Як я можу виміряти обороти фрісбі?

Я хотів би зробити невеликий пристрій, який я можу приклеїти до фрісбі, який міг би виміряти статистику, наприклад, об / хв / швидкість фрісбі при його киданні. Чи реально це можливо?

Я розглядав близьке поле для передачі даних з фрісбі в смартфон, але це просто ідея. Здається, було б важко зробити щось досить мале, щоб не вплинути на політ самої Фрісбі. Хтось може придумати якісь ідеї для цього?

Зверху моєї ноги ось ідея. Побудуйте невеликий генератор тонів і крихітний динамік на фрісбі з динаміком по краю (врівноважена маса з іншого боку, звичайно).

Коли ви обертаєте фрісбі, ви можете записати звук, який витворюєте, і він матиме функції допплера залежно від швидкості його обертання. Якщо ви можете проаналізувати записані дані, ви повинні мати можливість визначити швидкість обертання.

RPM фрісбі - це щось на зразок 10 кадрів в секунду, тому ви можете розпорошити фарбу чорно-білим візерунком на фрісбі і зняти відео. Відеокамера з 60 кадрів в секунду (120 полів в секунду) повинна мати можливість досить надійно її захоплювати.

В нічний час монтуйте крихітний надсвітлий світлодіод і механічно збалансований літієвий елемент.

Тут є документ, що описує метод здійснення саме цього: вимірювання динаміки польоту на інструментальному фризбі . Методи добре працювали; Я б використав це як вихідний пункт.

По суті це був мікроконтролер (BS2IC) та двоосний акселерометр (ADXL202), встановлений до центру фрісбі силіконовим клеєм, а потім врівноважений батареями (CR2032), які були змонтовані скотчем. Обладнання було обрано спеціально для низького енергоспоживання.

Невеликий вимикач був встановлений біля краю, щоб дозволити легку активацію біля моменту викидання, знову ж таки, щоб зменшити споживання електроенергії, а також тому, що простір для реєстрації даних обмежений:

Моя власна ідея щодо читання вашого питання полягала в тому, щоб встановити односкоровий акселерометр / датчик тиску біля краю фрісбі і виміряти відцентрову силу, хоча встановлення біля краю може зробити балансування більш складним. Двоосьовий акселерометр не є великим кроком, і ви отримуєте з нього набагато більше даних.

Ви можете використовувати радіосистему малої потужності поблизу поля, наприклад Zigbee (або Bluetooth; що є менш зручним для початкових налаштувань і вимагає принаймні додавання кнопки чи іншої логіки, щоб зробити парне використання зручним, але багато хто підтримується в основному. пристрої, наприклад ваш смартфон) для передачі даних на сусідній пристрій, або ви можете записати дані на мікроконтролері та отримати їх пізніше.

У будь-якому випадку, цей документ отримав цікаві дані. Зокрема, зверніть увагу на спостереження автора про те, що прямі дані можна легше витягувати під час постійних періодів показань акселерометра:

Цей графік дає хороший вигляд початкового коливання, що стає стійким під час польоту, а також відцентрової сили.

Насправді не видається необхідним занадто ускладнювати його датчиками світла / звуку; хоча у цьому випадку я б записував / передавав необроблені дані та робив фактичну обробку на приймальному пристрої, щоб обмежити споживання енергії та вимоги до продуктивності мікропроцесора, за рахунок підвищення вимог до пам'яті (для ведення журналів).

Два невеликих ІМС SMD, один акселерометр, інший гіроскоп, на протилежних кінцях FPC, з мікроконтролером, EEPROM та батареєю монетних осередків, однаково врівноваженими в середині фрісбі. Мінімальна вага і тертя повітря. Запропонуйте мікроконтролеру записати висновок ІС на EEPROM. Поєднання вихлопного акселерометра та виходу гіроскопа дасть вам приблизну швидкість і об / хв.

FPC не потрібен; деякі тонкі власні друковані плати з магнітним дротом, що з'єднує їх, також працювали. Ми говоримо про грами та унції, щонайбільше, все одно.

Для бездротового доступу відмінно підійде мікроконтролер або SoC з низькою енергією Bluetooth. Подивіться на категорії Texas Instruments Sensor для повного комплекту розробника , який має BTLE включений SoC і I²C акселерометра і гіроскопи, а також приклади iPhone / Android додатків з живленням від одного CR2032 осередку монети пекло, ви могли б взяти на себе датчик тег, видаліть червоний корпус і переклейте його на фрісбі, а решта - це витяг даних з безкоштовного додатка.

Просто викидаючи ідею там, навіть не уявляючи, наскільки це можливо: гіроскопи MEMS - це невеликі, економічно вигідні датчики малої потужності, здатні вимірювати кутову швидкість. Що стосується вимірювання швидкості, якщо припустити, що ви маєте на увазі лінійну, а не кутову швидкість, то єдине, про що я можу подумати, що це не надзвичайно складно, це використання GPS-модуля, як цей . Враховуючи дві послідовні позиції та знаючи, коли було проведено кожне вимірювання, можна легко обчислити лінійну швидкість.

Ви можете виміряти швидкість обертання за допомогою акселерометра, орієнтованого радіально. Прискорення "назовні" від центру фрісбі вказує на обертання (або фрісбі знаходиться під кутом, але ви можете це оцінити). Оскільки ви знаєте відстань від центру до акселерометра, це простий обчислення прискорення обертання.

Багато з них повинні бути зроблені дуже легкими і маленькими:

Акселерометр, який вказує під деяким кутом між радіальною і вертикальною, матиме різну гравітаційну складову під час обертання. Навіть радіально це матиме, за винятком випадків, коли рейс є точно горизонтальним.

Світловий датчик в більшості випадків теж буде робити те саме. Під час переходу між земними ознаками або від землі до неба та назад він побачить зміни яскравості, і вони матимуть коригувальну складову швидкості обертання.

Світлодіод, що передає радіально з частотою модуляції на ньому, можна буде виявити на значній відстані в електронному вигляді. Ви можете шукати модуляцію або могли б її зняти на відео та шукати світлодіодний підпис у кадрах (можливо, важче).

Якщо ви надаєте канцелярське модульне джерело, яке висвітлює його, ви можете розмістити детектор на фрісбі. Якщо іншій людині прийнятно, допомога у відстеженні променя може бути жорсткішою, і вони можуть розміщувати їх по оку, щоб відстежити її. Простий сайт з поштою та колом або два кільця, ймовірно, дозволять провести пучок 30 градусів на фрісбі, що значно підвищить рівень сигналу.

RF dfing повинен бути життєздатним.

Сили тиску повітря, ймовірно, змінюються в точці на периферії, коли фрісбі крутиться під час руху. Датчик тиску з портом на ободі повинен бачити повторний малюнок.

Найважче, оптично, орієнтується на фрісбі в польоті. Окрім цього, ви можете зробити все це оптично.

• Оскільки момент повороту фрісбі в польоті не змінюється, можна сміливо припустити, що найшвидший обертання відбудеться одразу після того, як користувач запустить фрісбі. Тож для націлювання на фрісбі можна орієнтуватися на користувача, коли він / вона запускає іграшку.

• Проведіть експеримент вночі, з темним фрісбі з пофарбованою тонкою смужкою навколо зовнішнього обідка і густою білою плямою на одній частині зовнішнього обідка. Створіть собі лампу з стробокомплексу (багато DIY, доступних в Інтернеті, або орендуйте).

• Займіть чиюсь DSLR, встановіть її в режим лампочки (або 30-секундний затвор). Використовуйте низький рівень ISO та дуже маленький діафрагму, оскільки вам потрібно глибина різкості та низький коефіцієнт посилення.

• Знайдіть друга з хорошою рукою і готовністю кинути фрісбі сто разів заради науки.

• Грайте з налаштуваннями частоти стробоскопа та налаштуваннями камери.

• Обчисліть частоту. Пам'ятайте, що теорема Найкіста ставить верхню межу максимальної частоти, яку можна виміряти.

Камера з правильно розписаним фрісбі - хороше низькотехнологічне рішення. Однак, якщо ви наполягаєте на електронному рішенні, то однією з небагатьох речей, які б спрацювали, є використання цифрового компаса.

Я розглядав цю проблему, тому що я планую створити монокоптер (див. Http://www.youtube.com/watch?v=1n6ZmwzSL0Y ) і виявив, що гіроскопи не мають достатньо швидкої швидкості зробити це. Це не проблема швидкості передачі даних, а більш основна - максимальна кутова швидкість, вимірювана гіроскопами, як зазначено у таблицях. Більшість гіроскопів (насправді, всі ті, на кого я дивився) просто повідомлятимуть про щось на кшталт 0xffff весь час, коли прикріпляться до чогось на зразок фрісбі.

Цифровий компас, однак, не має цієї проблеми, оскільки він вимірює не кутову швидкість, а абсолютне положення / напрямок. Насправді, успішні монокоптери, такі як MIT та Embry Riddle, використовують цифровий компас для орієнтації.

Ще одне рішення, яке я розглядав, - це детектор світла. Щось подібне: https://www.sparkfun.com/products/9768 . Тоді просто шукайте найяскравіше місце і припускайте, що це сонце та час тривалості між яскравими плямами, щоб отримати час одного обертання.

Put some light sensor with a narrow field of view + chip that can detect the light pulses received and their interval. Filter the received light for some frequency to avoid spurious detection, and make the light source match that frequency.

Download the data from the disc.

Search for "Frisbee Cam". They used a vane to keep the camera from rotating. The same idea could be used to hold an optical senor from turning so it could count marks going by to measure rpm.

The TI cc2541 bluetooth gyroscope could be used to to this. Only $25 and it only weighs an ounce or two. http://www.ti.com/tool/cc2541dk-sensor

You can use a accelerometer like MMA8451 and add a HC06 Bluetooth Module and a small microcontroller to it. The RPM is easy to calculate.. You read out the force along the Z-Axis! Now you have your centrifugal force. This force is simply increasing proportional to the RPM.

I would consider going for a light sensor behind a slit as a part of an oscillator fed into a simple rf carrier - you could receive the signal and the variation of the tone would give you the number of times per second that the brightest light passed the slot. You could also consider using a DF antto check the position for the Frisbee giving you rotational and absolute velocity.