दिरी - एक्चुएटेड हीलियम बैलून: 6 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:23

इस निर्देशयोग्य में मैं आपको एक स्वायत्त हीलियम बैलून बनाने की प्रक्रिया से रूबरू कराऊंगा जो अंतरिक्ष का दस्तावेजीकरण करता है। वीडियो देखें:

गुब्बारा और आवरण स्व-निर्मित हैं, इलेक्ट्रॉनिक्स में एक आर्डिनो प्रो मिनी, प्रॉप्स के साथ तीन मोटर, बाधा का पता लगाने के लिए अल्ट्रा-सोनिक सेंसर, स्थिरीकरण के लिए जाइरोस्कोप और चित्र / वीडियो लेने के लिए एक गोप्रो कैमरा शामिल है।

ये चरण हैं:

1. सामग्री प्राप्त करें

2. गुब्बारा बनाएं

3. इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक केस बनाएं और इसे गुब्बारे से जोड़ दें

4. इलेक्ट्रॉनिक्स जोड़ें

5. कोड!

6. हीलियम गुब्बारों के साथ काम करते समय कुछ चुनौतियाँ

यह निर्देश डायना नोवाका (https://openlab.ncl.ac.uk/people/diana/ - [email protected]) और डेविड किर्क (https://openlab.ncl) की एक शोध परियोजना पर आधारित है।.ac.uk/people/ndk37/ - [email protected]) - यूबीकॉम्प सम्मेलन 2015 में प्रकाशित (https://dl.acm.org/citation.cfm?id=2750858.2805825&coll=DL&dl=ACM) निल्स हैमरला (https://openlab.ncl.ac.uk/people/nnh25/ - [email protected]) को उनकी मदद के लिए विशेष धन्यवाद।

यदि आपके कोई प्रश्न या प्रतिक्रिया है तो हमें बेझिझक ईमेल करें!

चरण 1: सामग्री

गुब्बारे के लिए सामग्री

2 x Mylar कंबल ("माइलर रेस्क्यू कंबल" की खोज करें, इसे ढूंढना आसान होना चाहिए और इसकी कीमत कुछ पाउंड है)

1 एक्स माइलर बैलोन

उपकरण

1 एक्स हेयर स्ट्रेटनर (कम से कम 200 डिग्री सेल्सियस)

आवरण के लिए

2 एक्स बलसा लकड़ी के स्ट्रिप्स

एक लेजर कटर या एक क्राफ्टिंग स्केलपेल

सीए का 1 लकड़ी का डॉवेल। 50 सेमी लंबाई (मोटर्स संलग्न करने के लिए)

कुछ गोंद, मुझे वास्तव में एपॉक्सी पसंद है

इलेक्ट्रॉनिक घटक

Arduino प्रो मिनी (नैनो हो सकता है जैसा कि मुझे लगता है या कुछ समान रूप से छोटा है)

2 एक्स एच-ब्रिज

प्रोप के साथ 3 एक्स मोटर्स (उदाहरण के लिए छोटे क्वाडकोप्टर से)

गोप्रो हीरो (आदर्श रूप से वाईफाई सक्षम)

Gyro + Accelerometer - ITG3200/ADXL345 (मुझे यह मिला:

3 x अल्ट्रासोनिक सेंसर - अल्ट्रासोनिक रेंज फाइंडर - LV-MaxSonar-EZ0 (यह एक अच्छा

चरण 2: गुब्बारा बनाना

गुब्बारा बनाना

आप गुब्बारे से कितना सामान जोड़ना चाहते हैं, इस पर निर्भर करते हुए, आपको गुब्बारे के आकार को ध्यान से चुनना होगा। चूंकि ९० सेमी (~ ३० इंच) के आकार के गुब्बारे प्राप्त करना कठिन होता है, इसलिए मैंने माइलर से अपना खुद का बनाने का फैसला किया। आप जो भी आकार चाहें चुन सकते हैं, लेकिन मुझे लगता है कि एक गोलाकार गुब्बारा आसान हो जाएगा। 130 सेमी व्यास का एक गुब्बारा लगभग 360 ग्राम ले जा सकता है।

NB हीलियम का गुब्बारा कितना ले जा सकता है यह आपके स्थान की ऊंचाई (समुद्र तल) पर भी निर्भर करता है, क्योंकि हीलियम की उठाने की क्षमता उसके अपने घनत्व और हवा के घनत्व पर निर्भर करती है।

क्या करें:

Mylar Blanket की दो शीट लें और प्रत्येक में से 130 सेमी (~ 51 इंच) का एक घेरा काट लें।

माइलर को गर्म करने से यह बहुत नाजुक और पतला हो जाता है। इसलिए हम सीमा के लिए एक सामान्य माइलर गुब्बारे से अतिरिक्त, मोटे माइलर का उपयोग करेंगे।

अपने मोटे माइलर गुब्बारे में से लगभग 5 सेमी x 10 सेमी (2 इंच x 4 इंच) छोटी स्ट्रिप्स काट लें। आदर्श रूप से, वे आपके स्ट्रेटनिंग आयरन से थोड़े चौड़े होने चाहिए।

दोनों हलकों को एक दूसरे के ऊपर रखें, मोटी स्ट्रिप्स को बॉर्डर के चारों ओर लपेटें और उन्हें हेयर स्ट्रेटनर से एक साथ दबाएं। आमतौर पर, पहले से ही 5 सेकंड के बाद Mylar पिघल जाता है। मैंने हेयर स्ट्रेटनर को रबर बैंड से जकड़ दिया और इसे 30-60 सेकंड के लिए इस अवस्था में रहने दिया। इस तरह आप पूरी तरह से आश्वस्त हो सकते हैं कि Mylar पूरी तरह से पिघल गया है और कोई अंतराल नहीं है। गुब्बारे की पूरी परिधि के लिए इस प्रक्रिया का आनंद लें (यह लगभग हमेशा के लिए लगता है), एक खंड के अलावा, जहां आपको गुब्बारे को भरने में सक्षम होने के लिए एक अंतर छोड़ना होगा। जैसा कि आप वास्तव में गुब्बारे के लिए एक सादा उद्घाटन नहीं करना चाहते हैं, आपको मोटे माइलर लिफाफे के उद्घाटन का उपयोग करना चाहिए, जिसमें एक तरफा उद्घाटन होता है जो आसानी से भरने की अनुमति देता है।

अब आप अपने लिफाफे के साथ कर रहे हैं!

अगली चालाक चीज आवरण होगी। इसके हल्के वजन के कारण सबसे उचित सामग्री बलसा की लकड़ी है।

चरण 3: केस बनाना

बलसा की लकड़ी एक आवरण के लिए एकदम सही सामग्री है, क्योंकि यह अच्छी लगती है और बहुत हल्की होती है! हालांकि यह एक खामी के साथ आता है, यह बेहद मजबूत नहीं है। मैं बहुत सारे मामलों को नहीं तोड़ने में कामयाब रहा, यह काफी विश्वसनीय है, बस थोड़ी सावधानी की जरूरत है। बलसा को संभालने का सबसे आसान तरीका है कि इसे स्केलपेल से काट लें।

बस रचनात्मक बनें और देखें कि आपको क्या पसंद है! मैंने कई अलग-अलग आकृतियों के साथ प्रयोग किया, और जीवित टिका बहुत अच्छा लगता है (देखें https://www.instructables.com/id/Laser-cut-enclosu… आप केवल मानक बॉक्स के लिए भी जा सकते हैं, यह वास्तव में कोई फर्क नहीं पड़ता, जब तक आप सब कुछ अंदर रख सकते हैं और मोटर्स के लिए डॉवेल संलग्न कर सकते हैं।

मैंने बलसा की लकड़ी की पट्टी को एक चाप से मोड़ने का फैसला किया। ऐसा आप ताजे उबले पानी का एक बड़ा गोल कटोरा लेकर उसके अंदर की पट्टी को धीरे-धीरे मोड़कर कर सकते हैं। यदि आप मग जैसी भारी वस्तु को ऊपर रखकर 1-2 घंटे के लिए पानी में छोड़ दें तो बेलसा अच्छी तरह से झुक जाना चाहिए। एक बार जब यह झुक जाए, तो इसे बाहर निकालें और इसे सूखने दें (क्षमा करें कि मेरे पास इसकी कोई तस्वीर नहीं है, मैं शायद कुछ लेने के लिए बहुत आलसी था)। किनारों के लिए बलसा की लकड़ी से दो आधे घेरे काट लें।

आप एपॉक्सी के साथ मामले में डॉवेल को गोंद कर सकते हैं। सुनिश्चित करें कि मोटर्स सामने की ओर हैं, इस तरह वे सबसे मजबूत हैं। अप / डाउन मोटर के लिए, बॉक्स के निचले भाग में दो छोटे छेद करें, मोटर को दो डॉवेल से जोड़ दें और उन्हें छेद के माध्यम से डालें। एक और प्लेट जोड़ने और उसके माध्यम से डालने से यह और अधिक स्थिर हो जाता है (इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ चित्र देखें)।

चरण 4: इलेक्ट्रोनिक्स

अवयव

मैंने सोचा था कि एक गुब्बारा होना अच्छा होगा जो तस्वीरें और वीडियो ले रहा हो। मैं कुछ बाधा का पता लगाने और स्थिरीकरण भी चाहता था।

इसलिए मैंने तीन अल्ट्रा सोनिक सेंसर जोड़े (1); दो सामने बाएं और दाएं सब कुछ का पता लगाने के लिए और एक छत की दूरी को मापने के लिए। मुझे हस्तक्षेप की कोई समस्या नहीं है (हालाँकि यह डेटा शीट में उल्लिखित है, फिर आपको श्रृखंला का उपयोग करने की आवश्यकता है https://www.maxbotix.com/documents/LV-MaxSonar-EZ_Datasheet.pdf देखें केवल महत्वपूर्ण बात यह थी कि सेंसर को पर्याप्त रूप से अलग होना चाहिए, शंकु ओवरलैप नहीं होना चाहिए क्योंकि सेंसर से आने वाले सोनार एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप करते हैं। इससे सेंसर एक बाधा का पता लगाता है जब वास्तव में यह काम करने के लिए सिर्फ एक और सेंसर फायरिंग ध्वनि है।

जाइरोस्कोप (2) मुड़ने के बाद गति को स्थिर करता है। महत्वपूर्ण है (चित्र में दिखाया गया है जहां सब कुछ सिर्फ आवरण में फेंक दिया गया है), कि आपने एक अक्ष चुना है (मेरे मामले में यह जेड था) और इसे जितना संभव हो उतना संरेखित करें ताकि यह जमीन के समानांतर हो। तो गुब्बारे के घूमने से जाइरोस्कोप मापने में केवल Z-मान पर परिवर्तन होगा। जाहिर है आप कुछ फैंसी गणित का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन यह मेरे लिए बहुत अच्छा काम करता है। मैंने बस सेंसर को बलसा वुड बोर्ड से चिपका दिया और यह काम करने के लिए पहले से ही पर्याप्त था।

GoPro (3) दूर से चित्रों को आरंभ करने के लिए और अंत में मोटर्स + प्रॉप्स (4) के लिए H-Bridges (L293D) के लिए बहुत अच्छा है। एच-ब्रिज की बिजली लाइनों को सीधे बैटरी से जोड़ा जाना चाहिए, आर्डिनो के ऊपर न जाएं क्योंकि मोटर बहुत अधिक शोर पैदा करते हैं! यह सेंसर से रीडिंग को अनुपयोगी बना सकता है। लेकिन एच-ब्रिज के ग्राउंड को आर्डिनो से जोड़ना याद रखें। इसके अलावा, एच-ब्रिज को ठीक से काम करने के लिए पीएमडब्ल्यू पिन से जोड़ा जाना चाहिए।

यदि आप बहादुर हैं तो आप एक मिनी-यूएसबी केबल को अलग कर सकते हैं और अपने एड्रिनो और जमीन पर वीसीसी से + को जोड़कर अपने सर्किट में यूएसबी कनेक्टर पर गोप्रो जोड़ सकते हैं। इस तरह आप GoPro की बैटरी निकाल सकते हैं और आप काफी वजन बचा सकते हैं! हालांकि इसके परिणामस्वरूप कम परिचालन समय होगा। चूंकि गुब्बारे को हवा में बने रहने के लिए किसी बैटरी पावर की आवश्यकता नहीं होती है, बैटरी (3.7 वी, 1000 एमएएच अच्छी है) कभी-कभार तस्वीर लेने के साथ लगभग 2 घंटे तक चलती है। अजीब तरह से अलग-अलग कंपनियों की एक ही बैटरियों का वजन अलग-अलग हो सकता है, इसलिए जितना संभव हो उतना mAh वाला एक प्राप्त करने का प्रयास करें लेकिन जो सबसे हल्का भी हो।

कनेक्ट (घटक -> Arduino)

अल्ट्रासोनिक सेंसर

पावर + ग्राउंड -> Arduino VCC और ग्राउंड

BW -> A0, A1, A3 (याद नहीं है कि मैंने A2 को क्यों छोड़ा, शायद कोई कारण नहीं)

जाइरो+एक्सेलेरोमीटर

पावर + ग्राउंड -> अरुडिनो वीसीसी और ग्राउंड

एसडीए (जीएनडी पर पिन) -> अरुडिनो एसडीए (ए 4)

SCL (SDA पर पिन करें) -> Arduino SCL (A5)

एच पुल

पिन 4, 5, 12, 13 -> Arduino GND

पिन 1, 8, 9, 16 -> Arduino RAW

पिन 2 -> अरुडिनो पिन 11

पिन 3 -> मोटर 1.a

पिन 6 -> मोटर 1.b

पिन 7 -> Arduino पिन 10

(वही मोटर 2+3 के साथ अन्य एच-ब्रिज के लिए जाता है)

अगला कोड!

चरण 5: प्रोग्रामिंग

त्वरित पूर्वाभ्यास

सेट अप

सभी पिन और सेंसर को इनिशियलाइज़ करें।

कुंडली

• सबसे पहले, यदि गुब्बारा कुछ देर तक नहीं हिलता है, तो यह आगे की ओर गति करता है (कोई भी गति उबाऊ नहीं है),

  randommove = 1, जाँच करेगा कि लूप के अंत में

• फिर जांचें कि क्या ऊंचाई अभी भी ठीक है (KeepHeight ()) और संभावित रूप से ऊपर या नीचे जाएं, मैंने इसे छत के नीचे 1 मीटर पर सेट किया है
• यदि 150 सेमी से अधिक करीब कुछ है तो इससे बचने में बाधा है, इसलिए मोड़ शुरू करें
• यदि दोनों सेंसर सामने की ओर किसी चीज का पता लगाते हैं, तो गुब्बारा पीछे की ओर जाएगा
• मुड़ने के बाद, बहने से बचने के लिए, उन्मुखीकरण रखने के लिए मोटर्स के साथ काउंटरस्टीयर करें और अब और न घुमाएं
• अंत में आगे की गति को निष्पादित करें और 5 सेकंड के लिए उड़ान भरते समय सीधे रहने के लिए गायरो का उपयोग करें

मुझे पूरा यकीन है कि इन चीजों को हासिल करने के बेहतर तरीके हैं, अगर आपके पास कोई सुझाव है तो कृपया मुझे बताएं!

चरण 6: अंतिम नोट्स

हीलियम गुब्बारों के बारे में कुछ चीजें हैं जो आपको जानने की जरूरत है, ये हैं:

हीलियम गुब्बारे के साथ काम करते समय चुनौतियाँ

हालांकि मैं अपने डिरिस से प्यार करता हूं, हीलियम गुब्बारे परिपूर्ण से बहुत दूर हैं। पहली चुनौती एक गुब्बारा प्राप्त करना है जिसमें सभी घटकों को उठाने के लिए सही आकार हो। एक गुब्बारे का आयतन निर्धारित करता है कि वह कितना हीलियम धारण कर सकता है, जो ऊपर की ओर बल के समानुपाती होता है। यह घटकों की पसंद को महत्वपूर्ण रूप से बाधित करता है। सबसे बड़ी बाधा बैटरी है; यह जितना हल्का होगा, उतना ही छोटा चलेगा। कम से कम माइक्रोकंट्रोलर, एक बैटरी और कुछ मोटरों को ले जाने में सक्षम होने के लिए, हीलियम बैलून को कम से कम 90 सेमी व्यास की आवश्यकता होती है।

दूसरे, हीलियम से भरे गुब्बारे कमरे में किसी भी वायु-प्रवाह और तापमान परिवर्तन के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं। चूंकि हीलियम गुब्बारे हमेशा बहाव करते हैं (यानी पूरी तरह से स्थिर होने का कोई रास्ता नहीं है), वे किसी भी वायु धाराओं और ड्राफ्ट से बहुत प्रभावित होते हैं। मेरे पास वातानुकूलित कमरों में अपने गुब्बारों का उपयोग करने का बहुत अच्छा अनुभव नहीं है।

तीसरा, क्योंकि हीलियम बैलून को विस्थापित करने में प्रोपेलर को एक थ्रस्ट बनाने के लिए सक्रिय करके जड़ता को बदलना होता है, कुछ सेकंड एक आंदोलन की शुरुआत और स्थिति में वास्तविक परिवर्तन के बीच गुजरते हैं। नतीजतन, गुब्बारा बाहरी प्रभावों पर अच्छी तरह से प्रतिक्रिया नहीं कर सकता है और बाधाओं से जल्दी से बचना भी बहुत चुनौतीपूर्ण है।

अंत में, चूंकि हीलियम हवा से हल्का होता है, इसलिए यह किसी भी प्रकार के आवरण से धीरे-धीरे निकल जाता है। नतीजतन, गुब्बारे को रोजाना या हर दूसरे दिन फिर से भरना पड़ता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि आवरण कितना वायुरोधी है। गुब्बारे को पूरी तरह से तैरने के लिए सही मात्रा में हीलियम से भरना भी काफी चुनौतीपूर्ण हो सकता है, यानी न तो गिरना और न ही ऊंचाई में उठना। गुब्बारे को भरने की सलाह दी जाती है ताकि यह बहुत हल्का हो और इसे एक अतिरिक्त वजन के साथ संतुलित करें, जिसे फिर से आसानी से हटाया जा सके।