Diri - aktivirani balon s helijem: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

U ovom Instructableu provest ću vas kroz proces stvaranja autonomnog balona s helijem koji dokumentira prostor. Pogledajte video:

Balon i kućište izrađeni su sami, elektronika sadrži arduino pro mini, tri motora s rekvizitima, ultrazvučne senzore za otkrivanje prepreka, žiroskop za stabilizaciju i GoPro kameru 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. Kôd!

6. Neki izazovi pri radu s balonima s helijem

Ove upute temelje se na istraživačkom projektu Diane Nowacke (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). Posebna zahvala ide 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 cca. 50 cm duljine (za pričvršćivanje motora)

Malo ljepila, jako volim epoksid

Elektroničke komponente

Arduino pro mini (mogao bi 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

Izrada 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 odabrati 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 s helijem može nositi također ovisi o nadmorskoj visini vaše lokacije (razini mora), jer sposobnosti podizanja helija ovise o vlastitoj gustoći i gustoći zraka.

Što uraditi:

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

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 svog 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 ruba i pritisnite ih zajedno s peglom za kosu. Obično se već nakon 5 sekundi Mylar otopi. Učvršćivač za kosu stegnuo sam 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 gotovi s omotnicom!

Sljedeća lukava stvar bit će kućište. Materijal koji se najviše preporučuje je balsa drvo, zbog svoje male težine.

Korak 3: Dokazivanje slučaja

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

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

Odlučio sam saviti traku balsa drveta 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. nakon što 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 su najjači. Za motor gore/dolje, napravite dvije male rupice na dnu kutije, pričvrstite motor na dva klina i provucite ih kroz rupe. Dodavanje druge ploče i stavljanje kroz nju čini je mnogo stabilnijom (pogledajte sliku s elektronikom).

Korak 4: Elektronika

Komponente

Mislio sam da bi bilo super imati balon koji snima slike i video zapise. Također sam želio 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 s 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 da senzori se moraju dovoljno međusobno usmjeriti, stožci se ne smiju preklapati jer sonar koji dolazi iz senzora međusobno ometa. To senzor čini da detektira prepreku, a zapravo je to samo još jedan senzor koji ispušta zvuk kako bi obavio svoj posao.

Žirsokop (2) stabilizira kretanje nakon okretanja. Važno je (za razliku od prikazanog na slici gdje se sve samo baca u kućište), da ste odabrali jednu os (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 se možete poslužiti i nekom domišljatom matematikom, ali meni je ovo super uspjelo. Senzor sam samo zalijepio za balsa drvenu ploču i to je već bilo dovoljno da radi.

GoPro (3) je izvrstan za daljinsko pokretanje slika i na kraju H-mostove (L293D) za motore+podupirače (4). Električni vodovi H-mosta 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 kako bi ispravno radili.

Ako ste hrabri, možete odvojiti Mini-USB kabel i dodati GoPro preko USB priključka u svoj krug 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 tvrtki mogu imati različitu težinu, stoga pokušajte nabaviti bateriju sa što je moguće više mAh -a, ali i najlakšu.

Povezivanje (komponenta -> Arduino)

Ultrazvučni senzori

Napajanje+uzemljenje -> Arduino VCC i uzemljenje

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

Žiro+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

Brzi prolaz

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 može li se povećati ili spustiti, 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, protuupravljajte motorima kako biste zadržali orijentaciju i više se ne okrećete
• 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, balon s helijem treba minimalni promjer od 90 cm.

Drugo, baloni napunjeni 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, između inicijalizacije pokreta i stvarne promjene položaja prolazi nekoliko sekundi. Zbog 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 kućišta. Zbog toga se balon mora puniti svaki dan ili svaki drugi dan, ovisno o tome koliko je kućište nepropusno za zrak. Također može biti prilično izazovno napuniti balon pravom količinom helija kako bi potpuno lebdio, tj. Niti padao niti se dizao u visinu. Preporučljivo je napuniti balon tako da bude previše lagan i uravnotežiti ga s dodatnom težinom, koju je moguće lako ponovno skinuti.