Làm cách nào tôi có thể đo RPM của một chiếc dĩa nhựa?

Tôi muốn tạo ra một thiết bị nhỏ mà tôi có thể dán vào một chiếc dĩa nhựa có thể đo các chỉ số như RPM / tốc độ của chiếc dĩa nhựa khi ném. Điều này sẽ thực tế có thể?

Tôi đã xem xét giao tiếp trường gần để chuyển dữ liệu từ Frĩaee vào điện thoại thông minh, nhưng đó chỉ là một ý tưởng. Có vẻ như sẽ rất khó để tạo ra một cái gì đó đủ nhỏ để không ảnh hưởng đến chuyến bay của chính chiếc dĩa nhựa. Bất cứ ai có thể nghĩ ra bất kỳ ý tưởng cho điều này?

Tắt đầu trang của tôi ở đây là một ý tưởng. Xây dựng một bộ tạo âm nhỏ và loa nhỏ trên dĩa nhựa với loa xung quanh cạnh (tất nhiên là khối lượng cân bằng ở phía bên kia).

Khi bạn quay đĩa mềm, bạn có thể ghi lại âm thanh được tạo ra và nó sẽ có các tính năng doppler tùy thuộc vào tốc độ quay của nó. Nếu bạn có thể phân tích dữ liệu được ghi, bạn sẽ có thể cho biết tốc độ quay.

RPM của một chiếc dĩa nhựa giống như 10rps, vì vậy bạn có thể phun sơn một mô hình màu đen và trắng lên đĩa mềm và quay video. Một máy quay 60fps (120 trường mỗi giây) sẽ có thể chụp được nó khá đáng tin cậy.

Đối với thời gian ban đêm, gắn một đèn LED tuyệt vời nhỏ và pin lithium cân bằng cơ học.

Có một bài viết mô tả một phương pháp để thực hiện điều này ở đây: Các phép đo động lực bay trên một chiếc dĩa nhựa . Các kỹ thuật làm việc tốt; Tôi sẽ sử dụng điều này như một điểm khởi đầu.

Về cơ bản, nó là một vi điều khiển (BS2IC) và gia tốc kế 2 trục (ADXL202), được gắn vào trung tâm của dĩa nhựa bằng keo silicon, và sau đó được cân bằng bởi pin (CR2032) được gắn bằng băng keo. Phần cứng được lựa chọn đặc biệt cho mức tiêu thụ điện năng thấp.

Một công tắc nhỏ được gắn gần rìa để cho phép kích hoạt dễ dàng gần thời điểm ném, một lần nữa để giảm mức tiêu thụ điện năng và cũng vì không gian để ghi dữ liệu bị hạn chế:

Ý tưởng của riêng tôi khi đọc câu hỏi của bạn là gắn cảm biến gia tốc / áp suất 1 trục ở gần rìa của dĩa nhựa và đo lực ly tâm, mặc dù việc gắn gần rìa có thể khiến việc cân bằng trở nên khó khăn hơn. Gia tốc kế 2 trục không phải là một bước tiến lớn và cuối cùng bạn sẽ nhận được nhiều dữ liệu hơn từ nó.

Bạn có thể sử dụng hệ thống vô tuyến trường gần công suất thấp như Zigbee (hoặc Bluetooth; không thuận tiện cho việc thiết lập ban đầu và yêu cầu ít nhất là thêm một nút hoặc một số logic khác để giúp ghép nối có thể sử dụng được nhưng được nhiều người ủng hộ các thiết bị, ví dụ như điện thoại thông minh của bạn) để truyền dữ liệu đến một thiết bị gần đó hoặc bạn có thể đăng nhập dữ liệu trên vi điều khiển và truy xuất nó sau.

Trong mọi trường hợp, bài báo đó có một số dữ liệu thú vị. Cụ thể, lưu ý quan sát của tác giả rằng dữ liệu trực tiếp có thể được trích xuất dễ dàng hơn trong thời gian đọc gia tốc ổn định:

Biểu đồ đó cho một cái nhìn tốt đẹp về sự chao đảo ban đầu trở nên ổn định trong suốt chuyến bay, cũng như lực ly tâm.

Nó thực sự không cần thiết phải quá phức tạp với cảm biến ánh sáng / âm thanh; mặc dù nếu bạn làm như vậy, tôi sẽ ghi / truyền dữ liệu thô và xử lý thực tế trên thiết bị nhận để hạn chế yêu cầu về mức tiêu thụ điện năng và hiệu suất của bộ vi xử lý, với chi phí tăng yêu cầu bộ nhớ (để ghi nhật ký).

Hai IC SMD nhỏ, một máy đo gia tốc, một con quay hồi chuyển, ở hai đầu đối diện của FPC, với một bộ vi điều khiển, EEPROM và pin đồng xu được cân bằng trong phần giữa của dĩa nhựa. Trọng lượng tối thiểu và ma sát không khí. Yêu cầu vi điều khiển ghi lại đầu ra của IC vào EEPROM. Sự kết hợp giữa gia tốc kế và đầu ra của con quay hồi chuyển sẽ cho bạn một xấp xỉ tốc độ và vòng / phút.

FPC không cần thiết; một số PCB tùy chỉnh mỏng với một dây nam châm kết nối chúng cũng sẽ hoạt động. Chúng tôi đang nói chuyện gram và ounce nhiều nhất.

Đối với truy cập không dây, một vi điều khiển hoặc SoC có Bluetooth năng lượng thấp sẽ rất tuyệt. Nhìn vào Thẻ cảm biến của Công cụ Texas để biết bộ công cụ phát triển hoàn chỉnh có gia tốc kế và con quay hồi chuyển SoC và I²C cũng như các ví dụ ứng dụng iPhone / Android được cung cấp bởi Hell cell CR2032 duy nhất , bạn có thể lấy thẻ cảm biến, loại bỏ màu đỏ vỏ, và băng nó vào frrisbee và phần còn lại đang lấy dữ liệu từ ứng dụng miễn phí.

Chỉ cần ném một ý tưởng ra khỏi đó, không biết nó khả thi đến mức nào: Con quay hồi chuyển MEMS là những cảm biến năng lượng thấp, tiết kiệm chi phí, có khả năng đo tốc độ góc. Đối với việc đo tốc độ, giả sử bạn có nghĩa là tốc độ tuyến tính và không phải tốc độ góc, thì điều duy nhất tôi có thể nghĩ là không cực kỳ phức tạp là sử dụng mô-đun GPS như thế này . Đưa ra hai vị trí liên tiếp và biết khi nào mỗi phép đo được thực hiện, bạn có thể dễ dàng tính được tốc độ tuyến tính.

Bạn có thể đo tốc độ quay với gia tốc kế được định hướng triệt để. Gia tốc 'hướng ra ngoài' từ trung tâm của dĩa nhựa biểu thị góc quay (hoặc đĩa dĩa nằm ở một góc, nhưng bạn có thể lấy trung bình ra). Vì bạn biết khoảng cách từ tâm đến gia tốc kế, đó là phép tính gia tốc quay đơn giản.

Nhiều trong số này có thể được làm rất nhẹ và nhỏ:

Một gia tốc kế chỉ vào một số góc giữa xuyên tâm và dọc sẽ có thành phần trọng lực khác nhau khi nó quay. Ngay cả một chiếc radial cũng sẽ có thứ này trừ khi chuyến bay nằm ngang chính xác.

Một cảm biến ánh sáng trong hầu hết các trường hợp cũng sẽ làm như vậy. Khi chuyển giữa các tính năng mặt đất hoặc mặt đất lên trời và trở lại, nó sẽ thấy sự thay đổi độ sáng và chúng sẽ có thành phần tốc độ quay tương quan.

Một đèn LED truyền phát triệt để với tần số điều chế trên nó sẽ có thể được phát hiện ở khoảng cách đáng kể bằng điện tử. Bạn có thể tìm kiếm điều chế hoặc có thể quay video và tìm chữ ký LED trong khung (khó hơn nhiều).

Nếu bạn cung cấp một nguồn điều chế văn phòng phẩm chiếu sáng nó, bạn có thể đặt một máy dò trên Frĩaee. Nếu người khác có thể giúp theo dõi chùm tia thì có thể chặt chẽ hơn và họ có thể nhìn bằng mắt để theo dõi nó. Một trang web bài và vòng tròn đơn giản hoặc hai vòng có thể sẽ cho phép một chùm tia 30 độ được giữ trên dĩa nhựa do đó làm tăng mức tín hiệu.

RF dfing nên khả thi.

Các lực áp suất không khí có thể thay đổi tại một điểm trên thiết bị ngoại vi khi đĩa dĩa quay tròn khi đang vận chuyển. Một cảm biến áp suất có một cổng trên vành sẽ thấy một mô hình lặp đi lặp lại.

Phần khó nhất, về mặt quang học, là nhắm vào một chiếc dĩa nhựa trong chuyến bay. Ngoài ra, bạn có thể làm toàn bộ về mặt quang học.

• Vì thời điểm quay của đĩa mềm không thay đổi trong chuyến bay, chúng tôi có thể giả định một cách an toàn rằng vòng quay nhanh nhất sẽ xảy ra ngay sau khi người dùng khởi chạy đĩa mềm. Vì vậy, để nhắm mục tiêu vào đĩa mềm, bạn có thể tập trung vào người dùng khi anh ấy / cô ấy ra mắt đồ chơi.

• Thực hiện thí nghiệm vào ban đêm, với một chiếc dĩa nhựa tối màu với một dải mỏng được sơn xung quanh vành ngoài và một đốm trắng dày trên một phần của vành ngoài. Xây dựng cho mình một đèn nhấp nháy (rất nhiều DIY có sẵn trực tuyến, hoặc thuê một cái).

• Mượn máy ảnh DSLR của ai đó, đặt nó ở chế độ Bóng đèn (hoặc màn trập 30 giây). Sử dụng ISO thấp và khẩu độ rất nhỏ khi bạn muốn độ sâu trường ảnh và mức tăng thấp.

• Tìm một người bạn với một cánh tay tốt và sẵn sàng ném một chiếc dĩa nhựa hàng trăm lần vì lợi ích của khoa học.

• Chơi với các cài đặt tần số nhấp nháy và cài đặt camera.

• Tính tần số. Hãy nhớ rằng định lý Nyquist đặt một giới hạn trên tần số tối đa bạn có thể đo được.

Một máy ảnh với một chiếc dĩa nhựa được sơn đúng cách là một giải pháp công nghệ thấp tốt. Tuy nhiên, nếu bạn nhấn mạnh vào một giải pháp điện tử thì một trong số ít những thứ sẽ hoạt động là sử dụng một la bàn kỹ thuật số.

Tôi đã xem xét vấn đề này bởi vì tôi đang dự định xây dựng một bộ lọc đơn (xem: http://www.youtube.com/watch?v=1n6ZmwzSL0Y ) và tôi thấy rằng các con quay không có tốc độ đủ nhanh để làm điều đó. Đây không phải là vấn đề về tốc độ của dữ liệu mà là một vấn đề cơ bản hơn về tốc độ góc tối đa có thể đo được bằng các con quay như đã nêu trong bảng dữ liệu. Hầu hết các con quay (trên thực tế, tất cả những cái tôi đã xem) sẽ chỉ báo cáo một cái gì đó giống như 0xffff mọi lúc khi được gắn vào một cái gì đó như một chiếc dĩa nhựa.

Tuy nhiên, la bàn kỹ thuật số không gặp phải vấn đề này vì nó không đo vận tốc góc mà là vị trí / tiêu đề tuyệt đối. Trên thực tế, các monocopters thành công như MIT và Embry Riddle sử dụng la bàn kỹ thuật số để định hướng.

Một giải pháp khác tôi đã xem xét là một máy dò ánh sáng. Một cái gì đó như thế này: https://www.sparkfun.com/products/9768 . Sau đó, chỉ cần tìm điểm sáng nhất và giả sử đó là mặt trời và thời gian giữa các điểm sáng để có được thời gian của một vòng quay.

Đặt một số cảm biến ánh sáng với trường nhìn hẹp + chip có thể phát hiện các xung ánh sáng nhận được và khoảng thời gian của chúng. Lọc ánh sáng nhận được cho một số tần số để tránh phát hiện giả và làm cho nguồn sáng khớp với tần số đó.

Tải dữ liệu từ đĩa.

Tìm kiếm cho "Frĩaee Cam". Họ đã sử dụng một cánh quạt để giữ cho máy ảnh không quay. Ý tưởng tương tự có thể được sử dụng để giữ một senor quang không quay để nó có thể đếm các điểm đi qua để đo vòng / phút.

Con quay hồi chuyển bluetooth TI cc2541 có thể được sử dụng để làm điều này. Chỉ 25 đô la và nó chỉ nặng một hoặc hai ounce. http://www.ti.com/tool/cc2541dk- cảm biến

Bạn có thể sử dụng một máy đo gia tốc như MMA8451 và thêm Mô-đun Bluetooth HC06 và một bộ vi điều khiển nhỏ vào nó. RPM rất dễ tính toán .. Bạn đọc lực dọc theo trục Z! Bây giờ bạn có lực ly tâm của bạn. Lực này chỉ đơn giản là tăng tỷ lệ thuận với RPM.

Tôi sẽ xem xét việc sử dụng cảm biến ánh sáng phía sau khe vì một phần của bộ dao động được đưa vào một sóng mang rf đơn giản - bạn có thể nhận được tín hiệu và sự thay đổi của âm sẽ cho bạn số lần mỗi giây mà ánh sáng mạnh nhất truyền qua khe. Bạn cũng có thể cân nhắc sử dụng ant ant DF để kiểm tra vị trí của Frĩa xiên cho bạn tốc độ quay và vận tốc tuyệt đối.