Bir Frizbi RPM'sini nasıl ölçebilirim?

Fırlatıldığında frizbinin RPM / hızı gibi istatistikleri ölçebilecek bir Frizbi üzerine yapabileceğim küçük bir cihaz yapmak istiyorum . Bu gerçekçi olarak mümkün olabilir mi?

Verileri Frizbi'den bir akıllı telefona aktarmak için yakın alan iletişimine bakıyordum , ama bu sadece bir fikir. Frizbi'nin uçuşunu etkilemeyecek kadar küçük bir şey yapmak zor olacak gibi görünüyor. Bunun için herhangi bir fikir düşünen var mı?

Noggin'imin tepesinden, işte bir fikir. Hoparlör kenarı etrafında olan frizbi üzerine küçük bir ton jeneratörü ve küçük bir hoparlör oluşturun (elbette diğer tarafta dengeli kütle).

Frizbi döndürdüğünüzde, yapılan sesi kaydedebilirsiniz ve dönme hızına bağlı olarak doppler özellikleri olacaktır. Kaydedilen verileri analiz edebiliyorsanız dönme hızını söyleyebilmelisiniz.

Bir frizbinin RPM'si 10 rps gibi bir şeydir, böylece frizbinin üzerine siyah beyaz bir desen boyayabilir ve videoya çekebilirsiniz. Bir 60fps (saniyede 120 alan) kamera oldukça güvenilir bir şekilde yakalayabilmelidir.

Gece vakti, küçük bir süper LED ve mekanik olarak dengeli bir lityum hücre monte edin.

Burada bunu yapmanın bir yöntemini anlatan bir makale var: Bir Araçla Frizbi Üzerinde Uçuş Dinamiği Ölçümleri . Teknikler iyi çalıştı; Bunu bir başlangıç ​​noktası olarak kullanırdım.

Esas olarak, bir mikrodenetleyici (BS2IC) ve 2 eksenli bir ivmeölçer (ADXL202), frizbinin merkezine silikon tutkalla monte edilmiş ve daha sonra bantla dengelenen pillerle (CR2032'ler) dengelenmiştir. Donanım düşük güç tüketimi için özel olarak seçildi.

Atma anının yakınında kolay aktivasyona izin vermek için, tekrar güç tüketimini azaltmak için ve ayrıca veri kaydı için alan sınırlı olduğundan, küçük bir anahtar monte edildi:

Benim sorunuzu okumakla ilgili kendi fikrim, frizbinin kenarına yakın bir 1-eksenli ivmeölçer / basınç sensörünü monte etmek ve merkezkaç kuvvetini ölçmekti; 2 eksenli ivmeölçer büyük bir adım değil ve bundan çok daha fazla veri alıyorsunuz.

İlk kurulum için daha az kullanışlı olan Zigbee (veya Bluetooth; gibi) düşük güçlü bir yakın alan radyo sistemi kullanabilirsiniz ve eşleştirmeyi kullanılabilir hale getirmek için en az bir düğme veya başka bir mantık eklenmesini gerektirir, ancak eşleştirmeyi kullanılabilir hale getirebilir yakındaki bir cihaza veri akışı sağlamak için cihazlara, örneğin akıllı telefona) veya mikrodenetleyiciye veri kaydedebilir ve daha sonra alabilirsiniz.

Her durumda, bu makale bazı ilginç veriler aldı. Özellikle, yazarın, ivme ölçümlerinin düzenli olduğu dönemlerde, doğrudan verilerin daha kolay elde edilebileceğini gözlemlediğine dikkat edin:

Bu grafik, başlangıçtaki yalpalamanın uçuş sırasında sabit kalmasının yanı sıra merkezkaç kuvvetinin güzel bir görüntüsünü verir.

Işık / ses sensörleriyle fazla karmaşık hale getirmek gerçekten gerekli görünmüyor; Olsa da, artan bellek gereksinimleri pahasına olursa olsun, güç tüketimini ve mikroişlemci performans gereksinimlerini sınırlandırmak için ham verileri günlüğe kaydeder / iletir ve alıcı aygıttaki gerçek işlemi yapardım.

İki küçük SMD IC, biri bir ivmeölçer, diğeri bir jiroskop, bir FPC'nin karşı uçlarında, bir mikrodenetleyici, EEPROM ve frizbinin orta kısmında eşit olarak dengelenmiş bir batarya piliyle birlikte. Minimum ağırlık ve hava sürtünmesi. Mikrodenetleyicinin IC çıkışını EEPROM'a kaydetmesini sağlayın. Çizgili ivmeölçer ve jiroskop çıktısının birleşimi size hız ve devir değerinde bir yaklaşım verecektir.

FPC gerekli değildir; onları bağlayan bir mıknatıs telli bazı ince özel PCB'ler de işe yarayabilirdi. Zaten en çok gram ve onstan bahsediyoruz.

Kablosuz erişim için, bir mikrodenetleyici veya Bluetooth düşük enerjili SoC harika olurdu. BTLE özellikli SoC ve I²C ivmeölçer ve jiroskopların yanı sıra tek bir CR2032 jeton hücresi ile güçlendirilmiş iPhone / Android uygulama örnekleri içeren eksiksiz bir geliştirme kiti için Texas Instruments Sensor Tag'a bakın. kasa, frizbi bantlayın ve gerisi ücretsiz uygulamadan veri çekiyor.

Sadece bir fikir ortaya attı, ne kadar mümkün olduğu hakkında hiçbir fikriniz yok: MEMS jiroskopları , açısal hızı ölçebilen küçük, düşük maliyetli ve düşük güçlü sensörlerdir. Size ortalama doğrusal ve açısal değil hız varsayarak hızını ölçmek için olduğu gibi, o zaman ben bunu düşünmedim tek şey gibi bir GPS modülü kullanan son derece karmaşık değil bu bir . İki ardışık pozisyon göz önüne alındığında ve her ölçümün ne zaman yapıldığını bilerek, doğrusal hızı kolayca hesaplayabilirsiniz.

Dönme hızını radyal olarak yönlendirilmiş bir ivmeölçerle ölçebilirsiniz. Frizbinin ortasındaki 'dışa doğru' hızlanma, dönme (veya frizbinin belirli bir açıda olduğunu gösterir, ancak bunu ortalayabilirsiniz). Merkezden ivme ölçere olan mesafeyi bildiğinizden, basit bir dönme ivmesi hesaplamasıdır.

Bunların çoğu çok hafif ve küçük yapılabilmelidir:

Radyal ve dikey arasında bir açıyla işaret eden bir ivmeölçer, döndükçe değişken bir ağırlık bileşenine sahip olacaktır. Radyal bile olsa, uçuşun tamamen yatay olması dışında buna sahip olacaksınız.

Bir ışık sensörü çoğu durumda da aynı şeyi yapar. Zemin özellikleri veya zeminler arasında gökyüzüne ve sırtına geçerken parlaklığın değiştiğini görecek ve bunların uygun bir dönme hızı bileşenine sahip olacaktır.

Üzerine bir modülasyon frekansı ile radyal olarak yayılan bir LED, elektronik olarak önemli bir mesafeden tespit edilebilecektir. Modülasyon arayabilir veya video çekebilir ve LED imzasını çerçevelerde (tartışmalı olarak daha zor) arayabilirsiniz.

Onu aydınlatan kırtasiye modülasyonlu bir kaynak sağlarsanız, Frizbi üzerine bir detektör yerleştirebilirsiniz. Başka bir kişinin kirişin izlenmesine yardım etmesi kabul edilebilir ise, daha sıkı olabilir ve izini sürmek için göze yerleşebilir. Basit bir direk ve daire bölgesi veya iki halka, muhtemelen frizbi üzerinde 30 derecelik bir demetin tutulmasına izin verecek ve böylece sinyal seviyesini arttıracaktır.

RF dfing uygulanabilir olmalıdır.

Hava basıncı kuvvetleri muhtemelen frizbi geçiş yaparken döndüğü sırada çevresel bir noktada değişiklik gösterir. Jant üzerinde bir bağlantı noktası olan bir basınç sensörü tekrarlanan bir patern görmelidir.

En zor kısım, optik olarak uçuşta frizbi hedeflemektir. Bunun dışında her şeyi optik olarak yapabilirsiniz.

• Frizbinin dönüş momenti uçuşta değişmediği için, kullanıcının frizbi başlattıktan hemen sonra en hızlı dönüşün gerçekleşeceğini güvenle söyleyebiliriz. Böylece frizbi hedeflemek için, oyuncağı fırlattığı sırada kullanıcıya odaklanabilirsiniz.

• Geceleri, dış kenarın etrafında ince boyanmış ince bir şeridi olan koyu renkli bir frizbi ve dış kenarın bir tarafında kalın beyaz bir damla ile deneyi yapın. Kendine bir flaş lambası (çevrimiçi DIY kullanılabilir, ya da bir tane kirala) inşa et.

• Birinin DSLR'sini ödünç alın, Ampul moduna ayarlayın (veya 30 saniye deklanşör). Alan derinliği ve düşük kazanç istediğinizde düşük bir ISO ve çok küçük bir açıklık kullanın.

• Bilim için yüzlerce kez frizbi fırlatmaya istekli ve iyi bir kolu olan bir arkadaş bulun.

• Strobe frekans ayarları ve kamera ayarları ile oynayın.

• Frekansı hesapla. Nyquist teoreminin, ölçebileceğiniz maksimum frekansı bir üst sınıra koyduğunu unutmayın.

Düzgün bir şekilde boyanmış frizbi bulunan bir kamera düşük teknolojili bir çözümdür. Bununla birlikte, elektronik bir çözümde ısrar ediyorsanız, çalışacak birkaç şeyden biri dijital pusula kullanmaktır.

Bu problemi araştırdım çünkü bir monocopter inşa etmeyi planlıyorum (bkz: http://www.youtube.com/watch?v=1n6ZmwzSL0Y ) ve jiroskopların yeterince hızlı olmadıklarını buldum yapmak için. Veri oranı sorunu değil, veri sayfalarında belirtildiği gibi jiroskoplar tarafından ölçülebilen maksimum açısal hızdan daha temel bir problemdir. Çoğu jiroskop (aslında baktıklarımın hepsi) frizbi gibi bir şeye bağlandığında her zaman 0xffff gibi bir şey rapor eder.

Bununla birlikte, dijital pusula bu sorunu yaşamamaktadır, çünkü açısal hızı ölçmek yerine mutlak pozisyon / rota ölçmektedir. Aslında, MIT ve Embry Riddle gibi başarılı monocopters oryantasyon için dijital pusula kullanıyor.

Düşündüğüm başka bir çözüm bir ışık detektörü. Bunun gibi bir şey: https://www.sparkfun.com/products/9768 . Sonra en parlak yeri arayın ve tek bir dönme zamanını elde etmek için parlak noktalar arasındaki sürenin güneş ve zaman olduğunu farz edin.

Bazı ışık sensörlerini, alınan ışık atımlarını ve aralıklarını tespit edebilen dar bir görüş alanı + çip ile yerleştirin. Sahte algılamayı önlemek için alınan ışığı bir frekans için filtreleyin ve ışık kaynağının bu frekansla eşleşmesini sağlayın.

Verileri diskten indirin.

"Frizbi Cam" için arama yapın. Kameranın dönmesini engellemek için bir kanat kullandılar. Aynı fikir, bir optik senörü dönmeden tutmak için kullanılabilir, böylece rpm'yi ölçen işaretleri sayar.

Bunun için TI cc2541 bluetooth jiroskop kullanılabilir. Sadece 25 $ ve sadece bir veya iki ons ağırlığında. http://www.ti.com/tool/cc2541dk-sensor

MMA8451 gibi bir ivmeölçer kullanabilir ve buna HC06 Bluetooth Modülü ve küçük bir mikrodenetleyici ekleyebilirsiniz. RPM'nin hesaplanması kolaydır .. Z Ekseni boyunca kuvveti okudunuz! Şimdi merkezkaç kuvvetin var. Bu kuvvet basitçe RPM ile orantılı olarak artmaktadır.

Basit bir rf taşıyıcıya beslenen bir osilatörün bir parçası olarak bir yarığın ardındaki bir ışık sensörüne gitmeyi düşünürdüm - sinyali alabilir ve tonun değişimi size saniye başına en parlak ışığın geçtiği sayıyı verirdi. yuvası. Ayrıca size dönme ve mutlak hız veren Frizbi'nin konumunu kontrol etmek için bir DF karınca kullanmayı düşünebilirsiniz.