דירי - בלון הליום המופעל: 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

במדריך זה אלווה אותך בתהליך יצירת בלון הליום אוטונומי המתעד את החלל. תסתכל על הסרטון:

הבלון והמעטפת מיוצרים בעצמם, האלקטרוניקה מורכבת מ- arduino pro mini, שלושה מנועים עם אביזרים, חיישנים אולטרה-קוניים לאיתור מכשולים, גירוסקופ לייצוב ומצלמת GoPro לצילום תמונות/סרטונים.

אלה השלבים:

1. קבל את החומרים

2. יוצרים את הבלון

3. צור מארז לאלקטרוניקה והצמיד אותו לבלון

4. הוסיפו את האלקטרוניקה

5. הקוד!

6. כמה אתגרים בעבודה עם בלוני הליום

מדריכים אלה מבוססים על פרויקט מחקר של דיאנה נובקה (https://openlab.ncl.ac.uk/people/diana/ - [email protected]) ודוד קירק (https://openlab.ncl.ac.uk/people/ndk37/ - [email protected]) - פורסם בכנס Ubicomp 2015 (https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2750858.2805825&coll=DL&dl=ACM). תודה מיוחדת מגיעה לנילס המרלה (https://openlab.ncl.ac.uk/people/nnh25/ - [email protected]) על עזרתו.

אל תהסס לשלוח לנו דוא ל אם יש לך שאלות או משוב!

שלב 1: חומרים

חומרים לבלון

2 x שמיכות Mylar (חפשו "שמיכת הצלה של מיאלר", אמורות להיות קלות למצוא ועולות רק כמה קילוגרמים)

1 x בלון מילר

כלים

1 x מחליק שיער (לפחות 200 מעלות צלזיוס)

למארז

2 x רצועות עץ בלסה

חותך לייזר או אזמל יצירה

1 מעץ עץ של כ. אורך 50 ס"מ (לחיבור המנועים)

קצת דבק, אני מאוד אוהב אפוקסי

הרכיבים האלקטרוניים

Arduino pro mini (יכול להיות גם ננו אני מניח או משהו קטן באותה מידה)

2 x H-Bridges

3 x מנועים עם אביזרים (למשל מרובעים קטנים)

GoPro Hero (מתאים באופן אידיאלי ל- WiFi)

מד Gyro + תאוצה - ITG3200/ADXL345 (קיבלתי את זה:

3 x חיישנים אולטרא סאונד - Finder טווח קולי - LV -MaxSonar -EZ0 (זה טוב

שלב 2: הכנת הבלון

הכנת הבלון

תלוי כמה דברים אתה רוצה לצרף לבלון, עליך לבחור בקפידה את גודל הבלון. מכיוון שקשה להשיג בלונים בגודל של 90 ס"מ, החלטתי להכין משלי מיילר. אתה יכול לבחור איזו צורה שתרצה, אבל חשבתי שבלון כדורי יהפוך קל יותר. בלון בקוטר של 130 ס"מ יכול לשאת כ 360 גרם.

הערה כמה בלון הליום יכול לשאת תלוי גם בגובה המיקום שלך (גובה פני הים), כי יכולות ההרמה של הליום תלויות בצפיפות שלו ובצפיפות האוויר.

מה לעשות:

קח שתי גיליונות של שמיכה Mylar וחתוך עיגול של 130 ס מ (~ 51 אינץ ') מכל אחד מהם.

חימום המילר הופך אותו לשברירי ודק מאוד. לכן נשתמש במילר הנוסף והעבה מבלון מילאר רגיל לגבול.

גזור רצועות קטנות, בסביבות 5 ס"מ על 10 ס"מ מתוך בלון המיילר העבה שלך. באופן אידיאלי, הם צריכים להיות מעט רחבים יותר ממגהץ היישור שלך.

הניחו את שני העיגולים זה על זה, עטפו את הרצועות העבות מסביב לגבול ולחצו אותן יחד עם מחליק השיער. בדרך כלל, אחרי כבר 5 שניות המילאר נמס. מהדקתי את מחליק השיער בעזרת רצועת גומי ונתתי לה במצב זה למשך 30-60 שניות. כך אתה יכול להיות די בטוח שהמילאר נמס בכל מקום ואין פערים. תהנה מהליך זה לכל היקף הבלון (זה לוקח בערך לנצח), מלבד קטע אחד, שבו אתה צריך להשאיר פער כדי להיות מסוגל למלא את הבלון. מכיוון שאתה לא באמת רוצה שיהיה פתח רגיל לבלון, כדאי להשתמש בפתח מעטפת המילר העבה, בעלת פתח חד כיווני המאפשר מילוי בקלות.

עכשיו סיימת עם המעטפה שלך!

הדבר הערמומי הבא יהיה מעטפת. החומר המומלץ ביותר הוא עץ בלסה, בגלל משקלו הקל.

שלב 3: הכנת התיק

עץ בלסה הוא החומר המושלם למעטפת, מכיוון שהוא נראה נחמד וקל מאוד! אך יש לכך חיסרון אחד, הוא אינו חזק במיוחד. הצלחתי לא לשבור יותר מדי מקרים, זה די אמין, זה רק צריך קצת זהירות. הדרך הקלה ביותר לטפל בבלסה היא לחתוך אותה בעזרת אזמל.

פשוט תהיה יצירתי ותראה מה אתה אוהב! התנסיתי בהרבה צורות שונות, וצירים חיים נראים מגניבים מאוד (ראה https://www.instructables.com/id/Laser-cut-enclosu… אתה יכול פשוט ללכת על הקופסה הסטנדרטית, זה לא ממש משנה, כל עוד אתה יכול למקם הכל בפנים ולחבר את הדיבל למנועים.

החלטתי לכופף את רצועת עץ הבלסה לקשת. אתה יכול לעשות זאת על ידי לקיחת קערה עגולה גדולה של מים רתוחים וכיפוף איטי של הרצועה שבתוכה. אם שמים חפץ כבד כמו ספל למעלה ומשאירים אותו למשך 1-2 שעות במים הבלסה אמורה להתכופף יפה. ברגע שהוא מתכופף, הוציאו אותו ותנו לו להתייבש (מצטער שאין לי תמונות של זה, כנראה שהייתי עצלן מכדי לצלם). חותכים שני עיגולים חצי מעץ הבלסה לדפנות.

אתה יכול פשוט להדביק את הדיבל למארז בעזרת אפוקסי. וודא שהמנועים פונים לחזית, כך שהם החזקים ביותר. עבור המנוע למעלה/למטה, יוצרים שני חורים קטנים בתחתית הקופסה, מחברים את המנוע לשני דיבלים ומכניסים אותם דרך החורים. הוספת צלחת נוספת והעברתה גם היא הופכת אותה ליציבה הרבה יותר (ראו תמונה עם האלקטרוניקה).

שלב 4: האלקטרוניקה

הרכיבים

חשבתי שיהיה מגניב שיש בלון שמצלם תמונות וסרטונים. רציתי גם קצת גילוי והתייצבות מכשולים.

לכן הוספתי שלושה חיישנים אולטרה קוליים (1); שניים כדי לזהות הכל בחזית שמאל וימין ואחד למדידת המרחק לתקרה. לא היו לי בעיות עם הפרעות (למרות שזה מוזכר בגליון הנתונים, אז אתה צריך להשתמש בשרשור ראה https://www.maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf הדבר החשוב היחיד היה זה החיישנים חייבים להצביע מספיק זה מזה, אסור שהקונוסים יחפפו כיוון שהסונאר שמגיע מהחיישנים אכן מפריע אחד לשני.זה גורם לחיישן לזהות מכשול כשלמעשה זהו עוד צליל יורה שעושה את העבודה שלו.

הגירסקופ (2) מייצב את התנועה לאחר סיבוב. חשוב הוא (שלא כמו בתמונה שבה הכל פשוט נזרק לתוך המעטפת), שבחרת בציר אחד (במקרה שלי זה היה Z) ויישר אותו כמה שיותר כך שהוא מקביל לקרקע. אז סיבוב הבלון יביא לשינוי מדידת הג'ירוסקופ בערך Z בלבד. ברור שאפשר להשתמש במתמטיקה מפוארת אחרת, אבל זה עבד מצוין בשבילי. פשוט הדבקתי את החיישן ללוח עץ הבלסה וזה כבר הספיק כדי לגרום לזה לעבוד.

ה- GoPro (3) מעולה לאתחול תמונות מרחוק ולבסוף H-Bridges (L293D) עבור המנועים+אביזרים (4). קווי החשמל של ה- H-Bridge חייבים להיות מחוברים ישירות לסוללה, אל תעבור על הארדואינו כי המנועים מפיקים הרבה רעש! זה יכול להפוך את הקריאות מהחיישנים לבלתי שמישות. אבל זכור לחבר את הקרקע של H-Bridges לארדואינו. יתר על כן, H-Bridges חייבים להיות מחוברים לסיכות PMW כדי שיפעלו כראוי.

אם אתה אמיץ תוכל לפרק כבל מיני-USB ולהוסיף את ה- GoPro מעל מחבר ה- USB למעגל שלך על ידי חיבור + ל- VCC באדרואינו ובקרקע. כך תוכלו להוציא את הסוללה של ה- GoPro ולחסוך לא מעט משקל! עם זאת, זה יביא לזמן הפעלה פחות. מכיוון שהבלון אינו זקוק לסוללה בכדי להישאר באוויר, הסוללה (3.7 וולט, 1000 מיליאמפר / שעה היא טובה) נמשכת כשעתיים עם צילום מדי פעם. באופן מוזר לאותן סוללות מחברות שונות יכולות להיות משקלים שונים, לכן נסה להשיג אחת עם כמה מיליאמפר / שעה ככל האפשר אך גם הקלה ביותר.

התחבר (רכיב -> ארדואינו)

חיישנים אולטרא סאונד

כוח+קרקע -> ארדואינו VCC ואדמה

BW -> A0, A1, A3 (לא זוכר למה דילגתי על A2, כנראה שאין סיבה)

ג'ירו+מד תאוצה

כוח+קרקע -> ארדואינו VCC ואדמה

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

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

H-Bridge

פין 4, 5, 12, 13 -> ארדואינו GND

פין 1, 8, 9, 16 -> ארדואינו RAW

סיכה 2 -> סיכת ארדואינו 11

פין 3 -> מנוע 1. א

סיכה 6 -> מנוע 1.b

סיכה 7 -> סיכה ארדואינו 10

(אותו דבר לגבי ה- H-Bridge האחר עם מנוע 2+3)

הבא הקוד!

שלב 5: תכנות

הדרכה מהירה

להכין

אתחל את כל ה- PIN והחיישנים

לוּלָאָה

• ראשית, אם הבלון לא זז לזמן מה, הוא עושה תנועה קדימה (שום תנועה לא משעממת),

  randommove = 1, יבדוק זאת בסוף הלולאה

• לאחר מכן בדוק אם הגובה עדיין תקין (KeepHeight ()) ואולי עולה או יורד, הגדרתי אותו ל -1 מ 'מתחת לתקרה
• אם יש משהו קרוב יותר מ -150 ס"מ ממה שזה מכשול שיש להימנע ממנו, אז אתחל את הסיבוב
• אם שני החיישנים מזהים משהו בחזית, הבלון ילך אחורה
• לאחר סיבוב, כדי להימנע מסחף, היגוי נגד המנועים כדי לשמור על הכיוון ולא לסובב יותר
• לבסוף בצע את התנועה קדימה והשתמש בג'ירו כדי לשמור על ישר בזמן טיסה במשך 5 שניות

אני די בטוח שיש דרכים טובות יותר להשיג את הדברים האלה, אם יש לך הצעה אנא יידע אותי!

שלב 6: הערות אחרונות

יש כמה דברים שאתה צריך לדעת על בלוני הליום, הנה

אתגרים בעבודה עם בלוני הליום

למרות שאני אוהב את הדריס שלי, בלוני הליום רחוקים מלהיות מושלמים. האתגר הראשון הוא להשיג בלון בעל הגודל הנכון להרים את כל הרכיבים. נפח הבלון קובע כמה הליום הוא יכול להכיל, שהוא פרופורציונלי לכוח כלפי מעלה. זה מגביל משמעותית את בחירת הרכיבים. האילוץ הגדול ביותר הוא הסוללה; ככל שהוא קל יותר כך הוא יחזיק מעמד קצר יותר. כדי להיות מסוגל לשאת לפחות את המיקרו -בקר, סוללה וכמה מנועים, בלון הליום צריך קוטר מינימלי של 90 ס מ.

שנית, בלונים מלאים בהליום רגישים מאוד לכל זרימת אוויר ושינויי טמפרטורה בחדר. מכיוון שבלוני הליום תמיד נסחפים (כלומר, אין דרך להיות לגמרי דוממים), הם מושפעים מאוד מכל זרמי אוויר וטיוטות. אין לי ניסיון טוב מאוד בשימוש בבלונים שלי בחדרים ממוזגים.

שלישית, מכיוון שעקירת בלון הליום מורכבת משינוי האינרציה על ידי הפעלת המדחפים ליצירת דחף, עוברות מספר שניות בין אתחול התנועה לבין השינוי בפוזיציה במיקום. כתוצאה מכך הבלון לא יכול להגיב כל כך טוב להשפעות חיצוניות וזה גם מאתגר מאוד להימנע במהירות ממכשולים.

לבסוף, מכיוון שהליום קל יותר מאוויר הוא בורח לאט מכל סוג של מעטפת. כתוצאה מכך יש למלא את הבלון מחדש מדי יום או כל יום אחר, תלוי עד כמה המעטפת אטומה לאוויר. זה גם יכול להיות די מאתגר למלא בלון בכמות הליום הנכונה בכדי לגרום לו לצוף במלואו, כלומר לא לצנוח ולא לעלות בגובה. רצוי למלא את הבלון כך שיהיה קל מדי ולאזן אותו עם משקל נוסף, אותו ניתן להוריד שוב בקלות.