Diri - Belon Helium Tergerak: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Dalam Instructable ini saya akan memandu anda melalui proses membuat balon helium autonomi yang mendokumentasikan ruang tersebut. Lihat video:

Belon dan selongsong dibuat sendiri, elektronik terdiri dari arduino pro mini, tiga motor dengan alat peraga, sensor ultra-sonik untuk pengesanan halangan, giroskop untuk penstabilan dan kamera GoPro untuk mengambil gambar / video.

Ini adalah langkah-langkahnya:

1. Dapatkan bahan

2. Buat belon

3. Buat casing untuk elektronik dan pasangkan ke balon

4. Tambah elektronik

5. Kodnya!

6. Beberapa cabaran semasa bekerja dengan belon helium

Instruksional ini berdasarkan projek penyelidikan oleh Diana Nowacka (https://openlab.ncl.ac.uk/people/diana/ - [email protected]) dan David Kirk (https://openlab.ncl.ac.uk / people / ndk37 / - [email protected]) - diterbitkan pada persidangan Ubicomp 2015 (https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2750858.2805825&coll=DL&dl=ACM). Terima kasih khas ditujukan kepada Nils Hammerla (https://openlab.ncl.ac.uk/people/nnh25/ - [email protected]) atas pertolongannya.

Jangan ragu untuk menghantar e-mel kepada kami sekiranya anda mempunyai pertanyaan atau maklum balas!

Langkah 1: Bahan

Bahan untuk belon

2 x selimut Mylar (cari "selimut penyelamat mylar", senang didapati dan harganya hanya beberapa paun)

1 x Mylar belon

Alat

1 x pelurus rambut (sekurang-kurangnya 200 ° C)

Untuk Selongsong

2 x jalur kayu Balsa

pemotong laser atau pisau bedah yang dibuat

1 dowel kayu kira-kira Panjang 50cm (untuk memasang motor)

Sebilangan gam, saya sangat suka Epoxy

Komponen elektronik

Arduino pro mini (boleh jadi nano juga saya rasa atau sesuatu yang sama kecil)

2 x H-Jambatan

3 x motor dengan alat peraga (dari mis. Quadcopters kecil)

GoPro Hero (idealnya WiFi)

Gyro + Accelerometer - ITG3200 / ADXL345 (Saya mendapat yang ini:

3 x Sensor ultrasonik - Pencari Julat Ultrasonik - LV-MaxSonar-EZ0 (ini bagus

Langkah 2: Membuat Belon

Membuat belon

Bergantung pada berapa banyak barang yang ingin anda pasangkan pada belon, anda harus memilih ukuran belon dengan berhati-hati. Oleh kerana belon berukuran 90 cm (~ 30 inci) sukar diperoleh, saya memutuskan untuk membuat balon sendiri daripada Mylar. Anda boleh memilih bentuk mana yang anda mahu, tetapi saya berpendapat bahawa belon bulat akan menjadi lebih mudah. Belon berdiameter 130 cm boleh membawa sekitar 360 g.

NB Berapa banyak belon helium dapat dibawa juga bergantung pada ketinggian lokasi anda (permukaan laut), kerana kemampuan mengangkat helium bergantung pada kepadatannya sendiri dan ketumpatan udara.

Apa nak buat:

Ambil dua helai Selimut Mylar dan potong bulatan 130 cm (~ 51 inci.) Masing-masing.

Memanaskan mylar menjadikannya rapuh dan nipis. Oleh itu, kami akan menggunakan mylar tambahan tebal dari balon mylar biasa untuk sempadan.

Potong helai kecil, sekitar 5 cm x 10 cm (2 inci x 4 inci) dari belon Mylar tebal anda. Sebaiknya, mereka mestilah sedikit lebih lebar daripada besi pelurus anda.

Letakkan kedua bulatan di atas satu sama lain, bungkus jalur tebal di sekitar sempadan dan tekan bersama-sama dengan pelurus rambut. Biasanya, setelah 5 saat Mylar mencair. Saya mengikat pelurus rambut dengan tali getah dan membiarkannya dalam keadaan ini selama 30-60 saat. Dengan cara ini anda boleh yakin, bahawa Mylar cair di seluruh dan tidak ada jurang. Nikmati prosedur ini untuk keseluruhan lilitan balon (ini memerlukan masa selama-lamanya), selain dari satu bahagian, di mana anda harus meninggalkan jurang untuk dapat mengisi balon. Oleh kerana anda tidak benar-benar ingin membuka bukaan ke belon, anda harus menggunakan bukaan sampul tebal mylar, yang mempunyai bukaan satu arah yang mudah diisi.

Sekarang anda sudah selesai dengan sampul surat anda!

Perkara licik seterusnya adalah selongsong. Bahan yang paling disarankan adalah kayu balsa, kerana beratnya yang ringan.

Langkah 3: Membuat Kes

Kayu Balsa adalah bahan yang sempurna untuk selongsong, kerana ia kelihatan bagus dan sangat ringan! Itu datang dengan satu kelemahan, tetapi tidak terlalu mantap. Saya tidak berjaya memecahkan terlalu banyak kes, ia cukup dipercayai, ia hanya perlu berhati-hati. Cara paling mudah untuk menangani balsa adalah memotongnya dengan pisau bedah.

Cukup kreatif dan lihat apa yang anda suka! Saya bereksperimen dengan pelbagai bentuk, dan engsel hidup kelihatan sangat keren (lihat https://www.instructables.com/id/Laser-cut-enclosu… Anda juga boleh memilih kotak standard, ia tidak begitu penting, selagi anda boleh meletakkan semua barang di dalamnya dan pasangkan dowel untuk motor.

Saya memutuskan untuk membengkokkan jalur kayu balsa ke busur. Anda boleh melakukannya dengan mengambil mangkuk bulat besar air rebus dan perlahan-lahan membengkokkan jalur di dalamnya. Sekiranya anda meletakkan benda berat seperti cawan di atas dan biarkan selama 1-2 jam di dalam air balsa harus bengkok dengan baik. setelah dibengkokkan, keluarkan dan biarkan kering (Maaf kerana saya tidak mempunyai gambar, saya mungkin terlalu malas untuk mengambilnya). Potong dua bulatan separuh dari kayu balsa untuk sisi.

Anda boleh melekatkan dowel ke casing dengan Epoxy. Pastikan motor menghadap ke depan, dengan cara yang paling kuat. Untuk motor atas / bawah, buat dua lubang kecil di bahagian bawah kotak, pasangkan motor ke dua dowel dan pasangkan lubang tersebut. Menambah plat lain dan meletakkannya juga menjadikannya lebih stabil (lihat gambar dengan elektronik).

Langkah 4: The Electonics

Komponennya

Saya berpendapat bahawa akan lebih senang jika ada balon yang mengambil gambar dan video. Saya juga mahukan pengesanan dan penstabilan halangan.

Oleh itu, saya menambah tiga sensor ultra sonik (1); dua untuk mengesan semuanya di kiri dan kanan depan dan satu untuk mengukur jarak ke siling. Saya tidak mempunyai masalah dengan gangguan (walaupun ia disebutkan dalam lembaran data, maka anda perlu menggunakan rantai lihat https://www.maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf Satu-satunya perkara penting ialah sensor mesti menunjuk cukup jauh, kerucut tidak boleh bertindih kerana sonar yang datang dari sensor saling mengganggu. Itu membuat sensor mengesan halangan sedangkan sebenarnya ia hanya bunyi penembak sensor untuk melakukan tugasnya.

Gyrsocope (2) menstabilkan pergerakan setelah berpusing. Yang penting adalah (tidak seperti yang ditunjukkan dalam Gambar di mana semuanya dilemparkan ke dalam selongsong), bahawa anda memilih satu paksi (dalam kes saya itu Z) dan sejajarkannya sebanyak mungkin sehingga selari dengan tanah. Jadi putaran belon akan mengakibatkan perubahan ukuran giroskop pada nilai-Z sahaja. Jelas sekali anda boleh menggunakan matematik mewah sebaliknya, tetapi ini sangat sesuai untuk saya. Saya hanya memasang sensor pada papan kayu balsa dan itu sudah cukup untuk membuatnya berfungsi.

GoPro (3) bagus untuk memulakan gambar dari jarak jauh dan akhirnya H-Bridges (L293D) untuk motor + alat peraga (4). Talian kuasa H-Bridge mesti disambungkan terus ke bateri, jangan melewati arduino kerana motor mengeluarkan banyak bunyi! Ini dapat menjadikan bacaan dari sensor tidak dapat digunakan. Tetapi ingat untuk menghubungkan tanah H-Bridges ke arduino sekalipun. Selanjutnya, H-Bridges mesti disambungkan ke PMW Pin untuk berfungsi dengan baik.

Sekiranya anda berani, anda boleh melepaskan kabel Mini-USB dan menambahkan GoPro melalui penyambung USB ke litar anda dengan menyambungkan + ke VCC di adruino dan tanah anda. Dengan cara itu anda boleh mengeluarkan bateri GoPro dan anda menjimatkan sedikit berat badan! Ini akan mengakibatkan masa operasi kurang. Oleh kerana belon tidak memerlukan tenaga bateri untuk tetap di udara, bateri (3.7 V, 1000mAh bagus) bertahan sekitar 2 jam dengan pengambilan gambar sekali-sekala. Peliknya bateri yang sama dari syarikat yang berbeza boleh mempunyai bobot yang berbeza, jadi cubalah mendapatkannya dengan mAh sebanyak mungkin tetapi yang juga ringan.

Sambungkan (Komponen -> Arduino)

Sensor Ultrasonik

Power + Ground -> Arduino VCC dan Ground

BW -> A0, A1, A3 (tidak ingat mengapa saya melangkau A2, mungkin tidak ada sebab)

Gyro + Accelerometer

Power + Ground -> Arduino VCC dan Ground

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

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

Jambatan H

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

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

Pin 2 -> Pin Arduino 11

Pin 3 -> Motor 1.a

Pin 6 -> Motor 1.b

Pin 7 -> Pin Arduino 10

(Begitu juga dengan H-Bridge yang lain dengan Motor 2 + 3)

Seterusnya kod!

Langkah 5: Pengaturcaraan

Laluan Pantas

PENYEDIAAN

Memulakan semua PIN dan sensor

PINJAMAN

• Pertama, jika belon tidak bergerak sebentar, ia membuat pergerakan ke depan (tidak ada pergerakan yang membosankan),

  randommove = 1, akan memeriksa bahawa di hujung gelung

• Kemudian periksa sama ada ketinggian masih baik (KeepHeight ()) dan berpotensi naik atau turun, saya menetapkannya ke 1m di bawah siling
• Sekiranya terdapat sesuatu yang lebih dekat dari 150cm daripada halangan yang harus dihindari, jadi mulailah membelok
• jika kedua-dua sensor mengesan sesuatu di bahagian depan, belon akan bergerak ke belakang
• setelah berpusing, untuk mengelakkan melayang, lawan dengan motor untuk menjaga orientasi dan tidak berpusing lagi
• Akhirnya jalankan pergerakan ke depan dan gunakan Gyro untuk terus lurus sambil terbang selama 5 saat

Saya yakin ada cara yang lebih baik untuk mencapai perkara ini, jika anda mempunyai cadangan, sila beritahu saya!

Langkah 6: Nota Akhir

Terdapat beberapa perkara yang perlu anda ketahui mengenai belon helium, berikut adalah

CABARAN APABILA BEKERJA DENGAN BOLA HELIUM

Walaupun saya suka Diris saya, belon helium jauh dari sempurna. Cabaran pertama adalah mendapatkan balon yang mempunyai ukuran yang tepat untuk mengangkat semua komponen. Isi padu belon menentukan berapa banyak helium yang dapat ditahannya, yang sebanding dengan daya ke atas. Ini secara signifikan mengehadkan pemilihan komponen. Kekangan terbesar ialah bateri; semakin ringan, semakin pendek ia akan bertahan. Untuk dapat membawa sekurang-kurangnya mikrokontroler, bateri dan beberapa motor, belon helium memerlukan diameter minimum 90cm.

Kedua, belon yang dipenuhi helium sangat sensitif terhadap sebarang aliran udara dan perubahan suhu di dalam bilik. Oleh kerana belon helium selalu melayang (iaitu tidak ada cara untuk diam sepenuhnya), ia sangat terpengaruh oleh arus udara dan draf. Saya tidak mempunyai pengalaman yang sangat baik dengan menggunakan belon saya di bilik berhawa dingin.

Ketiga, kerana menggerakkan belon helium terdiri dari mengubah inersia dengan menggerakkan baling-baling untuk membuat tujahan, beberapa saat berlalu antara permulaan pergerakan dan perubahan kedudukan yang sebenarnya. Akibatnya, balon tidak dapat bereaksi terhadap pengaruh luar dengan baik dan juga sangat sukar untuk mengelakkan halangan dengan cepat.

Akhirnya, kerana helium lebih ringan daripada udara, ia melepaskan perlahan dari sebarang jenis selongsong. Akibatnya, balon mesti diisi semula setiap hari atau setiap hari bergantung pada bagaimana kedap udara dari selongsong. Juga sangat sukar untuk mengisi balon dengan jumlah helium yang tepat untuk menjadikannya terapung sepenuhnya, iaitu tidak jatuh atau naik tinggi. Dianjurkan untuk mengisi balon sehingga terlalu ringan dan menyeimbangkannya dengan berat tambahan, yang dapat dilepaskan dengan mudah.