Дири - іске қосылған гелий шар: 6 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:27

Бұл нұсқаулықта мен сізге кеңістікті құжаттайтын автономды гелий шарын құру процесін көрсетемін. Видеоны қараңыз:

Шар мен корпус өздігінен жасалған, электроникаға arduino pro mini, тірегі бар үш қозғалтқыш, кедергілерді анықтауға арналған ультра дыбыстық сенсорлар, тұрақтандыруға арналған гироскоп және суреттер/бейнелер түсіру үшін GoPro камерасы кіреді.

Бұл қадамдар:

1. Материалдарды алыңыз

2. Шарды жасаңыз

3. Электрониканың корпусын жасап, оны шарға бекітіңіз

4. Электрониканы қосыңыз

5. Код!

6. Гелий шарларымен жұмыс істеу кезіндегі кейбір қиындықтар

Бұл нұсқаулық Диана Новаканың (https://openlab.ncl.ac.uk/people/diana/ - [email protected]) және Дэвид Кирктің (https://openlab.ncl) зерттеу жобасына негізделген..ac.uk/people/ndk37/ - [email protected]) - 2015 жылы Ubicomp конференциясында жарияланған (https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2750858.2805825&coll=DL&dl=ACM). Оның көмегі үшін Нилс Хаммерлаға (https://openlab.ncl.ac.uk/people/nnh25/ - [email protected]) ерекше алғыс айтамыз.

Егер сізде сұрақтар немесе кері байланыс болса, бізге электрондық хат жіберіңіз!

1 -қадам: материалдар

Шарға арналған материалдар

2 x Mylar көрпе («mylar құтқару көрпесін» іздеу оңай табылуы керек және бірнеше фунт тұрады)

1 x Mylar Ballon

Құралдар

1 x Шаш түзеткіш (кем дегенде 200 ° C)

Қаптама үшін

2 x Balsa ағаш жолақтары

лазерлік кескіш немесе дайын скальпель

1 ағаш дюбель. Ұзындығы 50 см (қозғалтқышты бекіту үшін)

Кейбір желім, маған эпоксид ұнайды

Электронды компоненттер

Arduino pro mini (нано болуы мүмкін немесе менің ойымша, кішкене нәрсе)

2 x H көпірі

3 x тіректері бар қозғалтқыштар (мысалы, шағын квадрокоптерлерден)

GoPro Hero (WiFi үшін өте қолайлы)

Gyro + акселерометр - ITG3200/ADXL345 (мен мұны алдым:

3 x ультрадыбыстық датчиктер - ультрадыбыстық диапазон - LV -MaxSonar -EZ0 (бұл жақсы

2 -қадам: Шар жасау

Шар жасау

Әуе шарына қанша зат жапқыңыз келетініне байланысты, шардың мөлшерін мұқият таңдау керек. Өлшемі 90 см (~ 30 дюйм) астам шарларды алу қиын болғандықтан, мен Мылардан өз қолыммен жасауды шештім. Сіз өзіңіз қалаған пішінді таңдай аласыз, бірақ мен шар тәрізді шар оңай айналады деп есептедім. Диаметрі 130 см болатын әуе шарының салмағы 360 грамм.

Естеріңізге сала кетейік, гелий әуе шарының қаншалықты көтере алатыны сіздің орналасқан жеріңіздің биіктігіне (теңіз деңгейінен) байланысты, себебі гелийдің көтерілу қабілеті оның тығыздығына және ауаның тығыздығына байланысты.

Не істеу:

Mylar көрпесінің екі парағын алыңыз және әрқайсысынан 130 см (~ 51 дюйм) шеңберді кесіңіз.

Миалды қыздыру оны өте нәзік және жұқа етеді. Сондықтан біз шекара үшін қалыпты миальды баллоннан қосымша қалың миалды қолданамыз.

Қалың Mylar шарынан шамамен 5 см x 10 см (2 дюйм x 4 дюйм) кішкене жолақтарды кесіңіз. Ең дұрысы, олар сіздің түзеткіш үтіктен сәл кеңірек болуы керек.

Екі шеңберді бір -бірінің үстіне қойыңыз, қалың жолақтарды шекараға орап, шаш түзеткішпен бірге басыңыз. Әдетте, 5 секундтан кейін Mylar ериді. Мен шаш түзеткішті резеңке жолақпен қысып, оны 30-60 секундқа қалдырдым. Осылайша сіз Mylar барлық жерде еріп кететініне және олқылықтар жоқ екеніне сенімді бола аласыз. Шарды толтыру үшін бос орын қалдыруға тура келетін бір бөлімнен басқа, шардың бүкіл айналасы үшін бұл процедурадан рахат алыңыз (бұл шамамен мәңгілікке созылады). Шарға қарапайым саңылау болғысы келмейтіндіктен, толтыруға оңай мүмкіндік беретін бір жақты саңылауы бар қалың миал конвертінің ашылуын пайдалану керек.

Енді сіз конвертті аяқтадыңыз!

Келесі айлакерлік корпус болады. Ең қолайлы материал - бұл бальза ағашы, себебі оның салмағы жеңіл.

3 -қадам: Істі жасау

Бальса ағашы - қаптауға арналған тамаша материал, себебі ол өте жақсы көрінеді және өте жеңіл! Бұл бір кемшілікпен бірге келеді, бірақ бұл өте берік емес. Мен көптеген жағдайларды бұза алмадым, бұл өте сенімді, оған аздап сақтық қажет. Бальзамен жұмыс істеудің ең оңай жолы - оны скальпельмен кесу.

Тек шығармашылықпен айналысыңыз және өзіңізге ұнайтын нәрсені көріңіз! Мен әр түрлі пішіндермен тәжірибе жасадым, ал тіректер өте әдемі көрінеді (https://www.instructables.com/id/Laser-cut-enclosu… қараңыз, сонымен қатар стандартты қорапты алуға болады, бұл маңызды емес, егер сіз бәрін ішке орналастыра алсаңыз және қозғалтқыштарға шнурды бекітсеңіз.

Мен бальзаның ағаш жолағын доғаға июді шештім. Сіз мұны жасай аласыз: жаңа піскен судың үлкен дөңгелек тостағанын алып, ішіндегі жолақты баяу бүгіңіз. Егер сіз кружка тәрізді ауыр затты үстіне қойып, оны 1-2 сағат суда қалдырсаңыз, бальза жақсы бүгілуі керек. Иілгеннен кейін оны шығарып, құрғатыңыз (кешіріңіз, менде ондай суреттер жоқ, мен түсіруге жалқау болған шығармын). Балса ағашынан екі жарты шеңберді екі жағына кесіңіз.

Дубалды эпоксидті корпусқа жабыстыруға болады. Қозғалтқыштардың ең мықты екеніне көз жеткізіңіз. Жоғары/төмен қозғалтқыш үшін қораптың төменгі жағында екі кішкене тесік жасаңыз, қозғалтқышты екі дюбельге бекітіңіз және оларды тесіктерден өткізіңіз. Басқа пластинаны қосу және оның өтуі оны әлдеқайда тұрақты етеді (электроникамен суретті қараңыз).

4 -қадам: Электроника

Компоненттер

Мен суреттер мен бейнелерді түсіретін әуе шарының болғаны жақсы деп ойладым. Мен сондай -ақ кедергілерді анықтау мен тұрақтандыруды қалаймын.

Сондықтан мен үш ультра дыбыстық сенсорды қостым (1); алдыңғы және сол жақтағы барлық нәрсені анықтау үшін, екеуі төбеге дейінгі қашықтықты өлшеу үшін. Менде кедергілермен проблемалар болған жоқ (бұл деректер парағында көрсетілгенімен, сіз тізбекті https://www.maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf қараңыз) Жалғыз маңызды нәрсе болды. датчиктер бір -бірінен жеткілікті қашықтықта орналасуы керек, өйткені конустар сенсорлардан шығатын дыбыс бір -біріне кедергі келтіреді, бұл сенсордың кедергісін анықтауға мүмкіндік береді, ал шын мәнінде бұл сенсордың дыбысын шығаратын жұмыс.

Гирсокоп (2) бұрылғаннан кейін қозғалысты тұрақтандырады. Маңыздысы (суретте көрсетілгеннен айырмашылығы, бәрі корпусқа лақтырылған), сіз бір осьті таңдадыңыз (менің жағдайда ол Z болды) және оны жерге параллель етіп туралаңыз. Шардың айналуы гироскоптың тек Z мәнінде өзгеруіне әкеледі. Әрине, сіз керемет математиканы қолдана аласыз, бірақ бұл мен үшін жақсы жұмыс істеді. Мен сенсорды бальзаның ағаш тақтасына жапсырдым, бұл оның жұмыс істеуі үшін жеткілікті болды.

GoPro (3) қашықтан суреттерді инициализациялау үшін өте жақсы, және моторлар+тіректер үшін H-Bridges (L293D) (4). H-Bridge электр желілері аккумуляторға тікелей қосылуы керек, ардуинодан асып кетпеңіз, себебі қозғалтқыштар көп шу шығарады! Бұл датчиктерден оқуды жарамсыз етуі мүмкін. Бірақ H-көпірлерінің жерін arduino-ға қосуды ұмытпаңыз. Сонымен қатар, H-Bridges дұрыс жұмыс істеу үшін PMW түйреуіштеріне қосылуы керек.

Егер сіз батыл болсаңыз, mini-USB кабелін ажыратып, адруино мен жердегі VCC-ке + қосу арқылы USB коннекторы арқылы GoPro-ны схемаға қосуға болады. Осылайша сіз GoPro батареясын алып тастай аласыз және салмақты айтарлықтай үнемдейсіз! Бұл жұмыс уақытының аз болуына әкеледі. Шарға ауада қалу үшін аккумулятор қуаты қажет емес болғандықтан, аккумулятор (3.7 В, 1000 мАч жақсы) шамамен 2 сағ тұрады, анда -санда суретке түсіреді. Бір қызығы, әр түрлі компаниялардың бірдей батареялары әр түрлі салмаққа ие болуы мүмкін, сондықтан максималды мАч батареясын алуға тырысыңыз, бірақ ол ең жеңіл.

Қосылу (Компонент -> Arduino)

Ультрадыбыстық датчиктер

Power+Ground -> Arduino VCC және Ground

BW -> A0, A1, A3 (неге мен A2 -ні өткізіп алғаным есімде жоқ, себепсіз шығар)

Gyro+акселерометр

Power+Ground -> Arduino VCC және Ground

SDA (GND арқылы түйреу) -> Arduino SDA (A4)

SCL (SDA арқылы түйреу) -> Arduino SCL (A5)

H-көпірі

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

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

2 түйреуіш -> Arduino түйрегіш 11

3 -түйреуіш -> 1.a қозғалтқышы

6 -түйреуіш -> Қозғалтқыш 1.b

7 -түйреуіш -> Arduino түйреуіші 10

(2+3 қозғалтқышы бар басқа көпірге де қатысты)

Келесі код!

5 -қадам: Бағдарламалау

Жылдам өту

ОРНАТУ

Барлық PIN кодтары мен сенсорларды инициализациялаңыз

Цикл

• Біріншіден, егер шар біраз уақыт қозғалмаса, ол алға қарай қозғалыс жасайды (ешқандай қозғалыс скучно емес),

  randommove = 1, цикл соңында екенін тексереді

• Содан кейін биіктіктің әлі де жақсы екенін тексеріңіз (KeepHeight ()) және мүмкін жоғары немесе төмен, мен оны төбенің астына 1 м етіп қойдым.
• Егер 150 см -ден жақынырақ нәрсе болса, оны болдырмауға болады, сондықтан бұрылуды инициалдаңыз
• егер екі сенсор да алдыңғы жақтан бірдеңе анықтаса, шар артқа қарай жылжиды
• бұрылғаннан кейін, ауытқуды болдырмау үшін қозғалтқыштарға қарсы бағытта болыңыз және енді айналмаңыз.
• Ақырында алға қозғалысты орындаңыз және 5 секунд бойы ұшу кезінде түзу болу үшін гироны қолданыңыз

Мен бұған жетудің жақсы жолдары бар екеніне сенімдімін, егер сізде ұсыныс болса, маған хабарлаңыз!

6 -қадам: Қорытынды жазбалар

Гелий шарлары туралы білу қажет бірнеше нәрсе бар

ГЕЛИУМ БӨЛМЕН ЖҰМЫС ЖАСАУДАҒЫ ҚИЫНДЫҚТАР

Мен Диристі жақсы көретін болсам да, гелий шарлары мінсіз емес. Бірінші қиындық - барлық компоненттерді көтеру үшін қажетті мөлшерде әуе шарын алу. Шардың көлемі оның қанша гелий ұстай алатынын анықтайды, бұл жоғары қарай күшке пропорционалды. Бұл компоненттерді таңдауды айтарлықтай шектейді. Ең үлкен шектеу - бұл батарея; ол неғұрлым жеңіл болса, соғұрлым қысқа болады. Кем дегенде микроконтроллерді, аккумуляторды және кейбір қозғалтқыштарды алып жүру үшін гелий шарына диаметрі кемінде 90 см қажет.

Екіншіден, гелиймен толтырылған әуе шарлары ауа ағыны мен бөлмедегі температураның өзгеруіне өте сезімтал. Гелийдің шарлары үнемі ауытқып жүретіндіктен (яғни, толық тоқтауға болмайды), оларға кез келген ауа ағындары мен сызбалары қатты әсер етеді. Менің әуе шарларымды кондиционерленген бөлмелерде қолданудың жақсы тәжірибесі жоқ.

Үшіншіден, гелий шарын ығыстыру винтті қозғау арқылы инерцияны өзгертуден тұрады, қозғалыстың инициализациясы мен позицияның нақты өзгеруі арасында бірнеше секунд өтеді. Нәтижесінде, шар сыртқы әсерлерге жақсы жауап бере алмайды, сонымен қатар кедергілерді тез арада болдырмау өте қиын.

Ақырында, гелий ауадан жеңіл болғандықтан, кез келген қаптамадан баяу шығады. Нәтижесінде шарды ауа өткізбейтіндігіне байланысты күн сайын немесе әр күн сайын толтыру қажет. Сондай -ақ, шарды толық өзгермелі болу үшін гелийдің қажетті мөлшерімен толтыру өте қиын болуы мүмкін, яғни құлап кетпеуі немесе биіктікке көтерілмеуі. Шарды тым жеңіл болатындай етіп толтырып, оны қайтадан оңай түсіруге болатын қосымша салмақпен теңестірген жөн.