Diri - aktivovaný heliový balón: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

V tomto Instructable vás provedu procesem vytváření autonomního balónu hélia, který dokumentuje prostor. Podívejte se na video:

Balón a plášť jsou vyrobeny vlastními silami, elektronika obsahuje arduino pro mini, tři motory s rekvizitami, ultrazvukové senzory pro detekci překážek, gyroskop pro stabilizaci a kameru GoPro pro pořizování snímků/videí.

Toto jsou kroky:

1. Získejte materiály

2. Vytvořte balón

3. Vytvořte pouzdro pro elektroniku a připevněte jej k balónu

4. Přidejte elektroniku

5. Kód!

6. Některé výzvy při práci s heliovými balónky

Tento návod vychází z výzkumného projektu Diany Nowacké (https://openlab.ncl.ac.uk/people/diana/ - [email protected]) a Davida Kirka (https://openlab.ncl.ac.uk/people/ndk37/ - [email protected]) - zveřejněno na konferenci Ubicomp 2015 (https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2750858.2805825&coll=DL&dl=ACM). Zvláštní poděkování patří Nilsovi Hammerlovi (https://openlab.ncl.ac.uk/people/nnh25/ - [email protected]) za jeho pomoc.

Neváhejte nám poslat e -mail, pokud máte nějaké dotazy nebo zpětnou vazbu!

Krok 1: Materiály

Materiály pro balón

2 x přikrývky Mylar (hledejte „mylarovou záchrannou deku“, mělo by být snadné najít a stojí jen pár liber)

1 x Mylar ballon

Nástroje

1 x žehlička na vlasy (minimálně 200 ° C)

Pro pouzdro

2 x dřevěné pásy Balsa

laserovou řezačku nebo řemeslný skalpel

1 dřevěná hmoždinka ca. Délka 50 cm (k připevnění motorů)

Nějaké lepidlo, moc se mi líbí Epoxy

Elektronické součástky

Arduino pro mini (podle mě může být i nano nebo něco stejně malého)

2 x H-můstky

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

GoPro Hero (ideálně WiFi)

Gyro + akcelerometr - ITG3200/ADXL345 (dostal jsem tento:

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

Krok 2: Výroba balónu

Výroba balónu

V závislosti na tom, kolik věcí chcete k balónu připojit, musíte pečlivě vybrat velikost balónu. Vzhledem k tomu, že je těžké se dostat k balónům o velikosti 90 cm (~ 30 palců), rozhodl jsem se z Mylaru vyrobit svůj vlastní. Můžete si vybrat jakýkoli tvar, který byste chtěli, ale počítal jsem s tím, že sférický balón se bude otáčet snadněji. Balón o průměru 130 cm unese kolem 360 g.

Poznámka: Kolik heliového balónu unese, závisí také na nadmořské výšce vašeho místa (hladina moře), protože zvedací schopnosti helia závisí na jeho vlastní hustotě a hustotě vzduchu.

Co dělat:

Vezměte dva listy Mylar Blanket a z každého vystřihněte kruh o délce 130 cm (~ 51 palců).

Zahřátím mylaru je velmi křehký a tenký. Na okraj proto použijeme další, hustý mylar z normálního mylarového balónu.

Ze svého tlustého mylarového balónu vystřihněte malé proužky asi 5 cm x 10 cm (2 palce x 4 palce). V ideálním případě by měly být o něco širší než vaše vyrovnávací žehlička.

Položte dva kruhy na sebe, omotejte tlusté proužky kolem okraje a přitiskněte je k sobě žehličkou na vlasy. Mylar se obvykle již po 5 sekundách roztaví. Žehličku na vlasy jsem upnul gumičkou a nechal v tomto stavu 30-60 sekund. Tímto způsobem si můžete být zcela jisti, že Mylar roztaje všude a nejsou zde žádné mezery. Užijte si tento postup pro celý obvod balónu (to trvá přibližně navždy), kromě jedné sekce, kde musíte nechat mezeru, abyste mohli balón naplnit. Protože ve skutečnosti nechcete mít obyčejný otvor do balónu, měli byste použít otvor silné mylarové obálky, která má jednosměrný otvor, který umožňuje snadné plnění.

Nyní jste s obálkou hotovi!

Další chytrou věcí bude obal. Nejvhodnější materiál je balzové dřevo, protože je velmi lehké.

Krok 3: Výroba pouzdra

Balzové dřevo je dokonalým materiálem pro plášť, protože vypadá hezky a je velmi velmi lehký! To však má jednu nevýhodu, není to extrémně robustní. Podařilo se mi nerozbít příliš mnoho případů, je to docela spolehlivé, chce to jen trochu opatrnosti. Nejjednodušší způsob, jak zvládnout balzu, je rozřezat ji skalpelem.

Buďte kreativní a uvidíte, co se vám líbí! Experimentoval jsem s mnoha různými tvary a živé panty vypadají velmi efektivně (viz https://www.instructables.com/id/Laser-cut-enclosu… Můžete také jednoduše přejít na standardní krabici, na tom vlastně nezáleží, pokud můžete vše umístit dovnitř a připevnit hmoždinku pro motory.

Rozhodl jsem se ohnout pás balzového dřeva do oblouku. Můžete to udělat tak, že vezmete velkou kulatou misku čerstvě převařené vody a pomalu v ní ohnete proužek. Pokud na něj položíte těžký předmět jako hrnek a necháte ho 1–2 hodiny ve vodě, měla by se balza pěkně ohnout. jakmile se ohne, vyjměte ho a nechte uschnout (omlouvám se, že k tomu nemám žádné obrázky, asi jsem byl líný nějaké pořídit). Z balsového dřeva vystřihněte po stranách dva půlkruhy.

Hmoždinku můžete k pouzdru jednoduše přilepit epoxidem. Zajistěte, aby motory směřovaly dopředu, aby byly nejsilnější. U motoru nahoru/dolů vytvořte ve spodní části krabice dva malé otvory, připevněte motor ke dvěma hmoždinkám a protáhněte je otvory. Když přidáte další desku a také ji protáhnete, bude mnohem stabilnější (viz obrázek s elektronikou).

Krok 4: Elektronika

Komponenty

Říkal jsem si, že by bylo skvělé mít balón, který pořizuje obrázky a videa. Také jsem chtěl nějakou detekci překážek a stabilizaci.

Proto jsem přidal tři ultra sonické senzory (1); dva pro detekci všeho vpředu vlevo a vpravo a jeden pro měření vzdálenosti ke stropu. Neměl jsem problémy s rušením (i když je to uvedeno v datovém listu, pak musíte použít řetězení viz https://www.maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf Jediná důležitá věc byla, že senzory musí směřovat dostatečně od sebe, kužely se nesmí překrývat, protože sonar vycházející ze senzorů se navzájem ruší. To způsobí, že senzor detekuje překážku, když ve skutečnosti je to jen další zvuk vydávající zvuk senzoru, aby vykonal svou práci.

Gyroskop (2) stabilizuje pohyb po otočení. Důležité je (na rozdíl od obrázku, kde je vše vhozeno do pouzdra), že jste vybrali jednu osu (v mém případě to bylo Z) a zarovnejte ji co nejvíce, aby byla rovnoběžná se zemí. Otáčení balónu tedy způsobí změnu měření gyroskopu pouze na hodnotě Z. Očividně můžete použít nějakou fantastickou matematiku jinak, ale pro mě to fungovalo skvěle. Jen jsem přilepil senzor na balsovou dřevěnou desku a to už stačilo, aby to fungovalo.

GoPro (3) je skvělá pro vzdálenou inicializaci obrázků a nakonec H-Bridges (L293D) pro motory+rekvizity (4). Napájecí vedení H-Bridge musí být připojeno přímo k baterii, nepřekračujte arduino, protože motory produkují hodně hluku! To může způsobit, že hodnoty ze senzorů budou nepoužitelné. Nezapomeňte však připojit uzemnění H-mostů k arduinu. Kromě toho musí být H-Bridges správně připojeny k pinům PMW.

Pokud jste odvážní, můžete odpojit kabel Mini-USB a připojit GoPro přes konektor USB k vašemu obvodu připojením + k VCC na vašem adruinu a zemi. Tímto způsobem můžete vyjmout baterii GoPro a ušetřit docela dost váhy! Výsledkem bude kratší doba provozu. Vzhledem k tomu, že balón nepotřebuje žádnou energii baterie, aby se udržel ve vzduchu, baterie (3,7 V, 1 000 mAh je dobrá) vydrží přibližně 2 hodiny s příležitostným pořizováním snímků. Podivně stejné baterie od různých společností mohou mít různé hmotnosti, zkuste tedy pořídit takovou, která bude mít co nejvíce mAh, ale která bude také nejlehčí.

Connect (Component -> Arduino)

Ultrazvukové senzory

Napájení+uzemnění -> Arduino VCC a uzemnění

BW -> A0, A1, A3 (nepamatuji si, proč jsem přeskočil A2, pravděpodobně žádný důvod)

Gyro+akcelerometr

Napájení+uzemnění -> Arduino VCC a uzemnění

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

SCL (Pin přes 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

Kolík 6 -> Motor 1.b

Pin 7 -> Arduino Pin 10

(totéž platí pro ostatní H-Bridge s motorem 2+3)

Další kód!

Krok 5: Programování

Rychlý návod

ZALOŽIT

Inicializujte všechny PINy a senzory

SMYČKA

• Za prvé, pokud se balón chvíli nehýbe, provede pohyb vpřed (žádný pohyb není nudný),

  randommove = 1, zkontroluje to na konci smyčky

• Poté zkontrolujte, zda je výška stále v pořádku (KeepHeight ()) a případně jděte nahoru nebo dolů, nastavil jsem ji na 1 m pod stropem
• Pokud je něco blíže než 150 cm, je to překážka, které je třeba se vyhnout, inicializujte otáčení
• pokud oba senzory zjistí něco vpředu, balón se vrátí dozadu
• po otočení, aby se zabránilo driftování, proveďte protiproud s motory, aby byla zachována orientace a již se neotáčely
• Nakonec proveďte pohyb vpřed a pomocí gyroskopu se držte při letu rovně po dobu 5 sekund

Jsem si docela jistý, že existují lepší způsoby, jak těchto věcí dosáhnout, pokud máte návrh, dejte mi prosím vědět!

Krok 6: Závěrečné poznámky

Existuje několik věcí, které potřebujete vědět o heliových balónech, tady jsou

VÝZVY PŘI PRÁCI S HELIUM BALLOONS

Ačkoli miluji své Diris, helium balónky mají k dokonalosti daleko. První výzvou je získat balón, který má správnou velikost, aby mohl zvednout všechny součásti. Objem balónu určuje, kolik helia pojme, což je úměrné síle vzhůru. To výrazně omezuje výběr komponent. Největší překážkou je baterie; čím je lehčí, tím kratší vydrží. Aby mohl heliový balón přepravovat alespoň mikrokontrolér, baterii a některé motory, potřebuje minimální průměr 90 cm.

Za druhé, balónky naplněné heliem jsou velmi citlivé na jakékoli proudění vzduchu a změny teploty v místnosti. Vzhledem k tomu, že balónky s héliem vždy unášejí (tj. Neexistuje způsob, jak být zcela nehybný), jsou silně ovlivněny jakýmkoli proudem vzduchu a průvanem. S používáním svých balónků v klimatizovaných místnostech nemám příliš dobré zkušenosti.

Za třetí, protože přemístění heliového balónu spočívá ve změně setrvačnosti uvedením vrtule do pohybu, mezi inicializací pohybu a skutečnou změnou polohy uplyne několik sekund. V důsledku toho balón nedokáže tak dobře reagovat na vnější vlivy a je také velmi náročné rychle se vyhýbat překážkám.

Konečně, protože je helium lehčí než vzduch, uniká pomalu z jakéhokoli obalu. V důsledku toho musí být balón doplňován denně nebo každý druhý den v závislosti na tom, jak vzduchotěsný je obal. Naplnit balón správným množstvím hélia, aby bylo plně plovoucí, tj. Ani nespadat, ani stoupat do výšky, může být také docela náročné. Doporučuje se naplnit balón tak, aby byl příliš lehký, a vyrovnat jej přídavným závažím, které lze opět snadno sundat.