Diri - toimiva heliumpallo: 6 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Tässä ohjeessa opastan sinua prosessin, jolla luodaan itsenäinen heliumpallo, joka dokumentoi tilan. Katso video:

Ilmapallo ja kotelo ovat itse tehtyjä, elektroniikka koostuu arduino pro ministä, kolmesta moottorista, joissa on rekvisiitta, ultraäänitunnistimet esteiden havaitsemiseksi, gyroskooppi vakauttamiseen ja GoPro-kamera kuvien/videoiden ottamiseen.

Nämä ovat vaiheet:

1. Hanki materiaalit

2. Luo ilmapallo

3. Tee kotelo elektroniikalle ja kiinnitä se ilmapalloon

4. Lisää elektroniikka

5. Koodi!

6. Jotkut haasteet heliumpallojen kanssa työskentelyssä

Tämä ohje sisältää Diana Nowackan (https://openlab.ncl.ac.uk/people/diana/ - [email protected]) ja David Kirkin (https://openlab.ncl) tutkimushankkeen.ac.uk/people/ndk37/ - [email protected]) - julkaistu Ubicomp -konferenssissa 2015 (https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2750858.2805825&coll=DL&dl=ACM). Erityinen kiitos kuuluu Nils Hammerlalle (https://openlab.ncl.ac.uk/people/nnh25/ - [email protected]) avusta.

Voit lähettää meille sähköpostia, jos sinulla on kysyttävää tai palautetta!

Vaihe 1: Materiaalit

Materiaalit ilmapallolle

2 x Mylar -huopia (etsi "mylar peitepeitto", pitäisi olla helppo löytää ja maksaa vain muutaman kilon)

1 x Mylar -pallo

Työkalut

1 x hiusten suoristin (vähintään 200 ° C)

Kotelolle

2 x Balsa -puuliuskat

laserleikkuri tai käsityöveitsi

1 puinen tappi n. Pituus 50 cm (moottorien kiinnittämiseen)

Jotkut liimat, pidän todella epoksista

Elektroniset komponentit

Arduino pro mini (voi olla myös nano tai jotain yhtä pientä)

2 x H-siltaa

3 x moottorit, joissa on rekvisiitta (esim. Pienistä nelikoptereista)

GoPro Hero (ihanteellisesti WiFi -yhteensopiva)

Gyro + kiihtyvyysmittari - ITG3200/ADXL345 (sain tämän:

3 x ultraäänianturia - ultraääni -etäisyysmittari - LV -MaxSonar -EZ0 (tämä hyvä

Vaihe 2: Tee ilmapallo

Ilmapallon tekeminen

Riippuen siitä, kuinka paljon tavaraa haluat kiinnittää ilmapalloon, sinun on valittava ilmapallon koko huolellisesti. Koska yli 90 cm: n (~ 30 tuuman) kokoisia palloja on vaikea saada, päätin tehdä oman Mylarista. Voit valita haluamasi muodon, mutta arvelin, että pallomainen ilmapallo kääntyy helpommin. Halkaisijaltaan 130 cm: n ilmapallo voi kantaa noin 360 g.

Huomaa, kuinka paljon heliumpalloa voi kantaa, riippuu myös sijaintisi korkeudesta (merenpinnasta), koska heliumin nostokyky riippuu sen omasta tiheydestä ja ilman tiheydestä.

Mitä tehdä:

Ota kaksi arkkia Mylar -peittoa ja leikkaa 130 cm (~ 51 tuumaa) ympyrä kummastakin.

Mylar -kuumeneminen tekee siitä erittäin hauraan ja ohuen. Siksi käytämme rajalle tavallista mylar -ilmapalloa sisältävää paksua mylaaria.

Leikkaa paksuista Mylar -ilmapalloista pieniä nauhoja, noin 5 cm x 10 cm (2 tuumaa x 4 tuumaa). Ihannetapauksessa niiden tulisi olla hieman leveämpiä kuin suoristusrauta.

Laita kaksi ympyrää päällekkäin, kiedo paksut nauhat reunan ympäri ja paina ne yhteen hiusten suoristimen kanssa. Yleensä jo 5 sekunnin kuluttua Mylar sulaa. Puristin hiusten suoristimen kuminauhalla ja annoin sen olla tässä tilassa 30-60 sekuntia. Tällä tavalla voit olla melko varma, että Mylar sulaa kaikkialla eikä siinä ole aukkoja. Nauti tästä toimenpiteestä koko ilmapallon kehällä (tämä kestää suunnilleen ikuisesti) lukuun ottamatta yhtä osaa, jossa sinun on jätettävä rako, jotta voit täyttää ilmapallon. Koska et todellakaan halua, että ilmapallolle on avoin aukko, käytä paksun mylar-kirjekuoren aukkoa, jossa on yksisuuntainen aukko, joka mahdollistaa helpon täytön.

Nyt olet valmis kirjekuoresi kanssa!

Seuraava ovela asia on kotelo. Suositeltavin materiaali on balsa -puu, koska se on kevyt.

Vaihe 3: Kotelon tekeminen

Balsa -puu on täydellinen materiaali kotelolle, koska se näyttää hyvältä ja on erittäin kevyt! Siinä on kuitenkin yksi haittapuoli, se ei ole erittäin kestävä. Onnistuin olemaan rikkomatta liian monta tapausta, se on melko luotettava, se tarvitsee vain vähän varovaisuutta. Helpoin tapa käsitellä balsaa on leikata se veitsellä.

Ole vain luova ja katso mitä pidät! Kokeilin monia eri muotoja, ja elävät saranat näyttävät erittäin siisteiltä (katso https://www.instructables.com/id/Laser-cut-enclosu… Voit myös valita vain vakiolaatikon, sillä ei ole väliä, niin kauan kuin voit laittaa kaiken sisälle ja kiinnittää moottorien tapin.

Päätin taivuttaa balsapuun kaaren. Voit tehdä sen ottamalla suuren pyöreän kulhon juuri keitettyä vettä ja taivuttamalla hitaasti sen sisällä olevaa nauhaa. Jos laitat raskaan esineen, kuten mukin, päälle ja jätät sen 1–2 tunniksi veteen, balssan tulee taipua mukavasti. kun se on taipunut, ota se pois ja anna sen kuivua (Anteeksi, että minulla ei ole siitä kuvia, olin luultavasti liian laiska ottamaan joitakin). Leikkaa kaksi puoliympyrää balsapuusta sivuille.

Voit liimata tapin koteloon epoksilla. Varmista, että moottorit ovat eteen päin, jolloin ne ovat vahvimmat. Tee ylös/alas -moottorille kaksi pientä reikää laatikon pohjaan, kiinnitä moottori kahteen tappiin ja työnnä ne reikien läpi. Kun lisäät toisen levyn ja laitat sen läpi, se tekee siitä paljon vakaamman (katso kuva elektroniikan kanssa).

Vaihe 4: Elektroniikka

Komponentit

Ajattelin, että olisi hienoa saada ilmapallo, joka ottaa kuvia ja videoita. Halusin myös esteiden havaitsemisen ja vakauttamisen.

Siksi lisäsin kolme ultraäänianturia (1); kaksi havaitsemaan kaiken edessä ja vasemmalla ja yksi mittaamaan etäisyyttä kattoon. Minulla ei ole ollut häiriöongelmia (vaikka se on mainittu tietolomakkeessa, sinun on käytettävä ketjutusta, katso https://www.maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf Ainoa tärkeä asia oli se, että antureiden on osoitettava riittävän kauas toisistaan, kartiot eivät saa olla päällekkäin, koska antureista tuleva luotain häiritsee toisiaan.

Gyroskooppi (2) vakauttaa liikkeen kääntymisen jälkeen. Tärkeää on (toisin kuin kuvassa, jossa kaikki on vain heitetty koteloon), että valitsit yhden akselin (minun tapauksessani se oli Z) ja kohdistit sen mahdollisimman paljon, jotta se on yhdensuuntainen maan kanssa. Joten ilmapallon pyöriminen johtaa gyroskoopin mittaukseen vain Z-arvossa. Ilmeisesti voit käyttää hienoa matematiikkaa muuten, mutta tämä toimi minulle hyvin. Kiinnitin vain anturin balsa -puulevyyn ja se riitti jo toimimaan.

GoPro (3) sopii erinomaisesti kuvien alustamiseen etänä ja lopuksi moottorien+rekvisiittien (4) H-sillat (L293D). H-Bridgen sähköjohdot on kytkettävä suoraan akkuun, älä mene arduinon yli, koska moottorit tuottavat paljon melua! Tämä voi tehdä antureiden lukemat käyttökelvottomiksi. Muista kuitenkin liittää H-siltojen maa arduinoon. Lisäksi H-sillat on liitettävä PMW-nastoihin, jotta ne toimivat oikein.

Jos olet rohkea, voit irrottaa Mini-USB-kaapelin erilleen ja lisätä GoPron USB-liittimen kautta virtapiiriin liittämällä + VCC: hen adruinossasi ja maassa. Näin voit ottaa GoPron akun pois ja säästää painoa! Tämä kuitenkin vähentää käyttöaikaa. Koska ilmapallo ei tarvitse akkuvirtaa pysyäkseen ilmassa, akku (3,7 V, 1000 mAh on hyvä) kestää noin 2 tuntia ja satunnaisesti otetaan kuvia. Kummallista, että eri yritysten eri akuilla voi olla eri painoisia, joten yritä hankkia sellainen, jossa on mahdollisimman paljon mAh: ta, mutta joka on myös kevyin.

Yhdistä (komponentti -> Arduino)

Ultraääni -anturit

Power+Ground -> Arduino VCC ja Ground

BW -> A0, A1, A3 (en muista miksi ohitin A2, luultavasti ei syytä)

Gyro+kiihtyvyysmittari

Power+Ground -> Arduino VCC ja Ground

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

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

H-silta

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

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

Nasta 2 -> Arduino Pin 11

Nasta 3 -> Moottori 1.a

Nasta 6 -> Moottori 1.b

Nasta 7 -> Arduino Pin 10

(sama koskee toista H-siltaa, jossa on moottori 2+3)

Seuraavaksi koodi!

Vaihe 5: Ohjelmointi

Nopea läpikäynti

PERUSTAA

Alusta kaikki PIN -koodit ja anturit

LOOP

• Ensinnäkin, jos ilmapallo ei liiku vähään aikaan, se liikkuu eteenpäin (mikään liike ei ole tylsää),

  randommove = 1, tarkistaa, että silmukan lopussa

• Tarkista sitten, onko korkeus edelleen ok (KeepHeight ()) ja mahdollisesti nousee tai laskee, asetan sen 1 metriin katon alle
• Jos jotakin on lähempänä kuin 150 cm, se on vältettävä este, joten aloita kääntäminen
• jos molemmat anturit havaitsevat jotain edestä, ilmapallo siirtyy taaksepäin
• käännöksen jälkeen, jotta vältytään ajautumiselta, ohjaa moottoreita vasta -asentoon pitämään suunta ja älä pyöri enää
• Suorita lopuksi eteenpäin suuntautuva liike ja käytä Gyroa pysyäksesi suorana lentäessäsi 5 sekuntia

Olen varma, että on parempia tapoja saavuttaa nämä asiat, jos sinulla on ehdotuksia, kerro minulle!

Vaihe 6: Viimeiset huomautukset

Tässä on muutamia asioita, jotka sinun on tiedettävä heliumpalloista

HAASTEET HELIUM -PALLOJEN KÄYTTÖÖN

Vaikka rakastan Dirisiäni, heliumpallot eivät ole kaukana täydellisistä. Ensimmäinen haaste on saada ilmapallo, joka on oikean kokoinen kaikkien komponenttien nostamiseksi. Ilmapallon tilavuus määrää sen, kuinka paljon heliumia siihen mahtuu, mikä on verrannollinen ylöspäin suuntautuvaan voimaan. Tämä rajoittaa merkittävästi komponenttien valintaa. Suurin rajoite on akku; mitä kevyempi se on, sitä lyhyempi se kestää. Vähintään mikrokontrollerin, akun ja joidenkin moottoreiden kuljettamiseksi heliumpallon halkaisija on vähintään 90 cm.

Toiseksi heliumilla täytetyt ilmapallot ovat erittäin herkkiä huoneen ilmavirran ja lämpötilan muutoksille. Koska heliumpallot ajelehtivat aina (eli ei voi olla täysin paikallaan), ilmavirrat ja vedot vaikuttavat niihin voimakkaasti. Minulla ei ole kovin hyviä kokemuksia ilmapallojen käytöstä ilmastoiduissa huoneissa.

Kolmanneksi, koska heliumpallon siirtäminen koostuu hitauden muuttamisesta aktivoimalla potkurit työntövoiman aikaansaamiseksi, liikkeen alkamisen ja todellisen asennonmuutoksen välillä kuluu muutama sekunti. Tämän seurauksena ilmapallo ei pysty reagoimaan ulkoisiin vaikutuksiin niin hyvin, ja on myös erittäin haastavaa välttää esteet nopeasti.

Lopuksi, koska helium on ilmaa kevyempää, se poistuu hitaasti mistä tahansa kotelosta. Tästä syystä ilmapallo on täytettävä päivittäin tai joka toinen päivä sen mukaan, kuinka kotelo on ilmatiivis. Se voi myös olla melko haastavaa täyttää ilmapallo oikealla määrällä heliumia, jotta se olisi täysin kelluva, eli ei pudota eikä nouse. Ilmapallo on suositeltavaa täyttää liian kevyesti ja tasapainottaa ylimääräisellä painolla, joka voidaan helposti ottaa pois.