Frisbee의 RPM을 어떻게 측정 할 수 있습니까?

프리즈 비에 붙일 수있는 프리즈 비의 RPM / 속도와 같은 통계를 측정 할 수있는 작은 장치를 만들고 싶습니다 . 이것이 현실적으로 가능할까요?

Frisbee에서 스마트 폰으로 데이터를 전송하기 위해 근거리 통신 을 찾고 있었지만 아이디어 일뿐입니다. Frisbee 자체의 비행에 영향을 미치지 않을 정도로 작은 것을 만드는 것은 어려운 것처럼 보입니다. 누구든지 이것에 대한 아이디어를 생각할 수 있습니까?

내 noggin의 상단에서 여기 아이디어가 있습니다. 작은 톤 제너레이터와 작은 스피커를 프리즈 비에 설치하십시오.

프리즈 비를 돌리면 소리를 녹음 할 수 있으며 회전 속도에 따라 도플러 기능이 있습니다. 기록 된 데이터를 분석 할 수 있으면 회전 속도를 알 수 있어야합니다.

프리즈 비의 RPM은 10rps와 유사하므로 프리즈 비에 흑백 패턴으로 페인트를 뿌려 비디오를 만들 수 있습니다. 60fps (초당 120 필드) 캠코더는 매우 안정적으로 캡처 할 수 있어야합니다.

야간에는 작은 초 고휘도 LED와 기계적으로 균형 잡힌 리튬 전지를 장착하십시오.

이 작업을 수행하는 방법을 설명하는 논문이 있습니다 : 인스트루먼트 된 Frisbee의 비행 역학 측정 . 이 기술은 잘 작동했다. 이것을 출발점으로 사용하겠습니다.

본질적으로 마이크로 컨트롤러 (BS2IC)와 2 축 가속도계 (ADXL202)였으며 실리콘 접착제로 프리즈 비 중앙에 장착 된 다음 테이프로 장착 된 배터리 (CR2032)에 의해 균형을 맞췄습니다. 하드웨어는 저전력 소비를 위해 특별히 선택되었습니다.

작은 스위치가 가장자리 근처에 장착되어 던지는 순간에 쉽게 활성화 할 수 있으며 다시 전력 소비를 줄이고 데이터 로깅 공간이 제한적입니다.

귀하의 질문을 읽는 것에 대한 내 자신의 생각은 프리즈 비 가장자리 근처에 1 축 가속도계 / 압력 센서를 장착하고 원심력을 측정하는 것이지만 가장자리 근처에 장착하면 균형을 잡기가 더 어려워집니다. 2 축 가속도계는 큰 발전이 아니며 결과적으로 더 많은 데이터를 얻습니다.

Zigbee (또는 Bluetooth와 같은 저전력 근거리 무선 시스템)를 사용할 수 있습니다. 초기 설정에는 편리하지 않으며, 사용 가능하지만 기본적으로 많은 사람들이 페어링을 지원하는 데 도움이되도록 최소한 버튼이나 다른 로직을 추가해야합니다. 데이터 (예 : 스마트 폰)를 사용하여 주변 장치로 데이터를 스트리밍하거나 마이크로 컨트롤러에 데이터를 기록한 후 나중에 검색 할 수 있습니다.

어쨌든 그 논문은 흥미로운 데이터를 얻었습니다. 특히, 일정한 가속도계 판독 기간 동안 직접 데이터를보다 쉽게 ​​추출 할 수 있다는 저자의 관찰에 주목하십시오.

이 그래프는 비행 중 원심력뿐만 아니라 초기 흔들림이 안정되는 모습을 잘 보여줍니다.

조명 / 사운드 센서로 지나치게 복잡하게 만들 필요는 없습니다. 그래도 원시 데이터를 로깅 / 전송하고 수신 장치에서 실제 처리를 수행하여 증가 된 메모리 요구 사항 (로깅)을 희생하면서 전력 소비 및 마이크로 프로세서 성능 요구 사항을 제한합니다.

프리스비의 중간에서 마이크로 컨트롤러, EEPROM 및 코인 셀 배터리를 사용하여 FPC의 반대쪽 끝에있는 두 개의 작은 SMD IC, 하나는 가속도계, 다른 하나는 자이로 스코프입니다. 최소한의 무게와 공기 마찰. 마이크로 컨트롤러가 IC의 출력을 EEPROM에 기록하도록합니다. 그래프 가속도계와 자이로 스코프 출력의 조합은 속도와 rpm의 근사치를 제공합니다.

FPC는 필요하지 않습니다. 자석 와이어를 연결하는 얇은 맞춤형 PCB도 작동합니다. 어쨌든 우리는 그램과 온스를 이야기하고 있습니다.

무선 액세스의 경우 Bluetooth 저에너지를 사용 하는 마이크로 컨트롤러 또는 SoC 가 좋습니다. 단일 CR2032 코인 셀로 구동되는 iPhone / Android 앱 예제뿐만 아니라 BTLE 지원 SoC 및 I²C 가속도계 및 자이로 스코프 가있는 완전한 개발 키트는 Texas Instruments 센서 태그를 참조 하십시오. 센서 태그를 가져와 빨간색을 제거 할 수 있습니다 케이싱하고 프리즈 비에 테이프를 붙이고 나머지는 무료 앱에서 데이터를 가져옵니다.

다만,이 방법 가능한 그것이 아무 생각 아이디어를 던지고 : MEMS 자이로 스코프는 작은을 비용 효율적인, 각속도를 측정 할 수있는 저전력 센서. 속도 측정에 관해서는, 선형 속도가 아니라 선형 속도를 의미한다고 가정하면, 매우 복잡하지 않다고 생각할 수있는 유일한 것은 이와 같은 GPS 모듈을 사용하는 것 입니다. 두 개의 연속 위치가 주어지고 각 측정 시점을 알면 선형 속도를 쉽게 계산할 수 있습니다.

가속도계가 방사형으로 회전 속도를 측정 할 수 있습니다. 프리즈 비 중심에서 바깥쪽으로의 가속은 회전을 나타냅니다. 중심에서 가속도계까지의 거리를 알고 있기 때문에 간단한 회전 가속 계산입니다.

이들 중 많은 것들이 매우 가볍고 작게 만들어 질 수 있어야합니다.

방사상과 수직 사이의 특정 각도를 가리키는 가속도계는 회전함에 따라 다양한 중력 성분을 갖습니다. 비행이 정확히 수평 인 경우를 제외하고는 방사형도 마찬가지입니다.

대부분의 경우 광 센서도 동일하게 작동합니다. 지면 형상 또는지면에서 하늘로 또는 후면으로 이동함에 따라 밝기가 변하고 회전 속도 구성 요소가 서로 관련됩니다.

변조 주파수로 방사상으로 전송되는 LED는 전자적으로 상당한 거리에서 감지 될 수 있습니다. 변조를 찾거나 비디오를보고 프레임에서 LED 서명을 찾을 수 있습니다 (아마도 더 어려워).

당신이 그것을 조명하는 문구 변조 소스를 제공하는 경우, Frisbee에 탐지기를 배치 할 수 있습니다. 다른 사람이 빔 추적에 도움을 줄 수 있다면 빔을 더 조일 수 있고 눈으로 사이트를 추적 할 수 있습니다. 단순한 포스트 및 서클 사이트 또는 두 개의 링은 프리즈 비에서 30도 빔을 유지하여 신호 레벨을 크게 증가시킬 수 있습니다.

RF dfing이 실행 가능해야합니다.

비행 중에 프리즈 비가 회전함에 따라 공기압이 주변 장치의 한 지점에서 달라질 수 있습니다. 림에 포트가있는 압력 센서는 반복적 인 패턴을 보게됩니다.

광학적으로 가장 어려운 부분은 비행 중 프리즈 비를 겨냥한 것입니다. 그 외에도 모든 것을 광학적으로 수행 할 수 있습니다.

• 프리즈 비의 회전 모멘트는 비행 중에 변경되지 않기 때문에 사용자가 프리즈 비를 시작한 직후에 가장 빠른 로테이션이 발생한다고 안전하게 가정 할 수 있습니다. 따라서 프리즈 비를 대상으로 장난감을 발사 할 때 사용자에게 집중할 수 있습니다.

• 밤에는 실험을 수행하십시오. 바깥 쪽 테두리 주위에 페인트가 칠해진 얇은 스트립과 바깥 쪽 테두리의 두꺼운 흰색 얼룩이 있습니다. 스트로브 램프를 만드십시오 (온라인에서 사용 가능한 많은 DIY 또는 대여).

• 다른 사람의 DSLR을 대여하고 벌브 모드 (또는 30 초 셔터)로 설정하십시오. 피사계 심도와 낮은 게인을 원할 때는 낮은 ISO와 매우 작은 조리개를 사용하십시오.

• 과학을 위해 좋은 팔과 기꺼이 프리즈 비를 100 번 던지는 친구를 찾으십시오.

• 스트로브 주파수 설정 및 카메라 설정으로 재생하십시오.

• 빈도를 계산하십시오. 나이키 스트 정리는 측정 할 수있는 최대 주파수의 상한을 설정합니다.

프리스비가 올바르게 칠해진 카메라는 좋은 첨단 기술 솔루션입니다. 그러나 전자 솔루션을 고집하는 경우 작동하는 몇 가지 사항 중 하나는 디지털 나침반을 사용하는 것입니다.

모노 콥터를 만들 계획이기 때문에이 문제를 조사했으며 ( http://www.youtube.com/watch?v=1n6ZmwzSL0Y 참조 ) 자이로의 속도가 빠르지 않다는 것을 알았습니다. 그것을하기 위해. 데이터 속도의 문제가 아니라 데이터 시트에 명시된 자이로가 측정 할 수있는 최대 각속도 중 하나입니다. 대부분의 자이로 (사실 내가 본 모든 자이로)는 프리즈 비 같은 것에 붙어있을 때 항상 0xffff와 같은 것을보고합니다.

그러나 디지털 컴퍼스는 각속도가 아니라 절대 위치 / 제목을 측정하기 때문에이 문제가 없습니다. 실제로 MIT 및 Embry Riddle과 같은 성공적인 모노 콥터는 방향을 위해 디지털 나침반을 사용합니다.

내가 생각한 또 다른 해결책은 광 검출기입니다. https://www.sparkfun.com/products/9768 과 같은 것이 있습니다 . 그런 다음 가장 밝은 점을 찾아서 단일 회전 시간을 얻기 위해 밝은 점 사이의 지속 시간 인 태양과 시간이라고 가정하십시오.

수신 된 광 펄스와 간격을 감지 할 수있는 좁은 시야 + 칩을 가진 광 센서를 설치하십시오. 스퓨리어스 감지를 피하기 위해 수신 된 빛을 특정 주파수로 필터링하고 광원을 해당 주파수와 일치시킵니다.

디스크에서 데이터를 다운로드하십시오.

"Frisbee Cam"을 검색하십시오. 그들은 날개를 사용하여 카메라의 회전을 막았습니다. 동일한 아이디어를 사용하여 광학 센서가 회전하는 것을 방지하여 rpm을 측정하기 위해 마크를 계산할 수 있습니다.

이를 위해 TI cc2541 블루투스 자이로 스코프를 사용할 수 있습니다. 단 25 달러이며 무게는 1 온스입니다. http://www.ti.com/tool/cc2541dk-sensor

MMA8451과 같은 가속도계를 사용하고 HC06 Bluetooth 모듈과 소형 마이크로 컨트롤러를 추가 할 수 있습니다. RPM은 계산하기 쉽습니다. Z 축을 따라 힘을 읽습니다! 이제 원심력이 있습니다. 이 힘은 단순히 RPM에 비례하여 증가하고 있습니다.

간단한 RF 캐리어에 공급되는 발진기의 일부로 슬릿 뒤에 광 센서를 사용하는 것이 좋습니다. 신호를 수신 할 수 있으며 톤의 변화로 인해 가장 밝은 빛이 통과 한 초당 횟수가 나타납니다. 슬롯. DF antto를 사용하여 회전 및 절대 속도를 제공하는 Frisbee의 위치를 ​​확인할 수도 있습니다.