Diri - die geaktiveerde heliumballon: 6 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

In hierdie instruksies sal ek u deur die proses lei om 'n outonome heliumballon te skep wat die ruimte dokumenteer. Kyk na die video:

Die ballon en die omhulsel is selfgemaak, die elektronika bestaan uit 'n arduino pro mini, drie motors met rekwisiete, ultra-soniese sensors vir hindernisopsporing, 'n gyroscoop vir stabilisering en 'n GoPro-kamera om foto's/video's te neem.

Dit is die stappe:

1. Kry die materiaal

2. Skep die ballon

3. Maak 'n behuizing vir die elektronika en maak dit aan die ballon vas

4. Voeg die elektronika by

5. Die kode!

6. 'n Paar uitdagings wanneer u met heliumballonne werk

Hierdie instruksies is gebaseer op 'n navorsingsprojek deur Diana Nowacka (https://openlab.ncl.ac.uk/people/diana/ - [email protected]) en David Kirk (https://openlab.ncl.ac.uk/people/ndk37/ - [email protected]) - gepubliseer tydens die Ubicomp -konferensie 2015 (https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2750858.2805825&coll=DL&dl=ACM). 'N Spesiale dankie gaan aan Nils Hammerla (https://openlab.ncl.ac.uk/people/nnh25/ - [email protected]) vir sy hulp.

Stuur ons 'n e -pos as u enige vrae of terugvoer het!

Stap 1: materiaal

Materiaal vir die ballon

2 x Mylar -komberse (soek na "mylar -reddingsdeken", moet maklik gevind word en kos net 'n paar pond)

1 x Mylar ballon

Gereedskap

1 x Strykmasjien (minstens 200 ° C)

Vir die omhulsel

2 x Balsahoutstroke

'n lasersnyer of 'n vervaardigde skalpel

1 houthakkie van ca. 50 cm lank (om die motors aan te heg)

'N bietjie gom, ek hou baie van Epoxy

Die elektroniese komponente

Arduino pro mini (ek kan ook nano wees of iets ewe klein)

2 x H-brûe

3 x motors met rekwisiete (van bv. Klein quadcopters)

GoPro Hero (ideaal vir WiFi)

Gyro + versnellingsmeter - ITG3200/ADXL345 (ek het hierdie een:

3 x Ultrasoniese sensors - Ultrasoniese Range Finder - LV -MaxSonar -EZ0 (hierdie een goeie

Stap 2: Maak die ballon

Die maak van die ballon

Afhangende van hoeveel dinge u aan die ballon wil heg, moet u die grootte van die ballon sorgvuldig kies. Aangesien dit moeilik is om ballonne van meer as 90 cm (~ 30 in.) Te kry, het ek besluit om my eie een van Mylar te maak. U kan kies watter vorm u ook al wil hê, maar ek het gereken dat 'n bolvormige ballon makliker sal draai. 'N Ballon met 'n deursnee van 130 cm kan ongeveer 360 g dra.

NB Hoeveel 'n heliumballon kan dra, hang ook af van die hoogte van u ligging (seevlak), omdat die hefvermoë van die helium afhang van sy eie digtheid en lugdigtheid.

Wat om te doen:

Neem twee velle Mylar -deken en sny 'n sirkel van 130 cm (~ 51 in.) Uit elkeen.

Deur die mylar op te warm, word dit baie broos en dun. Daarom gebruik ons die ekstra, dik mylar van 'n normale mylarballon vir die grens.

Sny klein repies, ongeveer 5 cm x 10 cm (2 duim x 4 duim) uit u dik Mylar -ballon. Ideaal gesproke moet hulle effens wyer wees as die strykyster.

Sit die twee sirkels op mekaar, draai die dik stroke om die rand en druk dit saam met die haarstryk. Gewoonlik, na al 5 sekondes, smelt die Mylar. Ek het die haarstryker met 'n rekkie vasgeklem en dit vir 30-60 sekondes laat staan. Op hierdie manier kan u redelik seker wees dat die Mylar oral smelt en dat daar geen gapings is nie. Geniet hierdie prosedure vir die hele omtrek van die ballon (dit duur ongeveer ewig), afgesien van een gedeelte, waar u 'n gaping moet laat om die ballon te kan vul. Aangesien u nie regtig 'n effense opening na die ballon wil hê nie, moet u die opening van die dik mylar-koevert gebruik, met 'n eenrigtingopening wat maklik gevul kan word.

Nou is jy klaar met jou koevert!

Die volgende slim ding is die omhulsel. Vanweë sy ligte gewig is die beste materiaal balsahout.

Stap 3: Maak die saak

Balsahout is die perfekte materiaal vir 'n omhulsel, aangesien dit mooi lyk en baie lig is! Dit het egter 'n nadeel: dit is nie uiters robuust nie. Ek het daarin geslaag om nie te veel sake te breek nie, dit is redelik betroubaar, dit verg net 'n bietjie versigtigheid. Die maklikste manier om balsa te hanteer, is om dit met 'n skalpel te sny.

Wees net kreatief en kyk wat u wil! Ek het met baie verskillende vorms geëksperimenteer, en lewende skarniere lyk baie cool (sien https://www.instructables.com/id/Laser-cut-enclosu … U kan ook net na die standaard boks gaan, dit maak nie regtig saak nie, solank jy alles binne kan plaas en die plug vir die motors kan vasmaak.

Ek het besluit om die balsahoutstrook tot 'n boog te buig. U kan dit doen deur 'n groot ronde bak vars gekookte water te neem en die strook stadig daarin te buig. As jy 'n swaar voorwerp soos 'n beker bo-op sit en dit 1-2 uur in die water laat staan, behoort die balsa mooi te buig. As dit eers buig, haal dit uit en laat dit droog word (jammer dat ek geen foto's daarvan het nie, ek was waarskynlik te lui om te neem). Sny twee halwe sirkels uit die balsahout vir die sye.

U kan die stok met Epoxy op die omhulsel plak. Maak seker dat die motors na die voorkant wys, sodat hulle die sterkste is. Maak vir die op/af -motor twee klein gaatjies aan die onderkant van die boks, maak die motor aan twee spykers vas en steek dit deur die gate. As u nog 'n bord byvoeg en dit ook deurgaan, word dit baie stabieler (sien foto met die elektronika).

Stap 4: Die Electonics

Die komponente

Ek het gedink dit sal gaaf wees om 'n ballon te hê wat foto's en video's neem. Ek wou ook hindernisopsporing en stabilisering hê.

Daarom het ek drie ultra soniese sensors bygevoeg (1); twee om alles links en regs voor op te spoor en een om die afstand na die plafon te meet. Ek het geen probleme met interferensie gehad nie (alhoewel dit in die gegewensblad genoem word, moet u ketting gebruik, sien https://www.maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf Die enigste belangrike ding was dat die sensors moet voldoende uitmekaar wys, die keëls moet nie oorvleuel nie, aangesien die sonar wat uit die sensors kom, mekaar inmeng. Dit laat 'n sensor 'n hindernis opspoor, terwyl dit eintlik net 'n ander klank is wat die sensor kan aflaai.

Die gyrsocope (2) stabiliseer die beweging na draai. Belangrik is (anders as in die prentjie waar alles net in die omhulsel gegooi word), dat u een as gekies het (in my geval was dit Z) en dit soveel as moontlik in lyn bring sodat dit parallel met die grond is. Die rotasie van die ballon sal slegs lei tot die verandering van die gyroscoop op die Z-waarde. Uiteraard kan u andersins 'n goeie wiskunde gebruik, maar dit het baie goed vir my gewerk. Ek het die sensor net aan die balsahoutplank vasgesteek en dit was reeds genoeg om dit te laat werk.

Die GoPro (3) is ideaal om foto's op afstand te initialiseer en uiteindelik die H-Bridges (L293D) vir die motors+rekwisiete (4). Die kraglyne van die H-Bridge moet direk op die battery gekoppel wees; moenie oor die arduino gaan nie, want die motors produseer baie geraas! Dit kan die lesings van die sensors onbruikbaar maak. Maar onthou om die grond van die H-brûe aan die arduino te koppel. Verder moet H-Bridges aan PMW-penne gekoppel word om behoorlik te werk.

As u dapper is, kan u 'n Mini-USB-kabel uitmekaar haal en die GoPro oor die USB-aansluiting by u kring voeg deur + aan VCC op u adruino en die grond te koppel. Op hierdie manier kan u die GoPro -battery uithaal en 'n bietjie gewig bespaar! Dit lei egter tot minder werkstyd. Aangesien die ballon geen batterykrag nodig het om in die lug te bly nie, duur die battery (3,7 V, 1000mAh goed) ongeveer 2 uur met af en toe foto's. Dit is vreemd dat dieselfde batterye van verskillende ondernemings verskillende gewigte kan hê, dus probeer om een met soveel mAh as moontlik te kry, maar dit is ook die ligste.

Koppel (komponent -> Arduino)

Ultrasoniese sensors

Power+Ground -> Arduino VCC en Ground

BW -> A0, A1, A3 (onthou nie hoekom ek A2 oorgeslaan het nie, waarskynlik geen rede nie)

Gyro+versnellingsmeter

Power+Ground -> Arduino VCC en Ground

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

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

H-brug

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

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

Speld 2 -> Arduino -pen 11

Speld 3 -> Motor 1.a

Speld 6 -> Motor 1.b

Speld 7 -> Arduino pen 10

(dieselfde geld vir die ander H-Bridge met Motor 2+3)

Volgende die kode!

Stap 5: Programmering

Vinnige deurloop

STEL OP

Initialiseer al die PIN's en die sensors

LOOP

• Eerstens, as die ballon 'n rukkie nie beweeg nie, beweeg dit vorentoe (geen beweging is vervelig nie),

  randommove = 1, sal dit aan die einde van die lus kontroleer

• Kontroleer dan of die hoogte nog steeds in orde is (KeepHeight ()) en moontlik op of af gaan, ek stel dit op 1m onder die plafon
• As daar iets nader as 150 cm is as wat dit 'n struikelblok is om te vermy, begin die draai
• as albei sensors iets aan die voorkant opspoor, gaan die ballon agteruit
• na die draai, om te voorkom dat dit dryf, moet u met die motors teenstuur om die oriëntasie te behou en nie meer te draai nie
• Voer uiteindelik die voorwaartse beweging uit en gebruik die Gyro om reguit te bly terwyl u 5 sekondes vlieg

Ek is redelik seker dat daar beter maniere is om hierdie dinge te bereik. Laat weet my as u 'n voorstel het!

Stap 6: Laaste aantekeninge

Hier is 'n paar dinge wat u moet weet oor heliumballonne

UITDAGINGS WANNEER MET HELIUM BALLOONS WERK WORD

Alhoewel ek van my Diris hou, is heliumballonne nog lank nie perfek nie. Die eerste uitdaging is om 'n ballon te kry wat die regte grootte het om al die komponente op te lig. Die volume van 'n ballon bepaal hoeveel helium dit kan bevat, wat eweredig is aan die opwaartse krag. Dit beperk die keuse van komponente aansienlik. Die grootste beperking is die battery; hoe ligter dit is, hoe korter sal dit hou. 'N Heliumballon benodig 'n minimum deursnee van 90 cm om ten minste die mikrobeheerder, 'n battery en 'n paar motors te kan dra.

Tweedens is ballonne gevul met helium baie sensitief vir enige lugvloei en temperatuurveranderinge in die kamer. Aangesien heliumballonne altyd dryf (dit wil sê daar is geen manier om heeltemal stil te word nie), word hulle sterk beïnvloed deur lugstrome en trekke. Ek het nie baie goeie ervaring met die gebruik van my ballonne in kamers met lugversorging nie.

In die derde plek, omdat die verplasing van 'n heliumballon bestaan uit die verandering van die traagheid deur die propellers in werking te stel om 'n stukrag te skep, gaan daar 'n paar sekondes tussen die inisialisering van 'n beweging en die werklike posisieverandering. As gevolg hiervan kan die ballon nie so goed reageer op uiterlike invloede nie, en is dit ook baie uitdagend om vinnig hindernisse te vermy.

Aangesien helium ligter as lug is, ontsnap dit uiteindelik stadig uit enige omhulsel. As gevolg hiervan moet die ballon daagliks of elke tweede dag hervul word, afhangende van hoe lugdig die omhulsel is. Dit kan ook baie uitdagend wees om 'n ballon met die regte hoeveelheid helium te vul sodat dit heeltemal dryf, d.w.s. nie laat val of styg nie. Dit is raadsaam om die ballon te vul sodat dit te lig is en dit met 'n ekstra gewig in balans bring, wat maklik weer afgehaal kan word.