如何测量飞盘的 RPM?

电器工程 微控制器 图片
2022-01-28 07:30:15

我想做一个小装置,我可以粘在飞盘上,它可以测量抛出时飞盘的 RPM/速度等统计数据。这真的可能吗?

我正在研究近场通信,将数据从飞盘传输到智能手机,但这只是一个想法。似乎很难做出足够小的东西而不影响飞盘本身的飞行。任何人都可以为此想到任何想法吗?

4个回答

在我的头上,这是一个想法。在飞盘上构建一个小型音调发生器和小型扬声器,扬声器在边缘(当然另一侧是平衡质量)。

当您旋转飞盘时,您可以记录发出的声音,它会根据旋转的速度具有多普勒功能。如果您可以分析记录的数据,您应该能够分辨出转速。

飞盘的 RPM 大约是 10rps,因此您可以在飞盘上喷上黑白图案并进行录像。一个 60fps(每秒 120 场)的摄像机应该能够非常可靠地捕捉它。

在夜间,安装一个微型超亮 LED 和机械平衡锂电池。

有一篇论文描述了这样做的方法:Flight Dynamics Measurements on an Instrumented Frisbee这些技术运作良好;我会以此为起点。

从本质上讲,它是一个微控制器 (BS2IC) 和一个 2 轴加速度计 (ADXL202),用硅树脂胶安装在飞盘的中心,然后由用胶带安装的电池 (CR2032) 平衡。硬件因其低功耗而被特别选择。

一个小开关安装在边缘附近,以便在投掷时轻松激活,再次降低功耗,同时因为数据记录空间有限:

在此处输入图像描述

在阅读您的问题时,我自己的想法是在飞盘边缘附近安装一个 1 轴加速度计/压力传感器并测量离心力,尽管安装在边缘附近会使平衡更具挑战性。2 轴加速度计并不是一个很大的进步,您最终会从中获得更多数据。

您可以使用低功率近场无线电系统,例如 Zigbee(或蓝牙;这对于初始设置不太方便,并且至少需要添加一个按钮或一些其他逻辑来帮助使配对可用,但许多人本机支持设备,例如您的智能手机)将数据流式传输到附近的设备,或者您可以在微控制器上记录数据并稍后检索。

无论如何,那篇论文得到了一些有趣的数据。特别是,请注意作者的观察,即在加速度计读数稳定期间更容易提取直接数据:

在此处输入图像描述

该图很好地显示了在飞行过程中初始摆动变得稳定,以及离心力。

似乎没有必要用光/声音传感器过度复杂化。虽然如果你这样做,我会记录/传输原始数据并在接收设备上进行实际处理以限制功耗和微处理器性能要求,但会增加内存要求(用于记录)。

两个小型 SMD IC,一个是加速度计,另一个是陀螺仪,位于 FPC 的两端,微控制器、EEPROM 和纽扣电池均等地平衡在飞盘的中间。最小的重量和空气摩擦。让微控制器将 IC 的输出记录到 EEPROM。图形加速度计和陀螺仪输出的组合将为您提供速度和 rpm 的近似值。

不需要 FPC;一些带有连接它们的电磁线的薄定制PCB也可以工作。无论如何,我们最多说的是克和盎司。

对于无线访问,具有蓝牙低功耗的微控制器或SoC会很棒。查看德州仪器传感器标签以获得完整的开发套件,该套件具有支持 BTLE 的 SoC 和I²C加速度计和陀螺仪,以及由单个CR2032纽扣电池供电的 iPhone/Android 应用程序示例 地狱,您可以拿传感器标签,去掉红色外壳,然后将其粘贴到飞盘上,其余的将从免费应用程序中提取数据。