Detecta drones que pasan a través de hula-hops

Detectar el dron haciendo que rompa un haz de luz suena como el camino a seguir. Debería ser bastante fácil construir emisores y detectores en el aro. Si los drones son pequeños en relación con el tamaño del aro, entonces necesitarás múltiples haces de luz para que cualquier dron dentro del aro rompa al menos uno de ellos.

Tres emisores podrían ser suficientes con suficientes detectores espaciados alrededor. Hace sonar cada emisor por un corto tiempo, luego busca la señal de los detectores inmediatamente antes de cada señal, durante y después. Es necesario que haya un aumento suficiente durante la señal intermitente en relación con antes y después para considerar que el rayo en particular no se ha interrumpido.

Cada señal no debería ser más de un microsegundo o tal vez unos pocos, según el tiempo de establecimiento y, por lo tanto, la inmunidad al ruido que desee de los detectores. Digamos que hacer un blip completo con mediciones antes, después y durante toma 20 µs. En realidad, creo que fácilmente podría ser la mitad de eso, pero estoy tratando de comenzar con valores pesimistas para ver dónde está esto. Con 3 emisores, eso significa que puede verificar todos los haces de luz cada 60 µs o 17 kHz. Eso debería ser suficientemente bueno.

Para hacer una verificación de cordura en eso, veamos qué tan rápido tendría que moverse un dron 10 mm durante un ciclo de escaneo. (10 mm)/(60 µs) = 167 m/s. Eso suena bastante rápido para un dron, y deberían ocluir un haz de más de 10 mm. Tenga en cuenta que a la velocidad del sonido, un dron solo se movería unos 20 mm durante un ciclo de escaneo.

Suena como si quisieras algo simple, tal vez incluso lo más simple posible.

Aquí está mi opinión al respecto:

• Conecte un altavoz piezoeléctrico en cada dron, digamos uno de estos o estos , estos en particular en los enlaces tienen un rango de frecuencia incorrecto... Puede que tenga que editar los enlaces.
  • Yo iría con el primer enlace porque ocupa menos espacio.
• Haz un oscilador para cada dron en el rango de 20-30 kHz
  • Si tienes N drones, entonces necesitarás N frecuencias diferentes
• Coloca un micrófono cerca de cada hula-hop
  • Un micrófono típico podría grabar hasta 30 kHz, no lo sé. No soy audiófilo.
  • La razón por la que digo 30 kHz es para que no lo escuche, si está de acuerdo con escuchar pitidos, puede bajarlo a 10-20 kHz, que todos los micrófonos deberían poder detectar.
• Agregue un poco de cartón alrededor de los hula-hops para que los drones se vean obligados a pasar por los hula-hops.

Si tiene la configuración anterior, puede, por ejemplo, colocar un µC en cada hula-hop con una batería y simplemente ejecutar FFT en el µC. Cuando detecta un pitido, digamos 25 kHz cada vez más fuerte y luego más débil, entonces debe haber pasado por el hula-hop, ¿verdad? Es muy fácil de configurar.

Una configuración simple para la FFT sería muestrear el micrófono a 64 kHz y luego hacer una FFT de 64 puntos y desechar los 31 valores superiores. Entonces podrás ver cada amplitud (y fase) para cada kHz, así 1 kHz, 2 khz.... y hasta 32 kHz. Con 10 drones entonces uno puede hacer un pitido a 20 kHz, otro a 21 kHz, otro a 22 kHz y etc.

Otra configuración simple sería usar un filtro Goertzel para cada canal, esto sería más fácil de implementar y más eficiente de ejecutar en cualquier µC que usaría. La ecuación básica que usaría sería G = x + wGdonde G y w son complejos y x es el voltaje muestreado del micrófono. w sería igual a la frecuencia de rotación. La magnitud de G aumentaría a medida que un dron en particular se acercara al hula-hop y luego disminuiría a medida que pasara. Busque en el enlace de arriba para obtener más información sobre el valor de w . Tenga en cuenta que la magnitud de w debe ser ligeramente menor que 1. Entonces usaría otra Gy otra w para otro canal para algun otro drone. Muy fácil de configurar.

El problema que podría surgir de esta solución audible es el efecto Doppler. En otras palabras, la frecuencia de los pitidos cambiará a medida que los drones se acerquen y se alejen de los micrófonos. Esto significa que sus contenedores en el filtro FFT o Goertzel se filtrarán entre sí. Pero no creo que sea un gran problema.

Supongo que habrá suficiente luz ambiental, o mejor, LED en el hula que mira hacia el área cerrada del hula. Coloque 2 sensores de luz visible en el hula colocándolos frente a sí mismos 180° y su ángulo de visión sea paralelo al área cerrada del hula. Cuando pasa un dron, el patrón de salida de los sensores será un patrón bien definido: tendrán la medición más baja al mismo tiempo.