Bagaimana saya bisa mengukur RPM Frisbee?

Saya ingin membuat perangkat kecil yang dapat saya tempel di Frisbee yang dapat mengukur statistik seperti RPM / kecepatan Frisbee saat dilempar. Apakah ini mungkin secara realistis?

Saya sedang mencari komunikasi jarak dekat untuk mentransfer data dari Frisbee ke smartphone, tetapi itu hanya sebuah ide. Sepertinya akan sulit untuk membuat sesuatu yang cukup kecil untuk tidak memengaruhi penerbangan Frisbee itu sendiri. Adakah yang bisa memikirkan ide untuk ini?

Dari atas piala kecil saya di sini adalah ide. Bangun generator nada kecil dan speaker kecil ke frisbee dengan speaker di tepinya (massa seimbang di sisi lain tentu saja).

Ketika Anda memutar frisbee Anda dapat merekam suara yang sedang dibuat dan itu akan memiliki fitur doppler tergantung pada seberapa cepat itu berputar. Jika Anda dapat menganalisis data yang direkam, Anda harus dapat mengetahui kecepatan rotasi.

RPM frisbee adalah sesuatu seperti 10rps, jadi Anda bisa menyemprotkan cat pola hitam putih ke frisbee dan video itu. Camcorder 60fps (120 bidang per detik) harus dapat menangkapnya dengan cukup andal.

Untuk waktu malam, pasang LED superbright kecil dan sel lithium yang seimbang secara mekanis.

Ada makalah yang menjelaskan metode untuk melakukan hal ini di sini: Pengukuran Dynamics Penerbangan pada Frisbee Instrumentasi . Tekniknya bekerja dengan baik; Saya akan menggunakan ini sebagai titik awal.

Pada dasarnya itu adalah mikrokontroler (BS2IC) dan akselerometer 2-sumbu (ADXL202), dipasang ke pusat frisbee dengan lem silikon, dan kemudian diimbangi dengan baterai (CR2032) yang dipasang dengan pita. Perangkat keras dipilih secara khusus karena konsumsi dayanya yang rendah.

Sebuah sakelar kecil dipasang di dekat tepi untuk memungkinkan aktivasi yang mudah di dekat saat melempar, sekali lagi untuk mengurangi konsumsi daya, dan juga karena ruang untuk pencatatan data terbatas:

Gagasan saya sendiri untuk membaca pertanyaan Anda adalah memasang sensor akselerometer / tekanan 1 sumbu di dekat tepi frisbee dan mengukur gaya sentrifugal, meskipun pemasangan di dekat tepi dapat membuat keseimbangan menjadi lebih menantang. Accelerometer 2-sumbu bukanlah langkah besar dan Anda akhirnya mendapatkan lebih banyak data dari itu.

Anda dapat menggunakan sistem radio medan dekat dengan daya rendah seperti Zigbee (atau Bluetooth; yang kurang nyaman untuk pengaturan awal, dan membutuhkan setidaknya penambahan tombol atau logika lain untuk membantu membuat pemasangan dapat digunakan tetapi secara alami didukung oleh banyak perangkat, mis. ponsel pintar Anda) untuk mengalirkan data ke perangkat terdekat, atau Anda bisa mencatat data pada mikrokontroler dan mengambilnya nanti.

Bagaimanapun, makalah itu mendapat beberapa data menarik. Secara khusus, perhatikan pengamatan penulis bahwa data langsung dapat lebih mudah diekstraksi selama periode stabil dari pembacaan accelerometer:

Grafik itu memberikan pandangan yang bagus tentang goyangan awal menjadi mantap selama penerbangan, serta gaya sentrifugal.

Tampaknya tidak terlalu rumit untuk membuatnya terlalu rumit dengan sensor cahaya / suara; walaupun jika Anda melakukannya, saya akan mencatat / mengirimkan data mentah dan melakukan pemrosesan aktual pada perangkat penerima untuk membatasi konsumsi daya dan persyaratan kinerja mikroprosesor, dengan mengorbankan peningkatan persyaratan memori (untuk logging).

Dua IC SMD kecil, satu accelerometer, yang lain giroskop, di ujung yang berlawanan dari FPC, dengan mikrokontroler, EEPROM, dan baterai sel berbentuk koin yang seimbang di tengah-tengah frisbee. Berat minimum dan gesekan udara. Minta mikrokontroler mencatat output IC ke EEPROM. Kombinasi dari accelerometer dan keluaran giroskop yang digambarkan akan memberi Anda perkiraan kecepatan dan rpm.

FPC tidak diperlukan; beberapa PCB kustom tipis dengan kawat magnet yang menghubungkannya akan bekerja juga. Lagi pula, kita berbicara tentang gram dan ons.

Untuk akses nirkabel, mikrokontroler atau SoC dengan Bluetooth energi rendah akan lebih bagus. Lihatlah Texas Instruments Sensor Tag untuk kit pengembangan lengkap yang memiliki accelerometer dan giroskop SoC dan I²C yang diaktifkan BTLE serta contoh aplikasi iPhone / Android yang ditenagai oleh sel koin tunggal CR2032 , Anda dapat mengambil tag sensor, menghapus merah casing, dan rekatkan ke frrisbee dan sisanya menarik data dari aplikasi gratis.

Hanya melempar ide di luar sana, tidak tahu seberapa layaknya itu: giroskop MEMS kecil, hemat biaya, sensor daya rendah yang mampu mengukur kecepatan sudut. Sedangkan untuk mengukur kecepatan, dengan asumsi yang Anda maksud adalah kecepatan linear dan bukan sudut, maka satu-satunya hal yang dapat saya pikirkan yang tidak terlalu rumit adalah menggunakan modul GPS seperti ini . Diberi dua posisi berturut-turut, dan mengetahui kapan setiap pengukuran dilakukan, Anda dapat dengan mudah menghitung kecepatan linier.

Anda dapat mengukur kecepatan rotasi dengan accelerometer yang berorientasi secara radial. Akselerasi 'luar' dari pusat frisbee menunjukkan rotasi (atau frisbee berada pada sudut, tetapi Anda dapat rata-rata keluar). Karena Anda tahu jarak dari pusat ke accelerometer, ini adalah perhitungan percepatan rotasi sederhana.

Banyak dari ini harus dibuat sangat ringan dan kecil:

Akselerometer yang menunjuk pada beberapa sudut antara radial dan vertikal akan memiliki komponen gravitasi yang bervariasi saat berputar. Bahkan yang radial akan memiliki ini kecuali ketika penerbangan itu persis horisontal.

Sensor cahaya dalam banyak kasus juga akan melakukan hal yang sama. Saat transit antara fitur-fitur ground atau ground to sky dan back, ia akan melihat perubahan kecerahan dan ini akan memiliki komponen kecepatan rotasi yang dapat diperbaiki.

Transmisi LED secara radial dengan frekuensi modulasi akan dapat dideteksi pada jarak yang cukup jauh secara elektronik. Anda dapat mencari modulasi atau dapat merekam video dan mencari tanda tangan LED dalam bingkai (bisa dibilang lebih sulit).

Jika Anda menyediakan sumber modulasi alat tulis yang menerangi Anda, Anda dapat menempatkan detektor pada Frisbee. Jika dapat diterima orang lain untuk membantu melacak balok bisa lebih ketat dan mereka dapat melacak dengan mata untuk melacaknya. Pos sederhana dan lingkaran situs atau dua cincin mungkin akan memungkinkan balok 30 derajat katakanlah diadakan di frisbee sehingga banyak meningkatkan level sinyal.

RF dfing harus layak.

Gaya tekanan udara mungkin bervariasi pada titik di periferal karena frisbee berputar saat dalam perjalanan. Sensor tekanan dengan port pada pelek harus melihat pola yang berulang.

Bagian tersulit, secara optikal, menargetkan frisbee dalam penerbangan. Selain itu, Anda dapat melakukan semuanya secara optikal.

• Karena momen rotasi frisbee tidak berubah dalam penerbangan, kami dapat dengan aman mengasumsikan bahwa rotasi tercepat akan terjadi setelah pengguna meluncurkan frisbee. Jadi untuk menargetkan frisbee, Anda dapat fokus pada pengguna saat ia meluncurkan mainan.

• Lakukan percobaan di malam hari, dengan frisbee gelap dengan strip tipis dicat di sekitar tepi luar dan gumpalan putih tebal di salah satu bagian tepi luar. Bangun sendiri lampu strobo (banyak DIY tersedia secara online, atau sewa satu).

• Pinjam DSLR seseorang, atur ke mode Bulb (atau shutter 30 detik). Gunakan ISO rendah dan aperture yang sangat kecil seperti yang Anda inginkan kedalaman bidang dan gain rendah.

• Temukan teman dengan lengan yang baik dan kemauan untuk melemparkan frisbee seratus kali demi ilmu pengetahuan.

• Mainkan dengan pengaturan frekuensi strobo, dan pengaturan kamera.

• Hitung frekuensinya. Ingat bahwa teorema Nyquist menempatkan batas atas frekuensi maksimum yang dapat Anda ukur.

Kamera dengan frisbee yang dicat dengan benar adalah solusi berteknologi rendah yang bagus. Namun jika Anda bersikeras pada solusi elektronik maka salah satu dari beberapa hal yang akan berhasil adalah menggunakan kompas digital.

Saya telah melihat masalah ini karena saya berencana membangun monocopter (lihat: http://www.youtube.com/watch?v=1n6ZmwzSL0Y ) dan saya menemukan bahwa gyro tidak memiliki laju yang cukup cepat untuk melakukannya. Ini bukan masalah tingkat data tetapi yang lebih mendasar dari kecepatan sudut maksimum yang dapat diukur oleh gyro seperti yang dinyatakan dalam lembar data. Kebanyakan gyro (pada kenyataannya, semua yang saya lihat) hanya akan melaporkan sesuatu seperti 0xffff setiap saat ketika dilampirkan ke sesuatu seperti frisbee.

Namun kompas digital tidak memiliki masalah ini karena tidak mengukur kecepatan sudut tetapi posisi / heading absolut. Bahkan, monocopters yang sukses seperti MIT dan Embry Riddle menggunakan kompas digital untuk orientasi.

Solusi lain yang saya pertimbangkan adalah detektor cahaya. Sesuatu seperti ini: https://www.sparkfun.com/products/9768 . Maka cukup cari titik terang dan anggap itu matahari dan waktu durasi antara titik terang untuk mendapatkan waktu satu putaran.

Letakkan beberapa sensor cahaya dengan bidang pandang sempit + chip yang dapat mendeteksi pulsa cahaya yang diterima dan intervalnya. Saring cahaya yang diterima untuk beberapa frekuensi untuk menghindari deteksi palsu, dan buat sumber cahaya cocok dengan frekuensi itu.

Unduh data dari disk.

Cari "Frisbee Cam". Mereka menggunakan baling-baling untuk menjaga kamera agar tidak berputar. Gagasan yang sama dapat digunakan untuk menahan senor optik agar tidak berputar sehingga dapat menghitung tanda yang lewat untuk mengukur rpm.

Giroskop bluetooth TI cc2541 dapat digunakan untuk ini. Hanya $ 25 dan beratnya satu ons atau dua. http://www.ti.com/tool/cc2541dk-sensor

Anda dapat menggunakan accelerometer seperti MMA8451 dan menambahkan Modul Bluetooth HC06 dan mikrokontroler kecil untuk itu. RPM mudah untuk dihitung .. Anda membaca gaya sepanjang Z-Axis! Sekarang Anda memiliki kekuatan sentrifugal Anda. Kekuatan ini hanya meningkat sebanding dengan 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.