Diri - balonul cu heliu acționat: 6 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

În acest instructabil vă voi plimba prin procesul de creare a unui balon de heliu autonom care documentează spațiul. Aruncați o privire asupra videoclipului:

Balonul și carcasa sunt realizate de sine, electronica cuprinde un arduino pro mini, trei motoare cu recuzită, senzori ultrasonici pentru detectarea obstacolelor, giroscop pentru stabilizare și o cameră GoPro pentru a face fotografii / videoclipuri.

Iată pașii:

1. Obțineți materialele

2. Creați balonul

3. Realizați o carcasă pentru electronică și atașați-o la balon

4. Adăugați elementele electronice

5. Codul!

6. Câteva provocări atunci când lucrezi cu baloane cu heliu

Acest instructable se bazează pe un proiect de cercetare de Diana Nowacka (https://openlab.ncl.ac.uk/people/diana/ - [email protected]) și David Kirk (https://openlab.ncl.ac.uk / people / ndk37 / - [email protected]) - publicat la conferința Ubicomp 2015 (https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2750858.2805825&coll=DL&dl=ACM). Vă mulțumim special pentru Nils Hammerla (https://openlab.ncl.ac.uk/people/nnh25/ - [email protected]) pentru ajutor.

Nu ezitați să ne trimiteți un e-mail dacă aveți întrebări sau feedback!

Pasul 1: Materiale

Materiale pentru balon

2 x pături Mylar (căutați „pătură de salvare mylar”, ar trebui să fie ușor de găsit și costă doar câteva lire sterline)

1 x balon Mylar

Instrumente

1 x placă de îndreptat părul (cel puțin 200 ° C)

Pentru carcasă

2 x benzi de lemn de balsa

un tăietor cu laser sau un bisturiu manual

1 diblă din lemn de cca. 50cm lungime (pentru a atașa motoarele)

Unele lipici, îmi place foarte mult Epoxy

Componentele electronice

Arduino pro mini (ar putea fi și nano, presupun sau ceva la fel de mic)

2 x H-Poduri

3 x motoare cu elemente de recuzită (de ex. Mici quadcoptere)

GoPro Hero (în mod ideal WiFi capabil)

Gyro + Accelerometer - ITG3200 / ADXL345 (Am primit-o pe aceasta:

3 x senzori cu ultrasunete - Telemetru cu ultrasunete - LV-MaxSonar-EZ0 (acesta este bun

Pasul 2: Realizarea balonului

Realizarea balonului

În funcție de cât de multe lucruri doriți să atașați la balon, trebuie să alegeți cu atenție dimensiunea balonului. Deoarece baloanele cu o dimensiune de 90 cm (~ 30 in.) Sunt greu de obținut, am decis să-mi creez unul din Mylar. Puteți alege oricare formă doriți, dar am considerat că un balon sferic se va transforma mai ușor. Un balon cu un diametru de 130 cm poate transporta în jur de 360 g.

NB Cât de mult poate transporta un balon de heliu depinde și de altitudinea locației dvs. (nivelul mării), deoarece capacitățile de ridicare ale heliului depind de propria densitate și densitatea aerului.

Ce sa fac:

Luați două foi de pătură Mylar și tăiați un cerc de 130 cm (~ 51 in.) Din fiecare.

Încălzirea milarului îl face foarte fragil și subțire. Prin urmare, vom folosi mylar suplimentar, gros dintr-un balon de mylar normal pentru graniță.

Decupați benzi mici, de aproximativ 5 cm x 10 cm (2 inci x 4 inci) din balonul gros Mylar. În mod ideal, acestea ar trebui să fie puțin mai late decât fierul tău de îndreptat.

Puneți cele două cercuri una peste alta, înfășurați benzile groase în jurul marginii și apăsați-le împreună cu dispozitivul de îndreptat părul. De obicei, după deja 5 secunde, Mylar se topește. Am prins dispozitivul de îndreptat părul cu o bandă de cauciuc și l-am lăsat în această stare timp de 30-60 de secunde. În acest fel puteți fi destul de sigur că Mylar se topește peste tot și nu există lacune. Bucurați-vă de această procedură pentru întreaga circumferință a balonului (aceasta durează aproximativ pentru totdeauna), în afară de o secțiune, unde trebuie să lăsați un spațiu pentru a putea umple balonul. Deoarece nu doriți cu adevărat să aveți o deschidere simplă la balon, ar trebui să utilizați deschiderea plicului gros de mylar, care are o deschidere unidirecțională care permite cu ușurință umplerea.

Acum ai terminat cu plicul!

Următorul lucru viclean va fi carcasa. Cel mai recomandat material este lemnul de balsa, datorită greutății sale ușoare.

Pasul 3: Crearea cazului

Lemnul de balsa este materialul perfect pentru o carcasă, deoarece arată frumos și este foarte foarte ușor! Asta vine cu un dezavantaj, totuși, nu este extrem de robust. Am reușit să nu rup prea multe cazuri, este destul de fiabil, are nevoie doar de puțină prudență. Cel mai simplu mod de a manipula balsa este să îl tăiați cu un bisturiu.

Fii creativ și vezi ce îți place! Am experimentat cu multe forme diferite, iar balamalele vii arată foarte tare (vezi https://www.instructables.com/id/Laser-cut-enclosu… De asemenea, poți alege cutia standard, nu contează cu adevărat, atâta timp cât puteți așeza totul în interior și atașați diblul pentru motoare.

Am decis să îndoi banda de lemn de balsa pe un arc. Puteți face acest lucru luând un castron rotund mare cu apă proaspăt fiartă și îndoind încet banda în interiorul acestuia. Dacă puneți un obiect greu ca o cană deasupra și îl lăsați 1-2 ore în apă, balsa ar trebui să se îndoaie frumos. odată ce s-a îndoit, scoateți-l și lăsați-l să se usuce (Îmi pare rău că nu am nicio fotografie cu asta, probabil că mi-a fost prea leneș să fac câteva). Tăiați două jumătăți de cerc din lemn de balsa pentru laturi.

Puteți lipi doar diblul carcasei cu Epoxy. Asigurați-vă că motoarele sunt orientate spre față, astfel ele sunt cele mai puternice. Pentru motorul sus / jos, faceți două găuri mici în partea de jos a cutiei, atașați motorul la două dibluri și puneți-le prin găuri. Adăugarea unei alte plăci și trecerea prin aceasta o fac mult mai stabilă (vezi imaginea cu electronica).

Pasul 4: Electonica

Componentele

M-am gândit că ar fi grozav să ai un balon care face fotografii și videoclipuri. De asemenea, am vrut o anumită detecție și stabilizare a obstacolelor.

Prin urmare, am adăugat trei senzori ultra sonici (1); două pentru a detecta totul în partea stângă și dreaptă din față și una pentru a măsura distanța până la tavan. Nu am avut probleme cu interferențele (deși este menționat în foaia tehnică, atunci trebuie să utilizați lanțul, consultați https://www.maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf Singurul lucru important a fost acela că senzorii trebuie să fie suficient de îndepărtați, conurile nu trebuie să se suprapună, deoarece sonarul care vine de la senzori interferează unul cu celălalt. Acest lucru face ca un senzor să detecteze un obstacol atunci când, de fapt, este doar un alt senzor care trage sunetul pentru a-și face treaba.

Girsocopul (2) stabilizează mișcarea după rotire. Important este (spre deosebire de imaginea în care totul este aruncat în carcasă), că ai ales o axă (în cazul meu era Z) și o aliniezi cât mai mult posibil, astfel încât să fie paralel cu solul. Deci, rotația balonului va avea ca rezultat schimbarea măsurării giroscopului numai pe valoarea Z. Evident, puteți folosi unele matematici fantezie altfel, dar acest lucru a funcționat excelent pentru mine. Tocmai am lipit senzorul de placa de lemn de balsa și asta a fost deja suficient pentru a-l face să funcționeze.

GoPro (3) este excelent pentru inițializarea imaginilor de la distanță și în cele din urmă H-Bridges (L293D) pentru motoare + recuzită (4). Liniile de alimentare ale H-Bridge trebuie conectate direct la baterie, nu treceți peste arduino deoarece motoarele produc mult zgomot! Acest lucru poate face ca citirile senzorilor să fie inutilizabile. Dar nu uitați să conectați solul H-Bridges la arduino. În plus, H-Bridges trebuie să fie conectate la pinii PMW pentru a funcționa corect.

Dacă sunteți curajos, puteți scoate un cablu Mini-USB și puteți adăuga GoPro peste conectorul USB la circuitul dvs. conectându-vă + la VCC de pe adruino și de la sol. În acest fel puteți scoate bateria GoPro și economisiți destul de multă greutate! Totuși, acest lucru va duce la un timp de funcționare mai mic. Deoarece balonul nu are nevoie de baterie pentru a rămâne în aer, bateria (3,7 V, 1000 mAh este bună) durează aproximativ 2 ore, cu fotografii ocazionale. În mod ciudat, aceleași baterii de la companii diferite pot avea greutăți diferite, așa că încercați să obțineți una cu cât mai mult mAh posibil, dar care este și cea mai ușoară.

Conectare (componentă -> Arduino)

Senzori cu ultrasunete

Power + Ground -> Arduino VCC și Ground

BW -> A0, A1, A3 (nu-mi amintesc de ce am sărit peste A2, probabil fără motiv)

Gyro + Accelerometer

Power + Ground -> Arduino VCC și Ground

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

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

Podul H

Pinul 4, 5, 12, 13 -> Arduino GND

Pinul 1, 8, 9, 16 -> Arduino RAW

Pinul 2 -> Arduino Pinul 11

Pinul 3 -> Motorul 1.a

Pinul 6 -> Motorul 1.b

Pinul 7 -> Pinul Arduino 10

(același lucru este valabil și pentru celălalt H-Bridge cu motorul 2 + 3)

Apoi codul!

Pasul 5: Programare

Ghid rapid

ÎNFIINȚAT

Inițializați toate codurile PIN și senzorii

BUCLĂ

• Mai întâi, dacă balonul nu s-a mișcat o vreme, face o mișcare înainte (nici o mișcare nu este plictisitoare),

  randommove = 1, va verifica că la sfârșitul buclei

• Apoi verificați dacă înălțimea este încă ok (KeepHeight ()) și potențial să urce sau să coboare, am setat-o la 1m sub tavan
• Dacă există ceva mai aproape de 150cm decât este un obstacol de evitat, așa că inițializați rotirea
• dacă ambii senzori detectează ceva în față, balonul va merge înapoi
• după rotire, pentru a evita derivarea, contrastați cu motoarele pentru a păstra orientarea și a nu mai roti
• În cele din urmă executați mișcarea înainte și utilizați Gyro pentru a vă menține drept în timp ce zburați timp de 5 secunde

Sunt destul de sigur că există modalități mai bune de a realiza aceste lucruri, dacă aveți o sugestie, vă rugăm să ne anunțați!

Pasul 6: Note finale

Există câteva lucruri pe care trebuie să le știți despre baloanele cu heliu, iată-le

PROVOCĂRI LA LUCRAREA CU BALOANE CU HELIU

Deși îmi iubesc Diris-ul, baloanele cu heliu sunt departe de a fi perfecte. Prima provocare este de a obține un balon care are dimensiunea potrivită pentru a ridica toate componentele. Volumul unui balon determină cât de mult heliu poate deține, care este proporțional cu forța ascendentă. Acest lucru constrânge în mod semnificativ alegerea componentelor. Cea mai mare constrângere este bateria; cu cât este mai ușor, cu atât va dura mai scurt. Pentru a putea transporta cel puțin microcontrolerul, o baterie și câteva motoare, un balon cu heliu are nevoie de un diametru minim de 90cm.

În al doilea rând, baloanele umplute cu heliu sunt foarte sensibile la orice flux de aer și la schimbările de temperatură din cameră. Deoarece baloanele de heliu se deplasează întotdeauna (adică nu există nicio modalitate de a fi complet nemișcate), ele sunt puternic afectate de orice curenți de aer și curenți de aer. Nu am experiențe foarte bune cu utilizarea baloanelor mele în camere cu aer condiționat.

În al treilea rând, deoarece deplasarea unui balon de heliu constă în schimbarea inerției prin acționarea elicelor pentru a crea o împingere, trec câteva secunde între inițializarea unei mișcări și schimbarea reală de poziție. Ca urmare, balonul nu poate reacționa la influențele exterioare atât de bine și este, de asemenea, foarte dificil să eviți rapid obstacolele.

În cele din urmă, deoarece heliul este mai ușor decât aerul, el scapă încet de orice fel de carcasă. În consecință, balonul trebuie umplut zilnic sau la fiecare două zile, în funcție de cât de rezistent la aer este carcasa. Poate fi, de asemenea, destul de dificil să umpleți un balon cu cantitatea potrivită de heliu pentru a-l face să plutească complet, adică nici să scadă, nici să crească în înălțime. Este recomandabil să umpleți balonul astfel încât să fie prea ușor și să îl echilibrați cu o greutate suplimentară, care poate fi scoasă din nou cu ușurință.