Как я могу измерить обороты фрисби?

Я хотел бы сделать небольшое устройство, которое я мог бы прикрепить к фрисби, который мог бы измерять характеристики, такие как об / мин / скорость фрисби при броске. Было бы это реально возможно?

Я искал в ближнем поле связи для передачи данных с фрисби на смартфон, но это всего лишь идея. Кажется, что было бы трудно сделать что-то достаточно маленькое, чтобы не повлиять на полет самого фризби. Кто-нибудь может придумать какие-нибудь идеи для этого?

С вершины моего noggin вот идея. Постройте небольшой тон-генератор и крошечный динамик на фрисби с динамиком по краю (сбалансированная масса с другой стороны, конечно).

Когда вы вращаете фрисби, вы можете записать производимый звук, и он будет иметь допплеровские функции в зависимости от скорости вращения. Если вы можете проанализировать записанные данные, вы сможете определить скорость вращения.

Число оборотов фрисби примерно 10 об / мин, поэтому вы можете распылить на фрисби черно-белый узор и снять его. Видеокамера со скоростью 60 кадров в секунду (120 полей в секунду) должна иметь возможность снимать ее достаточно надежно.

В ночное время установите крошечный сверхяркий светодиод и механически сбалансированный литиевый элемент.

Есть статья, описывающая способ сделать это здесь: Измерения динамики полета на инструментальной фрисби . Методы работали хорошо; Я бы использовал это как отправную точку.

По сути, это был микроконтроллер (BS2IC) и 2-осевой акселерометр (ADXL202), прикрепленный к центру фрисби с помощью силиконового клея, а затем сбалансированный с помощью батарей (CR2032), которые были закреплены с помощью ленты. Оборудование было специально выбрано из-за его низкого энергопотребления.

Небольшой переключатель был установлен возле края, чтобы обеспечить легкую активацию в момент выброса, опять же для снижения энергопотребления, а также потому, что пространство для регистрации данных ограничено:

Моя собственная идея при чтении вашего вопроса состояла в том, чтобы установить 1-осевой акселерометр / датчик давления рядом с краем тарелки и измерить центробежную силу, хотя установка около края может усложнить балансировку. Двухосевой акселерометр не большой шаг вперед, и в итоге вы получите гораздо больше данных из него.

Вы могли бы использовать маломощную систему ближнего радиосвязи, такую ​​как Zigbee (или Bluetooth), которая менее удобна для начальной настройки и требует, по крайней мере, добавления кнопки или некоторой другой логики, чтобы помочь сделать соединение пригодным для использования, но изначально поддерживается многими устройства, например, ваш смартфон) для потоковой передачи данных на соседнее устройство, или вы можете записать данные на микроконтроллер и получить их позже.

В любом случае, эта статья получила некоторые интересные данные. В частности, обратите внимание на замечание автора о том, что прямые данные могут быть легче извлечены в течение устойчивых периодов показаний акселерометра:

На этом графике хорошо видно, как начальное колебание становится устойчивым во время полета, а также центробежная сила.

На самом деле нет необходимости слишком усложнять его датчиками света / звука; хотя, если вы это сделаете, я буду регистрировать / передавать необработанные данные и выполнять фактическую обработку на приемном устройстве, чтобы ограничить энергопотребление и требования к производительности микропроцессора, за счет увеличения требований к памяти (для ведения журнала).

Две маленькие SMD IC, одна акселерометр, другая гироскоп, на противоположных концах FPC, с микроконтроллером, EEPROM и батарейкой типа «таблетка», одинаково сбалансированной в средней части фрисби. Минимальный вес и воздушное трение. Попросите микроконтроллер записать вывод IC в EEPROM. Комбинация графического акселерометра и гироскопа даст вам приблизительную скорость и обороты.

FPC не нужен; некоторые тонкие печатные платы с магнитным проводом, соединяющим их, тоже подойдут. Мы все равно говорим граммы и унции.

Для беспроводного доступа отлично подойдет микроконтроллер или SoC с низким энергопотреблением Bluetooth. Посмотрите на сенсорный тег Texas Instruments для полного комплекта для разработки, в котором есть акселерометр и гироскопы SoC и I²C с поддержкой BTLE, а также примеры приложений для iPhone / Android, работающие от одной монеты CR2032. Черт, вы можете взять сенсорный тег, убрать красный и приклейте его к фрисби, а остальные извлекают данные из бесплатного приложения.

Просто добавьте идею, и не поймете, насколько это возможно: гироскопы MEMS - это небольшие, экономичные, маломощные датчики, способные измерять угловую скорость. Что касается измерения скорости, предполагая, что вы имеете в виду линейную, а не угловую скорость, то единственное, что я могу придумать, это не очень сложно, это использовать модуль GPS, подобный этому . Учитывая две последовательные позиции и зная, когда было выполнено каждое измерение, вы можете легко рассчитать линейную скорость.

Вы можете измерить скорость вращения с помощью акселерометра, ориентированного в радиальном направлении. Ускорение «наружу» от центра фрисби указывает на вращение (или если фрисби находится под углом, но вы можете усреднить его). Поскольку вы знаете расстояние от центра до акселерометра, это простой расчет ускорения вращения.

Многие из них должны быть очень легкими и маленькими:

Акселерометр, который указывает на некоторый угол между радиальным и вертикальным, будет иметь различную гравитационную составляющую при вращении. Даже радиальный будет иметь это за исключением случаев, когда полет точно горизонтален.

Датчик освещенности в большинстве случаев также делает то же самое. Когда он проходит между наземными объектами или с земли на небо и обратно, он будет видеть изменения яркости, и они будут иметь корректируемый компонент скорости вращения.

Светодиод, излучающий радиально с частотой модуляции на нем, сможет быть обнаружен на значительном расстоянии в электронном виде. Вы можете искать модуляцию или снимать видео и искать светодиодную подпись в кадрах (возможно, сложнее).

Если вы предоставляете источник с модулированной канцелярской бумагой, который освещает его, вы можете установить детектор на фрисби. Если для отслеживания луча приемлемо, чтобы кто-то другой принимал меры, он может быть плотнее, и он может найти его на месте, чтобы отследить его. Простая площадка с кольцом и двумя кольцами, вероятно, позволит удерживать, скажем, 30-градусный луч на фрисби, тем самым значительно увеличивая уровень сигнала.

RF dfing должен быть жизнеспособным.

Силы давления воздуха, вероятно, изменяются в некоторой точке на периферии, когда фрисби вращается во время транспортировки. Датчик давления с отверстием на ободе должен видеть повторяющийся рисунок.

Сложнее всего, оптически, нацелиться на фрисби в полете. Помимо этого вы можете сделать все это оптически.

• Поскольку момент вращения фризби не меняется в полете, мы можем смело предположить, что самое быстрое вращение произойдет сразу после того, как пользователь запустит фрисби. Таким образом, чтобы нацелиться на фрисби, вы можете сосредоточиться на пользователе, когда он / она запускает игрушку.

• Сделайте эксперимент ночью, с темной летающей тарелкой с нарисованной тонкой полоской вокруг внешнего края и толстой белой каплей на одной части внешнего края. Создайте себе стробоскопическую лампу (много сделай сам, можно купить онлайн или арендовать).

• Одолжите чью-либо зеркалку, установите ее в режим лампы накаливания (или выдержку 30 секунд). Используйте низкое значение ISO и очень маленькую диафрагму, если хотите глубину резкости и низкий коэффициент усиления.

• Найдите друга с хорошей рукой и готовностью бросить фрисби сто раз ради науки.

• Поиграйте с настройками частоты строба и настройками камеры.

• Рассчитайте частоту. Помните, что теорема Найквиста устанавливает верхнюю границу максимальной частоты, которую вы можете измерить.

Камера с правильно нарисованной фрисби - это хорошее решение для низких технологий. Однако, если вы настаиваете на электронном решении, то одна из немногих вещей, которые будут работать, - это использование цифрового компаса.

Я изучил эту проблему, потому что я планирую построить монокоптер (см .: http://www.youtube.com/watch?v=1n6ZmwzSL0Y ) и обнаружил, что гироскопы не имеют достаточно высокой скорости сделать это. Это не проблема скорости передачи данных, а более простая проблема максимальной угловой скорости, измеряемой гироскопами, как указано в таблицах данных. Большинство гироскопов (на самом деле, все те, на которые я смотрел) будут просто сообщать о чем-то вроде 0xffff все время, когда присоединяются к чему-то вроде фрисби.

Однако цифровой компас не имеет этой проблемы, потому что он измеряет не угловую скорость, а абсолютное положение / курс. Фактически, успешные монокоптеры, такие как MIT и Embry Riddle, используют цифровой компас для ориентации.

Другое решение, которое я рассмотрел, - это детектор света. Примерно так: https://www.sparkfun.com/products/9768 . Затем просто найдите самое яркое пятно и предположите, что это солнце и время между яркими пятнами, чтобы получить время одного поворота.

Поместите какой-нибудь датчик света с узким полем зрения + чип, который может обнаружить полученные световые импульсы и их интервал. Отфильтруйте полученный свет для некоторой частоты, чтобы избежать ложного обнаружения, и сделайте так, чтобы источник света соответствовал этой частоте.

Загрузите данные с диска.

Искать "Frisbee Cam". Они использовали лопасти, чтобы не дать камере вращаться. Эта же идея может быть использована для предотвращения поворота оптического сенсора, чтобы он мог подсчитывать количество проходящих меток для измерения оборотов в минуту.

Для этого можно использовать Bluetooth-гироскоп TI cc2541. Всего 25 долларов, а весит он унцию или две. http://www.ti.com/tool/cc2541dk-sensor

Вы можете использовать акселерометр, такой как MMA8451, и добавить к нему Bluetooth-модуль HC06 и небольшой микроконтроллер. Обороты легко рассчитать. Вы считываете силу вдоль оси Z! Теперь у вас есть центробежная сила. Эта сила просто увеличивается пропорционально скорости вращения.

Я хотел бы рассмотреть возможность использования датчика освещенности за щелью в качестве части генератора, подаваемого на простой радиочастотный носитель - вы можете получить сигнал, и изменение тона даст вам количество раз в секунду, которое проходит самый яркий свет. слот. Вы также можете рассмотреть возможность использования DF antto для проверки положения фрисби, дающего вам скорость вращения и абсолютную скорость.