Arduino putekļu pētījums: 8 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Kā būtu dzīvot uz Marsa? Vai gaiss ir elpojošs? Vai tas ir droši? Cik daudz putekļu ir? Cik bieži ir vētras? Vai esat kādreiz domājuši par atbildi uz kādu no šiem jautājumiem?

1. darbība. Ievads

Mūsu vārdi ir Kristiāna, Brianna un Emma. Mēs savā fizikas stundā esam apskatījuši daudzas tēmas. Mēs esam iemācījušies par elektrību, dažāda veida spēkiem, raķetēm, robotiku, programmēšanu, kustību un daudz ko citu.

Mūsu mērķis šim projektam ir izveidot funkcionālu CubeSat vai miniatūru satelītu kosmosa izpētei, kurā ir ieprogrammēts putekļu sensors, lai uzzinātu vairāk par putekļu vētras modeļiem uz Marsa.

Šim CubeSat ir jāspēj izturēt Marsa atmosfēru. Lai pārbaudītu tā izturību, tā izturēja kratīšanas testu, lai pārliecinātos, ka CubeSat ir pietiekami stiprs.

Mūsu galvenais ierobežojums šim projektam bija CubeSat izmēra prasības. Mums ir daudz gabalu un vadu, un bija grūti tos visus ievietot iekšā. Vēl viens mūsu ierobežojums bija laiks. Mums bija iekļauti daudzi komponenti, piemēram, CubeSat veidošana, programmēšana un kodēšana. Turpiniet lasīt mūsu pamācību, lai uzzinātu vairāk!

2. solis: materiāli

Arduino un programmēšanai:

1. Putekļu sensors

2. Arduino Uno

3. HDMI vads

4. 2 vadi

5. Piespraudes

6. Dators programmēšanai

7. SD karte

8. SD kartes turētājs

9. SD karšu lasītājs

10. Akumulators

11. Akumulatora kabelis

12. Maizes dēlis*

13. Kondensators 470uF*

CubeSat:

12. Popsicle Sticks (vismaz 120)

13. Karstās līmes pistole

14. Velcro

15. Dremel rīks

16. Smilšpapīrs

Pārbaudei:

17. Papīra dvieļi

18. Kafijas filtri

20. Liels stikla lauzējs

21. Cimdi / cepeškrāsns dūraiņi

22. Šķiltavas / sērkociņi

3. darbība. Nepieciešamie un izmantotie rīki un drošības prakse

- Pirmais instruments, ko izmantojām, bija karstās līmes pistole. To izmantoja, lai salīmētu mūsu popsicle nūjas kopā, veidojot mūsu CubeSat. Esiet ļoti uzmanīgs, lai jūsu rokās nenonāktu līme un nepieskartos pistoles sprauslai, jo tā būs ļoti karsta.

- Mēs izmantojām arī stieples griezējus, lai izgrieztu caurumu CubeSat, lai putekļu sensors varētu apkopot datus. Šis rīks labi darbojās ar spieķu nūjām, un to bija viegli lietot. Izmantojot šo rīku, esiet piesardzīgs, lai nesaspiestu pirkstu vai citādi neapgrieztu to, ko nevēlaties.

- Vēl viens instruments, ko mēs izmantojām, bija smilšpapīrs. Pēc cauruma izgriešanas CubeSat bija svarīgi, lai mēs izlīdzinātu asās malas. Šim rīkam nav nepieciešami īpaši drošības pasākumi, taču tas, iespējams, radīs nelielu putru, lai jūs varētu to sakopt.

- Mēs izmantojām arī Dremel rīku. Mēs to izmantojām, lai ātri noslīpētu CubeSat platos stūrus. Izmantojot šo rīku, nepieciešama īpaša piesardzība, un ir obligāti jālieto acu aizsargi. Turklāt tas radīs putekļu un mazu gabalu putru, tāpēc noteikti notīriet savu darba vietu!

- Pēdējais instruments, ko izmantojām, bija šķiltavas. Mēs to izmantojām, lai aizdedzinātu kafijas filtrus un papīra dvieļus, lai radītu putekļus un dūmus, lai mūsu Arduino varētu sajust. Izmantojot šo rīku, noteikti sasieniet matus, izvairieties valkāt vaļīgu apģērbu un valkājiet acu aizsargus. Pārliecinieties, ka vienmēr uzmanīgi novērojat liesmu, lai nodrošinātu, ka tā paliek ierobežota. Tāpat būtu prātīgi, ja būtu pieaugušo vai skolotāju uzraudzība!

4. darbība. Kā izveidot CubeSat

Lai izveidotu Cubesat, nepieciešamas aptuveni 120 Popsicle nūjas. Augšējā videoklipā ir parādīts, kā mēs salikām nūjas viena virs otras, karsti salīmējot katru nūju, lai pārliecinātos, ka tās nesalūzīs.

Kubam ir 1 plaukts un augšdaļa. Plaukts un augšdaļa ir tikai seši kausi salikti kopā.

Apakšā akumulators un SD karte ir ievietoti Velcro. Plaukta augšpusē maizes dēlis tiek turēts aiz velcro, un Arduino atrodas virs maizes dēļa.

Putekļu sensoram izmantojiet stieples griezējus, lai izgrieztu caurumu Cubesat sānos, kur ievietot putekļu sensoru. Mēs izmantojām kādu pīles lenti, lai noturētu putekļu sensoru vietā.

Visbeidzot izmantojiet Velcro, lai nostiprinātu virsmu Cubesat.

Jūs varat redzēt mūsu galīgo dizaina skici iepriekš.

5. darbība: kā pieslēgt Arduino un putekļu sensoru

1. Lai pievadītu putekļu savācēju un arduino
2. Paņemiet vadu un pievienojiet to zemes (GND) tapai ar 5 V tapu.
3. Tagad paņemiet šī stieples otru galu un pievienojiet to putekļu sensora melnajam vadam
4. Paņemiet otru vadu un pievienojiet to 5V tapai
5. Tagad paņemiet vadu otru galu un pievienojiet to putekļu sensora sarkanajam vadam
6. Pēc tam paņemiet pildspalvas un ievietojiet tās digitālajās tapās: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. Pievienojiet ZILO vadu tapai pie 13
8. Pēc tam pievienojiet dzelteno vadu tapā pie 8

Putekļu sensora kods (kods no

avots

6. darbība. Kā padarīt Arduino un putekļu sensoru pārnēsājamu

Mūsu projektam mums bija nepieciešams veids, kā apkopot datus, kad mūsu kubiks un putekļu sensors ir kustībā. Mēs nolēmām, ka SD karte to darīs. Šeit ir SD kartes vadi un kods.

Kā pieslēgt SD karti, ja nepieciešams (*ņemiet vērā, ka vadu krāsa fotoattēlā ir mainījusies, un papildu tapas nav vajadzīgas)

1. Zilā stieple putekļu sensorā iet uz jebkuru maizes dēļa vietu
2. Sarkanais vads uz SD karšu lasītāja (VCC) iet jebkurā vietā tajā pašā rindā kā zilais vads uz maizes dēļa
3. tagad paņemiet papildu vadu (fotoattēlā balts vads), pievienojiet to vienā rindā ar zilajiem un sarkanajiem vadiem un otru stieples galu pievienojiet Arduino GND
4. Oranžais vads uz putekļu sensora piestiprinās pie A5
5. Zaļais vads piestiprinās pie digitālās tapas 7
6. Purpursarkanais vads SD kartē (CS) piestiprinās pie digitalpin 4
7. Melnais vads SD kartē (MOSI) piestiprinās pie ciparu tapas 11
8. Oranžais vads SD kartē (MISO) piestiprinās pie 12. ciparu tapas
9. SD kartes (SCK) zilā stieple ir piestiprināta pie ciparu tapas 13
10. SD kartes (GND) dzeltenais vads piestiprinās pie zemējuma tapas (GND)
11. Ievietojiet kondensatoru maizes dēlī
12. Sarkanais vads uz putekļu sensora piestiprinās pie maizes dēļa vienā rindā ar kondensatora īso kāju.
13. Visbeidzot paņemiet papildu vadu (fotoattēlā sarkans) un pievienojiet vienu galu tajā pašā rindā, kurā ir kondensatora garā kāja, un otrs stieples gals iet uz 5 V.

SD kartes un putekļu sensora kods

7. darbība. Rezultāti un gūtās atziņas

*Cubesat novērtēja un pārbaudīja Vingfīldas kundze (skolotāja)

Demences un masa

Svars: 2,91 kg. Platums: 110 mm. katrā pusē

Garums: 106 mm. katrā pusē

Iepriekšējie testi:

Lidojuma pārbaude- pabeigta

Šī testa laikā Cubesat palika takts

Sensors pusi laika bija vērsts pret mūsu "Marsu", bet otru pusi - uz otru pusi.

Vibrācijas testi - pabeigti

Mēs veicām šos vibrācijas testus, lai pārliecinātos, ka satelīts var izturēt palaišanas vidi un joprojām var darboties pēc tam.

Vibrācijas testu rezultāti

.12 sekundes uz kratīšanu

Periods- 2,13 sekundes vienā ciklā

Visi elektriskie savienotāji palika savienoti un nostiprināti. Kubators nespēja iekļauties kastē, tāpēc mēs izmantojām lenti, lai nostiprinātu kubu. Ādas instruments un smilšpapīrs tika izmantoti, lai noslīpētu Cubesat sānus, lai tie ietilptu kastē, un tas novērsa problēmu.

Galīgie lidojuma rezultāti

Frekvence- 0,47 cikli sekundē

Ātrums- 3,39 metri sekundē

Paātrinājums- 9,99 m/s ^2

Centripetālais spēks- 29,07 kg/s ^2

Stīgas garums- 1,26 m.

Mēs uzzinājām, ka putekļu sensors uztvēra uguns radītos dūmus un sniedza mums labākos datus. Mēs arī uzzinājām, kā atrisināt problēmas

Šī projekta laikā mēs visi guvām daudz vērtīgu mācību. Patiesā dzīves mācība, ko mēs iemācījāmies, bija visu pārdzīvot, pat ja tas kļūst grūti. Mēs strādājām ar kubiku un putekļu sensoru. Vieglākais no abiem bija cubesat, to projektējot un uzbūvējot pāris dienu laikā. Kubators bija patiešām labs dizains, ko izmantoja visu mūsu sensoru turēšanai. Putekļu sensoru un Arduino bija ļoti grūti aprēķināt. Sākumā kods nedarbojās, tomēr, kamēr mēs saņēmām kodu, elektroinstalācija izrādījās nepareiza. Pāris skolotāji nāca mums palīgā, lai palīdzētu abiem, lai palīdzētu mums atrast mūsu datus. Apgūstot dzīves mācības, mēs uzzinājām arī jaunas lietas par kubikiem un sensoriem. Iepriekš mēs nezinājām, kas ir kubikatsats, kā arī nezinājām, kā darbojas sensori un vadi. Visa šī projekta laikā Brianna kļuva par elektroinstalācijas un kodēšanas eksperti, savukārt Emma un Kristiāns kļuva par pārsteidzošām ēkām, vienlaikus apgūstot arī jaunu informāciju par kodēšanu un elektroinstalāciju. Kopumā mēs uzzinājām tik daudz jauna un to darot izklaidējāmies. Paldies Vingfīldas kundzei, kas izstrādāja šo projektu mums un bija skolotāja, kurai patiesi patīk mācīt un izklaidēties kopā ar saviem studentiem.

8. solis: putekļu sensora dati

Diagramma labajā pusē ir putekļu sensora saņemtie dati. Kreisajā pusē esošajai fotogrāfijai vajadzētu izskatīties pēc grafika.

Sensoram bija problēmas apkopot lieliskus datus.

Ja kādam ir vairāk zināšanu par putekļu sensoru un to, kā iegūt pareizus datus, lūdzu, komentējiet šo informāciju.