logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

DIY elektroniczny wysokościomierz-wariometr dla spadochroniarzy i paralotniarzy

andreyatakum 12 Sty 2024 14:01 1425 10
  • Elektroniczny wysokościomierz-wariometr do samodzielnego montażu, wyposażony w sygnały dźwiękowe i świetlne, został zaprojektowany jako narzędzie zwiększające bezpieczeństwo w różnych dyscyplinach sportów lotniczych. Urządzenie to jest szczególnie przydatne dla entuzjastów skoków spadochronowych, lotów paralotniarskich oraz pilotów ultralekkich statków powietrznych.

    DIY elektroniczny wysokościomierz-wariometr dla spadochroniarzy i paralotniarzy


    Główne atuty tego rozwiązania to przystępna cena komponentów, waha się ona od 40 do 50 PLN przy zakupie detalicznym, a koszty mogą być jeszcze niższe przy zamówieniach z chińskich sklepów internetowych. Montaż jest prosty i szybki – możliwy do wykonania w jeden wieczór, a na płytce prototypowej nawet w ciągu trzydziestu minut. Ponadto, urządzenie charakteryzuje się wysoką dokładnością pomiarów, kompaktowymi wymiarami oraz niską wagą. Kolejnym atutem jest otwarty kod programu, który umożliwia modyfikacje i personalizację ustawień. Wysokościomierz może również pełnić funkcję modułu do pomiaru ciśnienia atmosferycznego, przesyłając dane o wysokości względnej, prędkości pionowej i ciśnieniu atmosferycznym przez port COM. Urządzenie to jest zasilane zarówno z autonomicznego źródła prądu stałego o napięciu 6-20 V, jak i przez kabel USB Mini-B.

    Projekt AltVar+, bo tak został nazwany przez twórcę, zainicjowano jako wariometr z głośnikiem wysokotonowym. Pierwszy prototyp został zmontowany na płytce stykowej i składał się z trzech głównych komponentów: płytki mikrokontrolera Arduino Nano V3, czujnika ciśnienia Gy-68 oraz głośnika. Mimo że urządzenie reagowało sygnałem dźwiękowym na zmiany wysokości, nie posiadało wyświetlacza, co wymusiło modyfikację programu. W ulepszonej wersji, urządzenie przesyła wartości wysokości i prędkości pionowej do portu COM komputera.


    DIY elektroniczny wysokościomierz-wariometr dla spadochroniarzy i paralotniarzy



    Autor pragnął większej niezależności w działaniu swojego urządzenia, więc zdecydował się na dodanie 4-cyfrowego, 7-segmentowego wyświetlacza. Zintegrował płytkę z czujnikiem w autonomiczną obudowę, wyposażając ją równocześnie w akumulator. Na wyświetlaczu prezentowana jest wartość względnej wysokości, co pozwala na wykorzystanie urządzenia zarówno do pomiarów wysokości względnej, jak i jako wysoce precyzyjnego barometru.

    DIY elektroniczny wysokościomierz-wariometr dla spadochroniarzy i paralotniarzy


    Po pewnym czasie użytkowania, zauważył, że już kilka minut po włączeniu urządzenia można zaobserwować trend zmian pogodowych. Czujnik charakteryzuje się dokładnością rzędu +/- 0,17 m, a nawet niewielka zmiana ciśnienia atmosferycznego o jedną dziesiątą może skutkować zmianą wskazań przyrządu o ponad metr.

    Jego przyjaciele i znajomi spadochroniarze, świadomi posiadania przez niego takiego innowacyjnego rozwiązania, zachęcili go do dalszego rozwoju projektu. Sugerowali stworzenie na jego podstawie wysokościomierza z alarmem dźwiękowym, zwanego "beeperem". W odpowiedzi na tę sugestię, zrezygnował niemal natychmiast z 4-cyfrowego, 7-segmentowego wyświetlacza. Powodem była ograniczona liczba cyfrowych pinów w Arduino, które byłyby niewystarczające przy podłączeniu dwóch takich wyświetlaczy, a także obawy o nadmierne zużycie zasobów procesora przez kod wyjściowy. Zauważył również efekt stroboskopowy, który negatywnie wpływał na wizualne odbiór informacji.

    Ostatecznie zdecydował się na wyświetlanie danych o wysokości i prędkości pionowej na wyświetlaczu LCD 1602, który posiada 16 znaków i 2 wiersze. To właśnie urządzenie zainspirowało go do wyboru jego nazwy.

    DIY elektroniczny wysokościomierz-wariometr dla spadochroniarzy i paralotniarzy



    AltVar+ to innowacyjne urządzenie, które z precyzją wykrywa nawet najmniejsze zmiany wysokości i prędkości pionowej. Jego twórca, zamiłowany w doskonaleniu produktu, zdecydował się zachować fragment oryginalnego kodu, aby umożliwić generowanie sygnałów dźwiękowych. Poświęcił dni na testowanie, a AltVar+ wykazał się niezawodnością, nie odnotowując żadnej porażki. W trybie autonomicznym, zasilany baterią 9V o mocy 200mA, urządzenie działało bez przerwy przez 8 godzin, aż do wyczerpania baterii.

    Program dla mikrokontrolera został opracowany z wykorzystaniem kompilatora Arduino 1.0.6. Twórca skrupulatnie rozwijał funkcjonalność urządzenia etapami. Algorytm programu jest prosty i intuicyjny: na wyświetlaczu LCD ciągle prezentowane są wartości wysokości i prędkości pionowej, które są następnie porównywane z progami ustawionymi przez użytkownika, wyzwalając odpowiednie sygnały dźwiękowe i świetlne.

    Gdy urządzenie jest włączane, wyświetla użytkownikowi predefiniowane wartości progowe wysokości i prędkości. Choć na pierwszy rzut oka może to wydawać się skomplikowane, w rzeczywistości jest to proces pełen nauki. Modyfikacje są możliwe poprzez zmianę wartości w programie i ponowne załadowanie go do mikrokontrolera.

    Zaprojektowany algorytm wymaga inicjowania AltVar+ przed każdym skokiem, co można przyrównać do restartu systemu. Dzięki temu uzyskuje się najdokładniejszy odczyt wysokości terenu, resetuje wartości odpowiedzialne za sygnały dźwiękowe do pierwotnych i oszczędza energię baterii.

    Twórca programu miał na uwadze przede wszystkim potrzeby spadochroniarzy, ale jego przejrzystość i "chiński styl" pisania sprawiają, że jest on dostępny również dla początkujących. Prostota i jednoznaczność to jego główne atuty. Twórca uważa, że nie ma przeszkód, aby dostosować program do paralotni, paramotorów i lekkich samolotów. Kod został wzbogacony o szczegółowe komentarze, a "nagłówek" zawiera informacje o niezbędnych komponentach, ich wzajemnych połączeniach i wartościach rezystorów, co ułatwia weryfikację w edytorze tekstu lub kompilatorze.

    W najnowszej wersji programu dla AltVar+ zdefiniowano trzy poziomy wysokości w kontekście dużej prędkości pionowej: "Gotowy" sygnalizowany jednym sygnałem dźwiękowym przy 1000 m, "Alert" z trzema sygnałami przy 800 m, oraz "Alarm" z ciągłym sygnałem dźwiękowym na wysokości 600 m, zapewniając tym samym użytkownikom bezpieczeństwo i kontrolę w trakcie lotu.


    DIY elektroniczny wysokościomierz-wariometr dla spadochroniarzy i paralotniarzy



    Sygnał zostanie usunięty, gdy prędkość pionowa spadnie do wartości progowej (ustawionej na 25 m/s).

    DIY elektroniczny wysokościomierz-wariometr dla spadochroniarzy i paralotniarzy



    Wprowadzono jeszcze dwa informacyjne sygnały dźwiękowe:
    — po osiągnięciu na pokładzie statku powietrznego określonej wysokości (Climb; 300 m przy prędkości pionowej większej niż +1 m/s);
    — po osiągnięciu określonej wysokości (Baza) podczas zejścia na spadochronie (200 m przy prędkości pionowej większej niż –1 m/s, tutaj wysokość wyzwalania została ograniczona do minimum 25 metrów, ponieważ na ziemi po włączeniu AltVar+, możliwe są różne nieoczekiwane skoki ciśnienia, które spowodują sygnał).

    Dodatkowo wszystkie sygnały dźwiękowe zostały zduplikowane przez diody LED.

    Składanie prototypów do testów w terenie

    DIY elektroniczny wysokościomierz-wariometr dla spadochroniarzy i paralotniarzy



    Zrobiono obudowę z plastiku 4 mm na samo urządzenie i na baterię (9V).

    DIY elektroniczny wysokościomierz-wariometr dla spadochroniarzy i paralotniarzy



    Etapy tej weryfikacji są następujące:
    — stabilność pracy w stanie statycznym;
    — sprawdzanie autonomii;
    — „próba w windzie” ze znacznie obniżonymi wartościami progowymi wysokości i prędkości pionowych;
    — skoki spadochronowe z podwyższonymi (wysokościowymi) progami reakcji urządzenia.

    Od przyrządu było żądane:
    — wysokości reagowania 20=>15=>10 m;
    — prędkość pionowa -0,6 m/s (w granicy czułości);
    — wysokość w zestawie 8 m;
    — wysokość przy zejściu 5 m.

    Wykorzystane komponenty:
    — płytka mikrokontrolera Arduino Nano V3;
    — czujnik ciśnienia Gy-68;
    — LCD — wyświetlacz 1602;
    — gniazdo audio 3,5 mm;
    — rezystory 4k7, 1K, 330 omów;
    — dioda LED 5 V;
    — bateria 9V;
    — przełącznik;
    — płytka stykowa z przewodnikami.

    Oprogramowanie:
    — Arduino 1.0.6., łączące port, czujnik, wyświetlacz i biblioteki głośników;
    — kod (program ładowany do mikrokontrolera).


    DIY elektroniczny wysokościomierz-wariometr dla spadochroniarzy i paralotniarzy



    Oprogramowanie paralotniowe AltVar+ v1.1

    Wydaje dźwięki jak oryginalny projekt, wskazuje wysokość i prędkość pionową.
    Dioda LED zapala się, gdy temperatura spadnie, nawet minimalnie.
    A AltVar+ może być również używany jako zielona latarka LED

    Wersja 2

    Podobno jak poprzednio, istnieją wersje oprogramowania dla spadochronów i paralotniarstwa.

    Schemat podłączenia komponentów

    DIY elektroniczny wysokościomierz-wariometr dla spadochroniarzy i paralotniarzy


    W nowej wersji urządzenia:
    — zasilany jednym ogniwem LiPo 3,7 V (zamiast elementu 9 V);
    — płytka Arduino ProMini 3,3 V 8 MHz (zamiast 5 V Arduino Nano V3);
    — wyświetlacz ciekłokrystaliczny Nokia 5110 (zamiast LCD 1602);
    — płytka ładująca LiPo ze złączem micro-USB.

    Ten sam czujnik Gy-68 (BMP180).
    Podłączenie wyświetlacza z Nokii 5110 do Arduino.
    Urządzenie zostało przekształcone i stało się bardziej kompaktowe. Rozmiar małego budzika.


    DIY elektroniczny wysokościomierz-wariometr dla spadochroniarzy i paralotniarzy



    Bez wyświetlacza zmieści się on w kasku ochronnym!

    DIY elektroniczny wysokościomierz-wariometr dla spadochroniarzy i paralotniarzy



    Po lewej stronie znajduje się akumulator z kontrolerem ładowania-rozładowania, po prawej płytka z czujnikiem i głośnikiem z telefonu komórkowego.

    Bez wyświetlacza z elementem o pojemności 100 mA, AltVar V2 pracował nieprzerwanie przez ponad 10 godzin. Z podłączonym wyświetlaczem (włączono podświetlenie) i elementem 200 mA — ponad 7 godzin. Bez podświetlenia — ponad 20 godzin.


    DIY elektroniczny wysokościomierz-wariometr dla spadochroniarzy i paralotniarzy



    Może być używany jako zwykły, precyzyjny wysokościomierz-wariometr.
    Format wyjściowy informacji:

    A: 15 (wysokość w metrach)
    ---v--- (znak przeciągnięcia, w przypadku wznoszenia +++^+++)
    V: 0,0 — (prędkość pionowa w m/s)


    Oto przykład podłączenia wyświetlacza (zaczerpnięty z tego właśnie: „nagłówka”):

    * Wyświetlacz NOKIA 5110 (niebieski);
    * Serial clock out (SCLK) 3;
    * Serial data out (DIN) 4;
    * Data/Command select (D/C) 5;
    * LCD chip select (CS) 6;
    * LCD reset (RST) 7;
    * VCC (nie więcej niż 3,3 V) VCC;
    * BL (podświetlenie) VCC (dla wyświetlacza czerwonego — GND);
    * GND GND;
    * Kompilator — 1.0.6.

    Zaprogramowałem Arduino Pro Mini za pomocą zwykłego adaptera USB TTL-UART CH340G.
    P.S. Firmware do wersji z wyświetlaczem dla paralotni w załączniku. W porównaniu do tego bez wyświetlacza działa nieco wolniej. Nie reaguje tak szybko na zmiany wysokości, występuje pewne opóźnienie w reakcji dźwiękowej. Reszta zaś jest całkiem funkcjonalna.

    Źródło:
    https://habr.com/ru/articles/390437/
    https://habr.com/ru/articles/394975/

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    andreyatakum
    Poziom 13  
    Offline 
    Elektronik, podróżnik, dziennikarz niezależny
    Specjalizuje się w: komunikacja bezprzewodowa
    andreyatakum napisał 471 postów o ocenie 590. Mieszka w mieście Antalya. Jest z nami od 2021 roku.
  • #2 20905672
    ArturAVS
    Moderator
    Dlaczego nie użyłeś np. BME 280? Mały, obsługa przez I2C, a mierzy oprócz ciśnienia również temperaturę oraz wilgotność. To może mieć znaczenie w takich sportach. https://www.mouser.com/datasheet/2/783/BST-BME280-DS002-1509607.pdf
  • #3 20905746
    andreyatakum
    Poziom 13  
    ArturAVS napisał:
    Dlaczego nie użyłeś np. BME 280? Mały, obsługa przez I2C, a mierzy oprócz ciśnienia również temperaturę oraz wilgotność. To może mieć znaczenie w takich sportach.

    To pytanie lepiejkierować do autora, ja tylko przetłumaczyłem artykuł. Osobiście ja używałem BMP280 i troche inny schemat oraz opragromowanie z miernikiem temperatury i wyświetleniu jej na wyświetlaczu,bo moim zdaniem też ona ma znaczenie.

    DIY elektroniczny wysokościomierz-wariometr dla spadochroniarzy i paralotniarzy


    Co do wilgotności to już ona nie jest tak istotna i tylko psuje czytelność w wykonanem przez mnie pierwszej wersji stosowalem wyświetłacz 1602 i tam już brakowało miejsca na wilgotnośc.
    DIY elektroniczny wysokościomierz-wariometr dla spadochroniarzy i paralotniarzy
  • #4 20906149
    Simon79
    Poziom 21  
    Nietypowy i ciekawy projekt, nie tylko dla dla spadochroniarzy/paralotniarzy. Czy znacie jakieś alternatywy dla czujnika BMP180/280 jeśli chodzi o pomiar ciśnienia, równie łatwo używalnego z Arduino ?
  • #5 20906210
    tmf
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Fajny projekt. Proponowałbym zmienić wyświetlacz LCD na OLED - o wiele bardziej czytelny, lepszy kontrast, niezależny od kąta patrzenia. Oczywiście wyświetlacz graficzny też umożliwia lepszą kompozycję treści. ATMegę też można zasilać z 3,3V tak jak miernik ciśnienia, czyli odpada stabilizator liniowy...
  • #6 20906220
    Jarzabek666
    Poziom 40  
    Ja się dziwie że nie użył PCF8574 Konwerter I2C dla wyświetlacza LCD uzyskał by sporo wolnych pinów o które tak pisze ze mało by rozszerzyć.
  • #8 20906477
    andreyatakum
    Poziom 13  
    Jarzabek666 napisał:
    Ja się dziwie że nie użył PCF8574 Konwerter I2C dla wyświetlacza LCD uzyskał by sporo wolnych pinów o które tak pisze ze mało by rozszerzyć.

    Szczerzę mówiąc, unikam tego rozwiązania kiedy nie mam potrzeby na wolne piny. Jak wykonuję jakiś podobny projekt, to przerobiam schemat i sketch na równolegly. Ale jak potrzebuję więcej pinów, to wolę używać OLED niż 1602 z konwerterem. Po prostu nie lubię dodatkowych płytek dla mnie łatwiej zalutować 6 przewodów niż patrzeć na dodatkowa płytkę, ale rozumiem że to sprawa gustu. Nie ma nic współnegoz z racją.
  • #9 20906970
    zdziwiony
    Poziom 27  
    Wyświetlacze LED czy OLED są mało czytelne w słońcu. Chyba najlepsze byłyby wyświetlacze E-ink, tylko z tymi popularnymi typami dostępnymi dla mas jest problem dużej zależności od temperatury i stosunkowo mała szybkość odświeżania. Gdzieś w sieci nawet widziałem projekt DIY dla szybowników. Jakiś czas temu chciałem zrobić komputerek do roweru i analizowałem ten problem. LEDy, OLEDy, TFT zasadniczo odpadły. Pozostały E-INK i LCD reflective czyli odbiciowe bez podświetlania.
  • #10 20906996
    andreyatakum
    Poziom 13  
    zdziwiony napisał:
    Wyświetlacze LED czy OLED są mało czytelne w słońcu. Chyba najlepsze byłyby wyświetlacze E-ink

    Racja. Dlatego uwielbiam zielony LCD 1602. Niestety bardziej pasuje na deska rozdelcza syzbowników i innych lekkichstatków. Dla spadochroniry probuje opracować przyrząd w kształcie zegarka. Tam juz tylko led albo oled pasuje.
    Co prawda że oprocz wyświetlacza przyrząd posiada świetelne i dzwękowe sygnaly ostrzegacze. Nie zawsze można liczyć tylko na wyświetlać.
  • #11 20907031
    zdziwiony
    Poziom 27  
    Są dostępne okrągłe wyświetlacze różnego typu na przykład RoundyFi Tylko jak z widocznością go w Twoim zastosowaniu to nie mam pojęcia. Jest jeszcze możliwość zaprojektowania własnego wyświetlacza LCD z własnym zestawem cyfr, liter i piktogramów custom lcd tyle że tanio by nie było.
REKLAMA