Diri - Aktivləşdirilmiş Helium Balonu: 6 Addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:48

Bu Təlimat kitabında, məkanı sənədləşdirən muxtar bir helium balonu yaratmaq prosesini sizə izah edəcəyəm. Videoya baxın:

Balon və korpus öz-özünə hazırlanmışdır, elektronika arduino pro mini, üç dayaqlı mühərrik, maneələrin aşkarlanması üçün ultra-sonik sensorlar, sabitləşmə üçün jiroskop və şəkil/video çəkmək üçün GoPro kameradan ibarətdir.

Bunlar addımlardır:

1. Materialları alın

2. Balonu yaradın

3. Elektronikaya bir çanta düzəldin və balona bağlayın

4. Elektronikanı əlavə edin

5. Kod!

6. Helium balonları ilə işləyərkən bəzi çətinliklər

Bu təlimatlar Diana Nowacka (https://openlab.ncl.ac.uk/people/diana/ - [email protected]) və David Kirk (https://openlab.ncl) tərəfindən aparılan bir araşdırma layihəsinə əsaslanır..ac.uk/people/ndk37/ - [email protected]) - 2015 Ubicomp konfransında nəşr edilmişdir (https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2750858.2805825&coll=DL&dl=ACM). Köməkinə görə Nils Hammerla (https://openlab.ncl.ac.uk/people/nnh25/ - [email protected]) xüsusi təşəkkürünü bildirir.

Hər hansı bir sualınız və ya geribildiriminiz varsa bizə e -poçt göndərməkdən çekinmeyin!

Addım 1: Materiallar

Balon üçün materiallar

2 x Mylar yorğan ("mylar xilasetmə yorğanı" axtarın, tapılması asan olmalı və sadəcə bir neçə funtdur)

1 x Mylar ballon

Alətlər

1 x Saç düzəldici (ən az 200 ° C)

Kassa üçün

2 x Balsa ağac zolaqları

lazer kəsici və ya hazırlanan skalpel

1 ədəd taxta dübel Uzunluğu 50 sm (mühərrikləri bağlamaq üçün)

Bir az yapışqan, Epoksi çox sevirəm

Elektron komponentlər

Arduino pro mini (nano ola bilər və ya eyni dərəcədə kiçik bir şey ola bilər)

2 x H-Körpü

3 x dayaqlı motorlar (məsələn, kiçik quadcopters)

GoPro Hero (ideal WiFi qabiliyyəti)

Gyro + Akselerometr - ITG3200/ADXL345 (bunu əldə etdim:

3 x Ultrasonik sensorlar - Ultrasonik Range Finder - LV -MaxSonar -EZ0 (bu yaxşı

Addım 2: Balonu hazırlayın

Balonun hazırlanması

Balona nə qədər şey əlavə etmək istədiyinizə görə, balonun ölçüsünü diqqətlə seçməlisiniz. Ölçüsü 90 sm (~ 30 düym) üzərində olan balonları almaq çətin olduğundan Mylar'dan öz balonumu hazırlamağa qərar verdim. İstədiyiniz formanı seçə bilərsiniz, amma hesab etdim ki, kürə balonu daha asan dönəcək. Diametri 130 sm olan bir balon təxminən 360 qr daşıya bilir.

NB Bir helium balonun nə qədər daşıya biləcəyi də yerləşdiyiniz yerin hündürlüyündən (dəniz səviyyəsindən) asılıdır, çünki heliumun qaldırma qabiliyyəti öz sıxlığından və havanın sıxlığından asılıdır.

Nə etməli:

İki ədəd Mylar Battaniye götürün və hər birindən 130 sm (~ 51 düym) bir dairə kəsin.

Miyanı qızdırmaq onu çox kövrək və incə edir. Buna görə də sərhəd üçün normal mylar şardan əlavə, qalın mylar istifadə edəcəyik.

Qalın Mylar balonunuzdan təxminən 5 sm x 10 sm (2 düym x 4 düym) kiçik zolaqlar kəsin. İdeal olaraq, düzəldici ütünüzdən bir qədər geniş olmalıdır.

İki dairəni bir -birinin üstünə qoyun, qalın zolaqları haşiyəyə sarın və saç düzəldicisi ilə birlikdə sıxın. Adətən, 5 saniyədən sonra Mylar əriyir. Saç düzəldicisini bir rezin bantla bağladım və 30-60 saniyə bu vəziyyətdə buraxdım. Bu yolla, Mylar -ın hər tərəfdə əridiyinə və heç bir boşluq olmadığına əmin ola bilərsiniz. Balonu doldurmaq üçün bir boşluq buraxmalı olduğunuz bir hissədən başqa, balonun bütün çevrəsi üçün bu prosedurdan zövq alın (bu təxminən sonsuza qədər davam edir). Balonun düz bir açılışına sahib olmaq istəmədiyinizə görə, doldurmağa asanlıqla imkan verən bir tərəfli açılışa malik olan qalın mylar zərfin açılışından istifadə etməlisiniz.

İndi zərfinizlə işiniz bitdi!

Növbəti hiyləgər şey korpus olacaq. Ən çox tövsiyə olunan material yüngül olması səbəbindən balsa ağacdır.

Addım 3: Davanın hazırlanması

Balsa ağacı, gözəl göründüyü və çox yüngül olduğu üçün korpus üçün mükəmməl materialdır! Bu bir dezavantajla birlikdə olsa da, son dərəcə möhkəm deyil. Çox hadisəni poza bilmədim, olduqca etibarlıdır, sadəcə bir az ehtiyatlı olmaq lazımdır. Balsa ilə məşğul olmağın ən asan yolu onu bıçaqla kəsməkdir.

Yalnız yaradıcı olun və nəyi sevdiyinizi görün! Bir çox fərqli forma sınadım və canlı menteşələr çox sərin görünür (bax https://www.instructables.com/id/Laser-cut-enclosu… Ayrıca standart qutu üçün də gedə bilərsiniz, bunun heç bir əhəmiyyəti yoxdur, hər şeyi içəriyə yerləşdirə və motorlar üçün dübel bağlaya biləcəyiniz müddətcə.

Balsa ağac şeridini bir qövsə bükmək qərarına gəldim. Böyük yuvarlaq bir qabda təzə qaynadılmış su götürüb içindəki şeridi yavaşca əyərək bunu edə bilərsiniz. Kupa kimi ağır bir əşyanı üstünə qoyub 1-2 saat suda saxlasanız, balsa gözəl əyilməlidir. əyildikdən sonra çıxarın və qurudun (üzr istəyirəm ki, heç bir şəklim yoxdur, yəqin ki, bəzilərini çəkmək üçün çox tənbəl idim). Tərəflər üçün balsa ağacından iki yarım dairə kəsin.

Dübeli epoksi ilə qutuya yapışdıra bilərsiniz. Motorların ön tərəfə baxdığından əmin olun ki, onlar ən güclü olsunlar. Yuxarı/aşağı motor üçün qutunun altındakı iki kiçik delik açın, motoru iki dübelə bağlayın və deliklərdən keçirin. Başqa bir lövhə əlavə etmək və onu keçmək onu daha sabit hala gətirir (elektronika ilə şəkilə baxın).

Addım 4: Elektronika

Komponentlər

Düşündüm ki, şəkil və video çəkən bir balonun olması yaxşı olar. Mən də bəzi maneələrin aşkarlanmasını və sabitləşməsini istədim.

Buna görə üç ultra sonic sensoru əlavə etdim (1); ön sol və sağdakı hər şeyi aşkar etmək üçün ikisi və tavana olan məsafəni ölçmək üçün. Müdaxilə ilə bağlı problemim olmadı (məlumat vərəqində qeyd olunsa da, zəncirdən istifadə etməlisiniz https://www.maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf baxın. Sensorlar kifayət qədər bir -birindən fərqlənməlidir, konuslar üst -üstə düşməməlidir, çünki sensorlardan gələn sonar bir -birinə müdaxilə edir.

Gyrsocope (2) döndükdən sonra hərəkəti sabitləşdirir. Vacibdir (hər şeyin yalnız korpusa atıldığı Şəkildə göstərildiyindən fərqli olaraq), bir ox seçməyiniz (mənim vəziyyətimdə Z idi) və mümkün qədər yerə hizalayın ki, yerə paralel olsun. Balonun fırlanması, giroskopun yalnız Z dəyərində ölçülməsi ilə nəticələnəcək. Aydındır ki, başqa bir fantaziya riyazi istifadə edə bilərsiniz, amma bu mənim üçün çox yaxşı işlədi. Sensoru balsa taxta taxtasına yapışdırdım və bu artıq işləməsi üçün kifayət idi.

GoPro (3), şəkilləri uzaqdan başlatmaq və nəhayət mühərriklər+rekvizitlər üçün H-Körpüləri (L293D) başlatmaq üçün əladır (4). H-Bridge-in elektrik xətləri birbaşa batareyaya bağlanmalıdır, arduino üzərindən keçməyin, çünki mühərriklər çox səs-küy yaradır! Bu sensorlardakı oxunuşları yararsız hala sala bilər. Ancaq H-Körpülərinin zəminini arduinoya bağlamağı unutmayın. Bundan əlavə, düzgün işləməsi üçün H-Körpüləri PMW pinlərinə bağlanmalıdır.

Cəsarətli olsanız, bir Mini-USB kabelini ayırıb GoPro-nu USB konnektoru üzərindən + adruino və yerə VCC-yə qoşaraq dövrə qoşa bilərsiniz. Bu yolla GoPro -nun batareyasını çıxara və xeyli çəki saxlaya bilərsiniz! Bununla da daha az iş vaxtı ilə nəticələnəcək. Balonun havada qalması üçün heç bir batareya gücünə ehtiyac olmadığı üçün, batareya (3.7 V, 1000mAh yaxşıdır) ara -sıra şəkil çəkməklə təxminən 2 saat davam edir. Qəribədir ki, fərqli şirkətlərin eyni batareyaları fərqli çəkilərə sahib ola bilər, buna görə də mümkün qədər çox mAh -lıq batareya almağa çalışın, amma bu da ən yüngüldür.

Qoşulun (Komponent -> Arduino)

Ultrasonik sensorlar

Power+Ground -> Arduino VCC və Ground

BW -> A0, A1, A3 (A2 -ni niyə atladığımı xatırlamırsınız, yəqin ki, heç bir səbəb yoxdur)

Gyro+Akselerometr

Power+Ground -> Arduino VCC və Ground

SDA (GND üzərində pin) -> Arduino SDA (A4)

SCL (SDA üzərində pin) -> Arduino SCL (A5)

H-Körpüsü

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

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

Pin 2 -> Arduino Pin 11

Pin 3 -> Motor 1.a

Pin 6 -> Motor 1.b

Pin 7 -> Arduino Pin 10

(eyni, Motor 2+3 olan digər H-Bridge üçün də keçərlidir)

Sonrakı kod!

Addım 5: Proqramlaşdırma

Sürətli keçid

QURMAQ

Bütün PİN və sensorları işə salın

LOOP

• Birincisi, balon bir müddət hərəkət etməsə, irəli hərəkət edir (heç bir hərəkət cansıxıcı deyil),

  randommove = 1, döngünün sonunda bunu yoxlayacaq

• Sonra hündürlüyün hələ də yaxşı olub olmadığını yoxlayın (KeepHeight ()) və potensial olaraq yuxarı və ya aşağı enin, tavanın altında 1 m -ə qoydum
• 150 sm -dən daha yaxın bir şey varsa, bunun qarşısını almaq üçün bir maneə var, buna görə dönməyi başlayın
• hər iki sensör cəbhədə bir şey aşkar edərsə, balon geriyə gedəcək
• döndükdən sonra, sürüşməmək üçün, oriyentasiyanı saxlamaq və artıq dönməmək üçün mühərriklərə qarşı durun
• Nəhayət, irəli hərəkət edin və 5 saniyə uçarkən düz qalmaq üçün Gyro -dan istifadə edin

Əminəm ki, bunları əldə etməyin daha yaxşı yolları var, təklifiniz varsa mənə bildirin!

Addım 6: Son Qeydlər

Helium balonları haqqında bilməli olduğunuz bir neçə şey var

HELİUM BALONLARI İLƏ İŞLƏYƏN ZORLUKLAR

Dirisimi sevsəm də, helium balonları mükəmməl olmaqdan uzaqdır. İlk çətinlik, bütün komponentləri qaldırmaq üçün uyğun ölçüdə olan bir balon əldə etməkdir. Bir balonun həcmi, nə qədər helium tuta biləcəyini təyin edir ki, bu da yuxarı qüvvə ilə mütənasibdir. Bu, komponentlərin seçimini əhəmiyyətli dərəcədə məhdudlaşdırır. Ən böyük məhdudiyyət batareyadır; nə qədər yüngül olsa, o qədər də qalıcı olacaq. Ən azından mikrokontrolör, batareya və bəzi mühərriklər daşımaq üçün bir helium şarının minimum diametri 90 sm olmalıdır.

İkincisi, heliumla dolu balonlar otaqdakı hava axını və temperatur dəyişikliyinə çox həssasdır. Helium balonları hər zaman uçduqca (yəni tamamilə hərəkətsiz qalmaq üçün bir yol yoxdur), hər hansı bir hava cərəyanı və qaralamadan güclü şəkildə təsirlənir. Balonlarımı klimalı otaqlarda istifadə etməklə bağlı çox yaxşı təcrübəm yoxdur.

Üçüncüsü, bir helium balonunun yerdəyişməsi, pervaneleri bir itələmə yaratmaq üçün hərəkətə gətirərək ətalətin dəyişdirilməsindən ibarət olduğu üçün, hərəkətin başlanğıcı ilə mövqedəki faktiki dəyişiklik arasında bir neçə saniyə keçir. Nəticədə, balon xarici təsirlərə o qədər də yaxşı reaksiya verə bilmir və maneələrdən tez bir zamanda qaçmaq çox çətindir.

Nəhayət, helium havadan yüngül olduğundan hər cür korpusdan yavaş -yavaş qaçır. Nəticədə, hava keçirməyən korpusdan asılı olaraq balon hər gün və ya hər gün yenidən doldurulmalıdır. Balonu tamamilə üzən hala gətirmək üçün onu lazımi miqdarda heliumla doldurmaq da çətin ola bilər, yəni nə düşmə, nə də hündürlüyə qalxma. Balonu çox yüngül olması üçün doldurmaq və yenidən asanlıqla çıxarıla bilən əlavə bir çəki ilə tarazlaşdırmaq məsləhətdir.