2017年5月17日 星期三

快來看!<樂拼四軸飛行器>開箱文來囉!

        

        拚積木似乎是大家童年時一段難忘的回憶,拚出來的或許是人、或許是車,第一次將一塊塊零散的積木經過自己的巧手而組裝成型的瞬間,當下滿滿的成就感可能令許多人長大後仍印象深刻,雖然大部分的小孩在組裝完後沒多久可能就馬上又把它全部拆解破壞…(笑

  我們是Arklab飛行學院,專門介紹與飛行相關且有趣的東西,用積木拼成的飛機似乎也很常見,如果是較為精緻的,可能拚出一台螺旋槳可以轉動的直升機;也可能是花了大半天的時間,組裝出一台結構複雜的定翼機,來放在櫥窗擺設。但有沒有想過?這樣用積木拼成的飛機,是不是有朝一日也能讓它順利飛向天空,完成童年的下一步夢想?

  在一次偶然的因緣際會下,我們Arklab發現了這樣一個好玩的東西,一款用積木就能拼裝成的而且真的能飛的四軸飛行器!身為飛行愛好者,當然馬上入手一套準備來好好的(玩)研究一下啊!

  新夥伴加入我們Arklab,開箱文介紹當然是免不了的,先來看包裝外觀:

             
             『Such Great Fun』?!!不要懷疑你沒看錯!雖然產品包裝外觀的用詞敘述很好笑,但也是變相的讓人印象深刻它真的很好玩。而雖然包裝上建議14歲以上使用,但其實它組裝及使用都很簡單,我們覺得甚至國小生也能簡單使用。 

  打開後裡面有附遙控器、英文說明書及各種用靜電袋裝好的零件組:


                相信很多玩家看到這邊眼睛都亮了,心想:「真的是積木耶!」,但不免又感到懷疑,覺得它真的能飛嗎?其實在組裝過程中也運用了部分Technic零件,與傳統積木零件的使用上也取得了一個很巧妙的平衡。
  
                 把零件全部倒出來後,零件四散亂飛……


        其實全部倒出來發現零件並沒有想像中這麼複雜,我們給這些散落的零件一張沙龍照特寫:


                接著我們要開始組裝這款積木四軸飛行器了!首先我們先組裝飛機的底部,黃色這塊是飛機的前身,後面的組裝程序也是有分前後方向的差異:


                再來裝上四隻螺旋槳馬達支架,此積木四軸所用的是720的空心杯馬達,然而這邊一樣不免俗的要提醒一下四軸飛行器的槳有正反獎的方向之分,左上與右下為A反槳、右上與左下為B正槳,以對角相同的模式,而為了在飛行時能即時區分方向,我們習慣性將較為亮色的槳裝至前方,而每一套件組還有多附一組螺旋槳可供預防不時之需:



                 再來就可裝上我們整台飛行器最關鍵的核心飛控板,整個飛控、電源供應及電子陀螺儀等都在上面,但這部分比較要特別注意的是,如果不介意將積木黏著固定的話,建議可將飛控核心四個小白點積木點些膠固定,因為後面嘗試飛行的結果,過程中飛行器萬一摔落,最容易脫落不見的就是這四顆白點積木,但套件中仍會多附兩顆,也算是相當貼心。



               組裝到這邊應該開始會有疑問「那電池呢?電池該放在哪裡?」,其實飛控板裝上去後,就可以將電池藏在飛控板與底板中間:


               最後就可以裝上透明的飛機頭以及左右兩邊的橘色支架了,結構上來說,左右兩支架除了可平均固定螺旋槳支架的平衡位置外,剛好也能卡住中間的電池防止飛行中脫落,算是一項很巧妙的設計:


            最後將電池與四條馬達接線接上順利通電後,整個完整積木四軸飛行器就完成啦!


      電池部分,原套件中所附的為3.7v 350mAh的鋰電池,以及一條充電線,但我們原本最常使用的380mAh也放得進去使用,對我們來說是相當方便的。


                而操控部分,套件中所附的說明書也有遙控器的使用說明,不過全都是英文就是了,但此遙控器的設定是美國手的操控模式,也非常適合新玩家上手:


SPEED SWITCH速度調整開關。
STATUS INDICATOR狀態指示。
LEFT JOYSTICK左鍵操作(上下為油門Throttle,左右為偏航Yaw)
ON/OFF開關。
FORWARD BACKWARD FINE-TUNING前後微調。
RIGHT JOYSTICK右鍵操作(上下為俯仰Pitch,左右為滾轉Roll)
LEFT AND RIGHT SIDE FLY FINE-TUNING左右微調。


       遙控器部分則是裝三顆4號電池即可:


       前置工作準備好後,我們可以開始飛行啦!




                其中這邊發生了一點小插曲,我們在進行飛行實驗時沒注意到空間上面有空調吹動,不小心讓飛機發生了小擦撞,居然沒注意馬達脫落就讓它繼續飛!

              圖中的黑色反槳都歪掉還能繼續飛,真是令人激賞這飛行器的毅力!

              整體來說這款真的是一套非常有趣的飛行器產品,以積木拼裝的方式,讓大人小孩都能用輕鬆有趣的方式瞭解到機構的原理,雖然缺點也是因為整體都由積木拼裝而非螺絲或黏著劑固定,若飛機摔落時還是容易有些零件脫落需重新組裝,但並不影響整體遊玩的樂趣,且積木零件也容易取得,熟悉整體機構後,或許未來也會有許多改裝發揮的可能性,最重要的是整組套件的價格也相當平民,不論是飛行器玩家或是收藏模型積木的愛好者,都非常推薦一定要入手一套!


2017年5月8日 星期一

<奶油蒼蠅的新玩法> 與微型攝影機的搭配!


        今天要來介紹奶油蒼蠅的新玩法,我們找到的這款5.8GHz 無線攝影小型鏡頭,長寬都不超過2公分,重量大約是在5~6 克之間,是個非常小型的的攝影機!


         很多人可能不太知道5.8GHz 的概念,5.8GHz是ISM(Industrial Scientific Medical)頻段的一種,主要是開放用於高速無線數據通信,相較於2.4GHz無線技術,5.8GHz可說是佔了很大的優勢,除了5.8GHz頻段的頻率更高之外,2.4GHz無線技術的產品已經是相當廣泛且擁擠,包含Wi-Fi、藍芽、家用無線電話都在使用,甚至連微波爐都可能會在這個頻段內。

  為了避開多數產品所帶來的「訊號干擾」,廠商們都在跳頻的方式上下了很大的功夫,而5.8GHz無線技術突破了信號干擾的難關,提供更好的通訊品質,也不用擔心因為2.4GHz頻段過多造成干擾,由於目前5.8GHz傳輸技術是一個開放且極少被使用的的頻段,僅有部分高端無線路由器、高端數字無線電話所使用。

5.8GHz頻段提供了三個100MHz U-NII(無須許可證的國家信息基礎設施)頻段,分別是:
5.15~5.25GHz,規定其EIRP不大於23dBm適用於室內無線通信。
5.25~5.35GHz,規定其EIRP不大於30dBm,適用於中等距離通信。
5.725~5.825GHz,通常人們選用5.725~5.825GHz來進行社區的寬帶無線接入,以獲得更佳的性能價格比。


         此為攝影機俯視照,上面有兩個按鈕,可以用展頻的調變方式調成與接受器一樣的頻帶上,在不加密的情況下,只要接上電源就可以與遠端的螢幕做接收囉~


攝影機的背面

         既然說到攝影機當然就是要將它裝上奶油蒼蠅上,其實構造上也滿簡單的,一般人也是很好熟悉這樣的裝置。下圖電源接線的地方有兩條線,紅色的就正極黑色是負極(這就是電機的淺規則)

         只要把他與奶油蒼蠅上的正負極做並聯焊接在一起就可以了!(如下圖)一定要正接正,負接負,只要看到紅色線對紅色線就可以了。



  接在奶油蒼蠅上的俯視照,怎麼看都很帥啊!我已經快迫不及待試飛了~




  在攝影機下面墊泡棉膠帶厚型的,泡棉膠帶不只是可以固定攝影機,還可以達到攝影機防震的效果,避免在操作的時候使畫面太晃。


  小型攝影機的前置作業差不多也是這樣,接下來看看要用什麼方式來操作呢?
一樣也是要透過手機來操作唷,所以手機就是我們操控的遙控器(如圖)畫面傳送的管道有兩種,一種是外螢幕回傳畫面,而另一種則是VR!


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  外螢幕的方式來傳送感覺滿好玩的,只要飛機起飛時穩定基本上就可以看著螢幕操作囉!! 猶如小型DJI在操作,不過因為奶油蒼蠅沒有GPS 及氣壓感測器,所以仍然無法做到自穩停懸的功能,所以還是要以手動的方式操作。

  而VR的操作難度就高了很多了,基本上我在一般操作奶油蒼蠅的時候,可以讓飛機非常穩定的飛行,但是戴上VR之後完全不一樣,總是會亂撞亂飛,試玩之後我可以用「當局者迷旁觀者清」來說明這一切啊!


  為什麼我會用這一句成語來說明呢? 就是當我們在一般操作的時候,我們隨時都可以知道飛機的現在的姿態狀況(飛機偏航或是自旋),而我們觀察的範圍是"四面八方"的,我們既可以知道外面的環境,也知道姿態狀況,所以控制奶油蒼蠅停懸自然不是難事。

  而帶上VR為什麼會這麼難呢? 原因是我們的視線被限制了,唯一的視線就是透過鏡頭回傳的影像,這就表示我只知道前方的狀況,旁邊及後方的狀況都不是可以即時掌握的。再來就是把自己當成無人機在飛的感受相當不一樣,也就是所謂的第一人稱視角FPV (First Person View) 。

  一般遙控飛機的時候,操作者都是站穩腳步並且隨時注視著無人機,但現在反過來,飛機在飛行過程一定是晃來晃去,那感受好像隨時要墜機的樣子,而且沒有一個目標是要專注的(我自己就是目標),所以也需要透過畫面判定自己可能傾斜了什麼方向,不過修正的結果就是亂撞啦。

  
  整體而言趣味十足,非常有挑戰性且吃重操作技巧,如果對自己操控無人機有信心的朋友們換迎來挑戰看看喔!

(同場加映)
  除了透過傳輸技術外接螢幕之外,有想過手機也能成為FPV的螢幕嗎?
透過以下的裝置可以與Android 相容的手機來做連接,對沒聽錯喔!目前只與Andoid 相容,可以在手機安裝對應的應用程式即可與小鏡頭連線喔~~~





2017年4月12日 星期三

M39G氣壓定高四軸飛行器_開箱文




 
        今天Arklab多旋翼工坊要為大家介紹的是我們新添購準備納入課程的新教具,這組型號為M39G的四軸飛行器。至於為什麼會決定選擇使用它呢?相信許多剛入門抑或是尚未入門但對空拍有極高興趣的玩家都有個相同的疑慮:「我想買一台空拍機練習空拍技巧,但空拍機都好貴,買了又怕不會用而弄壞。」市面上有許多知名的空拍機,例如:大疆或追雲等……,這些著名品牌的空拍機其實價錢來說並不平價,該不該狠下心來買下一組是個問題;就算買了,操控得膽顫心驚深怕一個不留神出了什麼差錯而損失慘重,沒辦法愜意的享受空拍樂趣,卻又是許多玩家及學員的另一個憂慮。

  這對於我們也是一道令人頭疼的考量,想要學習空拍技巧的學員越來越多,但每一堂對於空拍相關的課程,倘若沒辦法讓每一位學員都有親手實際操作空拍機的機會,而單只是口頭進行授課講解,不免感到過於乏味且可惜,但若使用DJI等飛行器進行練習,單價高,沒辦法符合所有空拍初學者的成本考量,即便為學員準備公用練習機也是數量有限。此時這組M39G的四軸飛行器剛好能克服大家擔心以久的這個問題。

  市售高單價的空拍機型之所以受歡迎且專業,最重要的一點是它們有能夠定高且穩定飛行的功能,不同於一般多軸飛行玩具,即便能裝上鏡頭拍攝,也還是有飛行中畫面過度搖晃的缺點,然而這台M39G卻是以平價四軸飛行器的價格,卻同時兼附有氣壓偵測定高的功能,更意外的是,遙控器的上鎖解鎖與其他操控方式都與DJI等空拍機的方式相同,非常適合用來空拍機入門練習。事不宜遲讓我們趕緊進入以下的開箱介紹!


收到貨物時,包裝箱也採一個附有手提握把的方便攜帶模式。






這是盒子的長寬規格大小,也算輕鬆提帶且不太會占過多空間。

(此圖擷取自官方規格書)




















打開一看,盒內除了機體本身,另外附有:遙控器一個、保護框四個、底座機架四隻、電池一個、wifi圖傳鏡頭一個、手機夾一個、螺絲和螺絲起子及說明書等其他小物。




組裝完畢後會是以下這個樣子,目前機身似乎也只有黑色一種選擇。




M39G為軸距250mm的四軸飛行器,以組裝完整的機體來說,長寬也約落在30多公分左右
(此圖擷取自官方規格書)



        












        
        在遙控方面,M39G採2.4GHz的對頻模式,比起以往2.7MHz更降低遙控易受干擾問題,雖然規格說明書標示遙控距離可達100公尺,但作操控練習時不太可能讓這台練習機飛這麼遠,且附贈的為3.7V 550mAh鋰電池,飛行時間約6至7分鐘就必須更換電池

        而除了解鎖操作方式與市售空拍機相同外,這台也擁有一鍵返航與無頭模式等功能,且也能做到360度翻轉特技,再利用機身內的電子六軸陀螺儀芯片與氣壓記憶懸停定高的功能,大大的提升航拍的穩定度。



       拍攝鏡頭部分購買時可選擇200萬畫素以及30萬畫素兩種由於200萬的部分並不支援wifi及時圖傳,即便畫質的確較好但也等於只能盲拍,所以基於空拍練習考量,這次我們選擇的是30萬wifi即時圖傳的鏡頭來進行FPV的操作練習與教學,畢竟能利用飛行器翱翔空中,並透過螢幕即時FPV畫面傳輸如親眼所見空中景色一般,才是實現人們盼望能翱翔空中的願望。以下照片為實際拍攝畫面,其實圖傳畫面的畫質還不差!



        當然,若是只想買空機不含攝影鏡頭的版本也是可以,M39G本身機體上有不同顏色的LED燈,除了可幫助夜晚飛行外,平常也可利用燈光顏色來即時判斷飛行時的方向。但如先前所說,這組飛行器最大特色就是能定高穩定航拍,若不配上鏡頭好好運用似乎有點可惜。

        以上為這次我們Arklab新加入的生力軍,『M39G氣壓定高四軸飛行器』的開箱介紹,往後也將陸續為大家介紹我們Arklab多旋翼工坊更多飛行與教學上的相關應用。

2017年4月7日 星期五

Arduino風洞機-自製空氣動力學實驗裝置



        自古以來如鳥兒般飛行就是人類夢寐以求的能力,從各種神話故事與傳說中便能略知一二,根據飛行器不同的飛行原理我們可以初步將它分成:定翼機,旋翼機,撲翼機三大類。雖然有這些分類但無論是依靠機翼、旋翼或是撲翼產生升力不外乎都與氣流有關,因此怎麼樣升空,更有效的利用升力就變成飛行器設計最重要的事了。
        1901年萊特兄弟成功打造世界上第一套有動力載人飛行器,也是因為有了風洞的測試數據,再綜合前兩架滑翔機的經驗才能順利完成,到了現在就連建築工程,城市空間規劃都能看到風洞實驗的身影,由此可見如何掌控看不到的氣流變化是多麼重要的工程技術。

測試原理與要求
        風洞實驗需要創造相對模型運動的氣流模擬出飛行器在真實飛行中所受到的空氣作用力,但不是透過直接加速而是創造出空氣的相對流動。為了達到近乎真實飛行狀況的測試數據,測試模型的設計也是非常重要的,要考量到舉凡材料的大小、表面粗糙度、剛性、支撐形式,在設備方面真實的大型風洞也要能夠有效的控制實驗條件如溫度、流速、壓力等條件。

原型設計
        在這個專題的原型設計中,我們將風洞模型規劃成三段,分別為氣流觀察段、收縮整流段、氣流動力段。其中氣流觀察段為了讓使用者觀察尚有一個透明的觀察窗,收縮整流段是最重要的部分,需要製作密集的孔洞把氣流整流成穩定的流場才能有最好的實驗效果,氣流動力段則可以調整進氣量與流速。將實驗圖展開後排列成雷射圖檔,透過雷切加工完成材料的準備,此專題的開源圖檔可以到ArkLsb飛行學院官網取得(圖A)。
圖A


加工與組裝
1.觀察箱體組裝
        首先從風洞機的觀察箱跟電路盒開始,組裝步驟相當簡單,只需將各部件用白膠黏上即可(圖B,圖C),唯一需要注意的地方是建議先將黑色不織布剪裁成適合的大小,黏在觀察箱的木板上,之後一起組裝會方便很多喔!
圖B
圖C


         觀察箱與電路盒組裝好之後,我們再使用雷射切割機切出壓克力觀察窗(圖D)。切完壓克力之後可以用在市面上常見的壓克力膠黏合,這種膠水可以將壓克力緊緊地黏住,相當的方便,接著再將觀察窗組裝到觀察箱上就行了(圖E)。

※訣竅:壓克力板可以在板材店購買,上面都會有覆蓋薄紙保護壓克力板,在切割的時候建議不要將薄紙拿下,這樣可以確保切割的精準度與保護板材。
圖D

圖E
2.製作整流段
         製作風洞機到這裡,雖然觀察箱主體大致完成,但我們還有很重要的東西還沒完成......
那就是風洞機中的穩流設備(圖F),這套由吸管所組成的穩流器可是這台風動機中的精華。要是沒有這個裝置,就算風洞機的煙霧製作得再漂亮,煙霧也只是到處亂竄,不會有如同真正的風機機一樣的完美煙線。
製作前建議多買幾包吸管,用剪刀剪出長度五公分的吸管,然後使用白膠或是壓克力膠來黏住吸管(圖G)。

圖F

圖G


3.製作氣流收縮段
接下來,我們要組裝的是集氣箱(圖H,圖I)。顧名思義,他是負責將物化器製造的煙霧收集起來,送往吸管穩流器的裝置,組裝方式與先前一樣只要用白膠黏合即可。
圖H

圖I




4.製作氣流動力段
        接著要組裝風洞機的送風裝置(圖J,圖K),這裡使用的馬達與螺旋槳零件是Arklab飛行學院的DragonFly四軸套件(圖L),將螺旋槳稍微修剪成適合的長度即可,支架截短後套上動力段零件底座,上膠後裝進由木板與珍珠板做成的送風函道(圖M)。

圖J

圖K

圖L

圖M


5.安裝控制電路
         為了方便使用者使用,我們設計了一個可以控制氣流大小的旋鈕,透過Arduino讀取可變電阻值,調整輸出的PWM訊號進而控制馬達的轉速。配線圖可參考www.makezine.com.tw/arklab.html。除了馬達轉速部分,也將觀察窗的LED燈條開關裝配在控制箱中,讓使用上更為便利。在將所有元件安裝進箱子前,我們先以麵包板進行控制電路測試(圖N),測試完畢後將元件焊接上洞洞板,並將洞洞板固定於組裝好的控制盒內,將按鈕在控制盒上預先留好的孔位中安置好後即完成(圖O)。

圖N

圖O
6.運轉測試
       最後將水箱連接上箱體,一個完美的風洞測試實驗裝置就完成啦!(圖P)讓我們趕快來試試吧。
圖P
       萬事俱備只欠東風,究竟最重要的煙霧要怎麼產生呢?可別開始找廢止來燒,要取得煙霧不必如此大費周章,我們可以有更輕鬆的方式。首先先取得一個景觀裝置常用的超音波霧化器(圖Q),霧化器是一個可以將水經由超聲波震動成霧化水氣的裝置,經常使用於園林或是池塘造景,營造出煙霧縹緲的景致,在這裡我們將它放進集水箱中以產生風洞機所需要的煙霧(圖R)。
圖Q

圖R
        在塑膠桶裝入水後開啟霧化器,此時霧化器所產生的水霧不會流向風洞機內,而是使水分子打散成極細的水霧。不過在較為狹小的空間裡,小水珠之間會產生碰撞,形成較大的水珠後掉回水裡,所以桶內的水霧也有一定的飽和程度,而且水霧的密度比空氣大,水霧不會流出塑膠桶外。
        在等待集氣的過程中,可以先把所觀察的物件放到風洞機內,再蓋上透明蓋子,防止外面的氣體干擾。當一切都準備就緒後,我們可以開啟LED和風扇,一邊調整風速,一邊觀察氣體流動的效果(圖S)。
圖S

※注意:當風速太快時,水霧的密度不足,會令觀察效果不明顯:而風速太慢時,風洞機內氣體流動太慢,也不能達到最佳觀察效果。

        雖然我們無法模擬成像實際的風洞實驗擁有那麼快的風速,但因為水氣密度比一般煙霧還重,不會太快被沖散,只要控制風扇得當的話,仍有不錯的煙線效果喔!

更進一步
        這套實驗設備在未來還有許多的擴展可能,例如你可以加上空速計來自動控制穩定的風速,創造更精密的實驗環境,讓你的設計更加精巧!

◎ 風洞機影片:



【材料】
本體:
>密底板(1) 600mm x90mm 

>壓克力板(1) 150mm x 250mm
>吸管(8)
>黑色不織布
>水桶(1)


內裝:
>Arduino Nano(1)
>820空心杯馬達(附螺旋槳)
>LED燈條(2)
>霧化器(1)
>NMOS電晶體(1)

>可變電阻(1)
>開關(1)
>洞洞板(1)

>10K電阻(2)
>二極體(1)
>單芯線(1)


【工具】
>雷射切割機
>剪刀
>白膠

>壓克力膠
>壓克力刀


※時間:一天