SCL (pin cez 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

Kolík 3 -> Motor 1.a

Kolík 6 -> Motor 1.b

Pin 7 -> Arduino Pin 10

(to isté platí pre druhý mostík H s motorom 2+3)

Ďalej kód!

Krok 5: Programovanie

Rýchly návod

NASTAVIŤ

Inicializujte všetky kódy PIN a senzory

SLUČKA

• Po prvé, ak sa balón chvíľu nehýbal, urobí pohyb vpred (žiadny pohyb nie je nudný),

  randommove = 1, skontroluje, či je na konci cyklu

• Potom skontrolujte, či je výška stále v poriadku (KeepHeight ()) a prípadne choďte nahor alebo nadol, nastavil som to na 1 m pod stropom
• Ak je niečo bližšie ako 150 cm, ako sa tomu dá vyhnúť, inicializujte otáčanie
• ak obidva senzory vpredu niečo zistia, balón sa vráti dozadu
• po otočení, aby ste sa vyhli driftovaniu, urobte protiútok s motormi, aby ste udržali orientáciu a už sa neotáčali
• Nakoniec vykonajte pohyb vpred a pomocou gyroskopu sa držte rovno 5 minút

Som si celkom istý, že existujú lepšie spôsoby, ako tieto veci dosiahnuť. Ak máte návrh, dajte mi vedieť!

Krok 6: Záverečné poznámky

Existuje niekoľko vecí, ktoré potrebujete vedieť o héliových balónoch, tu sú

VÝZVY PRI PRÁCI S HELIOVÝMI BALÓNMI

Aj keď milujem svoje Diris, héliové balóny nie sú ani zďaleka dokonalé. Prvou výzvou je získať balón, ktorý má správnu veľkosť na zdvihnutie všetkých komponentov. Objem balóna určuje, koľko hélia pojme, čo je úmerné sile nahor. To výrazne obmedzuje výber komponentov. Najväčšou prekážkou je batéria; čím je ľahší, tým kratšie vydrží. Na to, aby mohol héliový balón uniesť aspoň mikrokontrolér, batériu a niektoré motory, potrebuje minimálny priemer 90 cm.

Za druhé, balóny naplnené héliom sú veľmi citlivé na akékoľvek prúdenie vzduchu a zmeny teploty v miestnosti. Keďže balóny s héliom vždy unášajú (t. J. Neexistuje spôsob, ako sa úplne zastaviť), sú silne ovplyvnené akýmikoľvek prúdmi vzduchu a prievanom. S používaním svojich balónov v klimatizovaných miestnostiach nemám veľmi dobré skúsenosti.

Po tretie, pretože posunutie héliového balóna pozostáva zo zmeny zotrvačnosti uvedením vrtule do pohybu, medzi inicializáciou pohybu a skutočnou zmenou polohy uplynie niekoľko sekúnd. Výsledkom je, že balón nemôže tak dobre reagovať na vonkajšie vplyvy a je tiež veľmi náročné rýchlo sa vyhýbať prekážkam.

Nakoniec, pretože hélium je ľahšie ako vzduch, uniká pomaly z akéhokoľvek obalu. V dôsledku toho sa balónik musí dopĺňať denne alebo každý druhý deň v závislosti od toho, ako je vzduchotesný obal. Tiež môže byť dosť náročné naplniť balónik správnym množstvom hélia, aby bolo úplne plávajúce, tj. Aby nespadlo ani nevyšlo do výšky. Odporúča sa naplniť balónik tak, aby bol príliš ľahký, a vyrovnať ho ďalším závažím, ktoré možno opäť ľahko zložiť.