Diri - ang Actuated Helium Balloon: 6 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:15

Sa Instructable na ito, lalakad kita sa proseso ng paglikha ng isang autonomous helium balloon na nagdidokumento ng espasyo. Tingnan ang video:

Ang lobo at ang pambalot ay gawa sa sarili, ang electronics ay binubuo ng isang arduino pro mini, tatlong mga motor na may props, ultra-sonic sensor para sa pagtuklas ng balakid, gyroscope para sa pagpapatatag at isang GoPro camera upang kumuha ng mga larawan / video.

Ito ang mga hakbang:

1. Kunin ang mga materyales

2. Lumikha ng lobo

3. Gumawa ng isang kaso para sa electronics at ilakip ito sa lobo

4. Idagdag ang electronics

5. Ang code!

6. Ang ilang mga hamon kapag nagtatrabaho sa helium balloons

Ang mga itinuturo na ito ay batay sa isang proyekto sa pagsasaliksik ni Diana Nowacka (https://openlab.ncl.ac.uk/people/diana/ - [email protected]) at David Kirk (https://openlab.ncl.ac.uk / people / ndk37 / - [email protected]) - nai-publish sa Ubicomp conference 2015 (https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2750858.2805825&coll=DL&dl=ACM). Ang isang espesyal na salamat ay napupunta kay Nils Hammerla (https://openlab.ncl.ac.uk/people/nnh25/ - [email protected]) para sa kanyang tulong.

Huwag mag-atubiling mag-email sa amin kung mayroon kang anumang mga katanungan o puna!

Hakbang 1: Mga Kagamitan

Mga materyales para sa lobo

2 x Mylar blankets (maghanap para sa "mylar rescue blanket", dapat madaling hanapin at nagkakahalaga lamang ng ilang pounds)

1 x Mylar ballon

Mga kasangkapan

1 x straightener ng buhok (hindi bababa sa 200 ° C)

Para sa Casing

2 x Balsa kahoy na piraso

isang laser cutter o isang crafting scalpel

1 kahoy na dowel ng ca. 50cm ang haba (upang ikabit ang mga motor)

Ang ilang mga pandikit, gusto ko talaga ang Epoxy

Ang mga elektronikong sangkap

Arduino pro mini (maaaring maging nano rin hulaan ko o isang bagay na pantay na maliit)

2 x H-Bridges

3 x motor na may props (mula hal. Maliit na quadcopters)

GoPro Hero (perpektong may kakayahang WiFi)

Gyro + Accelerometer - ITG3200 / ADXL345 (Nakuha ko ang isang ito:

3 x Ultrasonic sensor - Ultrasonic Range Finder - LV-MaxSonar-EZ0 (ang isang magandang

Hakbang 2: Paggawa ng Balloon

Paggawa ng lobo

Depende sa kung magkano ang mga bagay na nais mong ikabit sa lobo, kailangan mong maingat na piliin ang laki ng lobo. Tulad ng mga lobo na higit sa isang sukat na 90 cm (~ 30 in.) Ay mahirap makuha, nagpasya akong gawin ang sarili ko sa Mylar. Maaari kang pumili ng alinmang hugis na nais mong, ngunit inisip ko na ang isang spherical balloon ay magiging madali. Ang isang lobo na may diameter na 130 cm ay maaaring magdala sa paligid ng 360 g.

NB Kung magkano ang maaaring bitbitin ng isang helium balloon ay depende din sa altitude ng iyong lokasyon (antas ng dagat), dahil ang mga kakayahan sa pag-angat ng helium ay nakasalalay sa sarili nitong density at density ng hangin.

Anong gagawin:

Kumuha ng dalawang sheet ng Mylar Blanket at gupitin ang isang bilog na 130 cm (~ 51 in.) Sa bawat isa.

Ang pag-init ng mylar ay ginagawang mas mahina at payat. Samakatuwid gagamitin namin ang karagdagang, makapal na mylar mula sa isang normal na mylar balloon para sa hangganan.

Gupitin ang maliliit na piraso, sa paligid ng 5 cm x 10 cm (2 pulgada x 4 pulgada) mula sa iyong makapal na Mylar balloon. Sa isip, dapat na mas malawak ang mga ito kaysa sa iyong straightening iron.

Ilagay ang dalawang bilog sa tuktok ng bawat isa, balutin ang makapal na mga piraso sa paligid ng hangganan at pindutin ang mga ito kasama ang straightener ng buhok. Karaniwan, pagkatapos ng 5 segundo natutunaw ang Mylar. In-clamp ko ang straightener ng buhok gamit ang isang goma at hinayaan itong sa ganitong estado sa loob ng 30-60 segundo. Sa ganitong paraan makakasiguro ka, na natutunaw ang Mylar at walang mga puwang. Tangkilikin ang pamamaraang ito para sa buong paligid ng lobo (tumatagal ito ng habambuhay), bukod sa isang seksyon, kung saan kailangan mong mag-iwan ng puwang upang mapunan ang lobo. Dahil hindi mo talaga nais na magkaroon ng isang simpleng pagbubukas sa lobo, dapat mong gamitin ang pagbubukas ng makapal na sobre ng mylar, na may isang pambungad na daan na madaling pinapayagan ang pagpuno.

Ngayon tapos ka na sa iyong sobre!

Susunod na tuso na bagay ang magiging pambalot. Ang pinapayuhang materyal ay ang kahoy na balsa, dahil sa magaan nitong timbang.

Hakbang 3: Paggawa ng Kaso

Ang Balsa kahoy ay ang perpektong materyal para sa isang pambalot, dahil maganda ito at napakagaan! Dumarating iyon sa isang sagabal, hindi ito labis na matatag. Nagawa kong hindi masira ang masyadong maraming mga kaso, ito ay medyo maaasahan, kailangan lamang ng kaunting pag-iingat. Ang pinakamadaling paraan upang hawakan ang balsa ay i-cut ito gamit ang isang scalpel.

Lamang maging malikhain at makita kung ano ang gusto mo! Nag-eksperimento ako sa maraming iba't ibang mga hugis, at ang mga bisagra ng buhay ay mukhang napaka cool (tingnan ang https://www.instructables.com/id/Laser-cut-enclosu… Maaari mo ring puntahan ang karaniwang kahon, hindi talaga mahalaga, hangga't maaari mong ilagay ang lahat sa loob at ilakip ang dowel para sa mga motor.

Napagpasyahan kong yuko ang balsa ng kahoy sa isang arko. Maaari mong gawin iyon sa pamamagitan ng pagkuha ng isang malaking bilog na mangkok ng sariwang pinakuluang tubig at dahan-dahang baluktot ang strip sa loob nito. Kung maglagay ka ng isang mabibigat na bagay tulad ng isang tabo sa itaas at iwanan ito sa loob ng 1-2 oras sa tubig ang balsa ay dapat na baluktot nang maayos. sa sandaling yumuko ito, ilabas at hayaang matuyo (Paumanhin na wala akong anumang mga larawan niyon, marahil ay tinatamad akong kumuha ng ilan). Gupitin ang dalawang kalahating bilog mula sa kahoy na balsa para sa mga gilid.

Maaari mo lamang idikit ang dowel sa kaso ng Epoxy. Tiyaking nakaharap ang mga motor sa harap, sa ganoong paraan sila ang pinakamalakas. Para sa pataas / pababang motor, gumawa ng dalawang maliit na butas sa ilalim ng kahon, ilakip ang motor sa dalawang dowels at ilagay ito sa mga butas. Ang pagdaragdag ng isa pang plato at paglalagay nito ay ginagawang mas matatag din (tingnan ang larawan gamit ang electronics).

Hakbang 4: Ang Electonics

Ang mga sangkap

Naisip ko na cool na magkaroon ng isang lobo na kumukuha ng mga larawan at video. Nais ko rin ng kaunting pagtuklas ng balakid at pagpapatatag.

Samakatuwid nagdagdag ako ng tatlong mga ultra sonic sensor (1); dalawa upang makita ang lahat sa harap ng kaliwa at kanan at isa upang masukat ang distansya sa kisame. Wala akong mga problema sa pagkagambala (bagaman nabanggit ito sa sheet ng data, kung gayon kailangan mong gamitin ang chains tingnan ang https://www.maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf Ang tanging mahalagang bagay lamang ay ang mga sensor ay kailangang magturo ng sapat na pagkakahiwalay, ang mga cone ay hindi dapat mag-overlap habang ang sonar na nagmumula sa mga sensor ay makagambala sa bawat isa. Ginagawa nito ang isang sensor na makita ang isang balakid kung sa katunayan ito ay isa lamang tunog ng pagpapaputok ng sensor upang gawin ito sa trabaho.

Ang gyrsocope (2) ay nagpapatatag ng paggalaw pagkatapos ng pag-on. Mahalaga ay (hindi tulad ng ipinapakita sa Larawan kung saan ang lahat ay itinapon lamang sa pambalot), na pinili mo ang isang axis (sa kaso ko ay Z) at ihanay ito hangga't maaari kaya parallel ito sa lupa. Kaya't ang pag-ikot ng lobo ay magreresulta sa pagbabago ng pagsukat ng gyroscope sa Z-halaga lamang. Malinaw na maaari kang gumamit ng ilang magarbong matematika kung hindi man, ngunit mahusay ito sa akin. Inilagay ko lang ang sensor sa balsa kahoy na board at sapat na iyon upang gumana ito.

Ang GoPro (3) ay mahusay para sa pagsisimula ng mga larawan mula sa malayo at sa wakas ang H-Bridges (L293D) para sa mga motor + props (4). Ang mga linya ng kuryente ng H-Bridge ay dapat na konektado direkta sa baterya, huwag lumipas sa arduino dahil ang mga motor ay gumagawa ng maraming ingay! Maaari nitong gawing hindi magamit ang mga pagbabasa mula sa mga sensor. Ngunit tandaan na ikonekta ang lupa ng H-Bridges sa arduino bagaman. Bukod dito, ang H-Bridges ay dapat na konektado sa PMW Pins upang gumana nang maayos.

Kung matapang ka maaari kang kumuha ng isang Mini-USB cable na hiwalay at idagdag ang GoPro sa USB konektor sa iyong circuit sa pamamagitan ng pagkonekta + sa VCC sa iyong adruino at sa lupa. Sa ganoong paraan maaari mong mailabas ang baterya ng GoPro at makatipid ka ng ilang timbang! Magreresulta ito sa mas kaunting oras ng pagpapatakbo. Dahil ang lobo ay hindi nangangailangan ng anumang lakas ng baterya upang makasabay sa hangin, ang baterya (3.7 V, 1000mAh ay mabuti) ay tumatagal ng halos 2 oras na may paminsan-minsang pagkuha ng larawan. Kakaibang magkaparehong mga baterya mula sa iba't ibang mga kumpanya ay maaaring magkaroon ng iba't ibang timbang, kaya subukang kumuha ng isa sa mas maraming mAh hangga't maaari ngunit alin din ang pinakamagaan.

Kumonekta (Component -> Arduino)

Mga Ultrasonic Sensor

Power + Ground -> Arduino VCC at Ground

BW -> A0, A1, A3 (huwag tandaan kung bakit nilaktawan ko ang A2, marahil walang dahilan)

Gyro + Accelerometer

Power + Ground -> Arduino VCC at Ground

SDA (I-pin sa GND) -> Arduino SDA (A4)

SCL (I-pin sa SDA) -> Arduino SCL (A5)

H-Bridge

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

(gayun din sa iba pang H-Bridge na may Motor 2 + 3)

Susunod ang code!

Hakbang 5: Programming

Mabilis na Paglalakad

SETUP

Pasimulan ang lahat ng mga PIN at sensor

LOOP

• Una, kung ang lobo ay hindi gumalaw ng ilang sandali, gumagawa ito ng isang pasulong na paggalaw (walang paggalaw na mainip),

  randommove = 1, susuriin iyon sa dulo ng loop

• Pagkatapos suriin kung ang taas ay ok pa rin (KeepHeight ()) at potensyal na pataas o pababa, itinakda ko ito sa 1m sa ilalim ng kisame
• Kung mayroong isang bagay na mas malapit sa 150cm kaysa sa ito ay isang balakid upang maiwasan, kaya simulan ang pag-on
• kung ang parehong mga sensor ay nakakita ng isang bagay sa harap, ang lobo ay babalik
• pagkatapos ng pag-on, upang maiwasan ang pag-anod, countersteer gamit ang mga motor upang mapanatili ang oryentasyon at hindi na paikutin
• Sa wakas ay isagawa ang kilusang pasulong at gamitin ang Gyro upang panatilihing tuwid habang lumilipad sa loob ng 5 segundo

Medyo sigurado akong may mas magagandang paraan upang makamit ang mga bagay na ito, kung mayroon kang isang mungkahi mangyaring ipaalam sa akin!

Hakbang 6: Huling Mga Tala

Mayroong ilang mga bagay na kailangan mong malaman tungkol sa mga helium balloon, narito

Mga HAMON KUNG NAGTUTULOY SA HELIUM BALLOONS

Kahit na mahal ko ang aking Diris, ang mga helium balloon ay malayo sa perpekto. Ang unang hamon ay upang makakuha ng isang lobo na may tamang sukat upang maiangat ang lahat ng mga bahagi. Tinutukoy ng dami ng isang lobo kung magkano ang maaaring hawakan nito ng helium, na proporsyonal sa paitaas na puwersa. Ito ay makabuluhang pumipigil sa pagpili ng mga bahagi. Ang pinakadakilang pagpigil ay ang baterya; mas magaan ito, mas maikli itong magtatagal. Upang makapagdala kahit papaano ng microcontroller, isang baterya at ilang mga motor, ang isang helium balloon ay nangangailangan ng isang minimum na diameter na 90cm.

Pangalawa, ang mga lobo na puno ng helium ay napaka-sensitibo sa anumang pagbabago ng daloy ng hangin at temperatura sa silid. Tulad ng mga helium balloon na laging naaanod (ibig sabihin walang paraan upang maging ganap na tahimik), mahigpit na apektado sila ng anumang mga alon ng hangin at mga draft. Wala akong napakahusay na karanasan sa paggamit ng aking mga lobo sa mga naka-air condition na silid.

Pangatlo, dahil ang paglipat ng isang helium balloon ay binubuo ng pagbabago ng pagkawalang-kilos sa pamamagitan ng pag-aktibo ng mga propeller upang lumikha ng isang tulak, ilang segundo ang dumaan sa pagitan ng pagsisimula ng isang kilusan at ang tunay na pagbabago sa posisyon. Bilang isang resulta, ang lobo ay hindi maaaring tumugon sa mga panlabas na impluwensya nang maayos at napakahirap din na mabilis na maiwasan ang mga hadlang.

Sa wakas, dahil mas magaan ang helium kaysa sa hangin ay dahan-dahan itong nakakatakas mula sa anumang uri ng pambalot. Bilang kinahinatnan ang lobo ay dapat na muling punan araw-araw o bawat iba pang mga araw depende sa kung paano air-proof ang pambalot. Maaari ding maging mahirap na punan ang isang lobo ng tamang dami ng helium upang ganap itong lumulutang, ibig sabihin ay hindi bumababa o tumataas ang taas. Maipapayo na punan ang lobo upang ito ay masyadong magaan at timbangin ito ng isang karagdagang timbang, na maaaring maalis muli muli.