„Arduino“dulkių tyrimas: 8 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Kaip būtų gyventi Marse? Ar oras kvėpuoja? Ar tai saugu? Kiek yra dulkių? Kaip dažnai būna audros? Ar kada pagalvojote atsakymą į bet kurį iš šių klausimų?

1 žingsnis: Įvadas

Mūsų vardai yra Kristianas, Brianna ir Emma. Per savo fizikos pamoką apėmėme daug temų. Mes sužinojome apie elektrą, įvairių tipų jėgas, raketas, robotiką, programavimą, judesį ir daug daugiau.

Mūsų tikslas šiame projekte yra sukurti funkcionalų „CubeSat“arba miniatiūrinį palydovą, skirtą kosmoso tyrimams, kuriame yra užprogramuotas dulkių jutiklis, kad sužinotume daugiau apie dulkių audrų modelius Marse.

Šis „CubeSat“turi atlaikyti Marso atmosferą. Norėdami patikrinti jo patvarumą, jis ištvėrė purtymą, kad įsitikintų, jog „CubeSat“yra pakankamai stiprus.

Pagrindinis mūsų projekto suvaržymas buvo „CubeSat“dydžio reikalavimai. Turime daug dalių ir laidų, todėl buvo sunku juos visus sutalpinti. Kitas mūsų suvaržymas buvo laikas. Mes įtraukėme daug komponentų, tokių kaip „CubeSat“kūrimas, programavimas ir kodavimas. Skaitykite mūsų instrukciją, kad sužinotumėte daugiau!

2 žingsnis: medžiagos

„Arduino“ir programavimui:

1. Dulkių jutiklis

2. „Arduino Uno“https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3/

3. HDMI laidas

4. 2 laidai

5. Smeigtukai

6. Kompiuteris programavimui

7. SD kortelė

8. SD kortelės laikiklis

9. SD kortelių skaitytuvas

10. Akumuliatorius

11. Akumuliatoriaus kabelis

12. Duonos lenta*

13. Kondensatorius 470uF*

„CubeSat“:

12. Popsicle lazdelės (mažiausiai 120)

13. Karšto klijų pistoletas

14. Velcro

15. „Dremel Tool“https://www.amazon.com/Dremel-200-1-Two-Speed-Rota…

16. Švitrinis popierius

Testavimui:

17. Popieriniai rankšluosčiai

18. Kavos filtrai

20. Didelis stiklo laužytojas

21. Pirštinės / Orkaitės pirštinės

22. Žiebtuvėlis / degtukai

3 žingsnis: reikalingi ir naudojami įrankiai bei saugos praktika

- Pirmasis mūsų naudojamas įrankis buvo karštų klijų pistoletas. Jis buvo naudojamas mūsų popsicle lazdoms klijuoti kuriant mūsų „CubeSat“. Būkite labai atsargūs, kad ant rankų nepatektų klijų ir nelieskite pistoleto antgalio, nes jis bus labai karštas.

- Mes taip pat naudojome vielos pjaustytuvus, kad išpjaustytume skylę „CubeSat“, kad dulkių jutiklis galėtų rinkti duomenis. Šis įrankis gerai veikė su lazdelių lazdelėmis ir buvo lengvai naudojamas. Naudodamiesi šiuo įrankiu, būkite atsargūs, kad nespaustumėte piršto ir kitaip nekarpytumėte to, ko nenorite.

- Kitas mūsų naudojamas įrankis buvo švitrinis popierius. Išpjovus skylę „CubeSat“, buvo būtina išlyginti aštrius kraštus. Šis įrankis nereikalauja jokių specialių saugos priemonių, tačiau greičiausiai sukels šiek tiek netvarkos.

- Mes taip pat naudojome „Dremel“įrankį. Mes jį panaudojome greitai nušlifuoti plačius „CubeSat“kampus. Naudojant šį įrankį reikia būti labai atsargiems, todėl būtina dėvėti akių apsaugą. Be to, tai sukels dulkių ir smulkių gabalėlių netvarką, todėl būtinai išvalykite savo darbo vietą!

- Paskutinis įrankis, kurį naudojome, buvo žiebtuvėlis. Naudojome jį ugniai uždegti kavos filtrus ir popierinius rankšluosčius, kad mūsų „Arduino“pajustų dulkes ir dūmus. Naudodami šį įrankį būtinai suriškite plaukus, venkite laisvų drabužių ir dėvėkite akių apsaugos priemones. Įsitikinkite, kad visada atidžiai stebite liepsną, kad įsitikintumėte, jog liepsna lieka ribota. Be to, būtų protinga turėti suaugusiųjų ar mokytojų priežiūrą!

4 žingsnis: kaip sukurti „CubeSat“

„Cubesat“gamybai reikia apie 120 „Popsicle“lazdelių. Aukščiau pateiktame vaizdo įraše parodyta, kaip sukrauname lazdeles viena ant kitos karštai klijuodami kiekvieną lazdelę, kad įsitikintume, jog jos nesulūš..

Kubas turi 1 lentyną ir viršutinę dalį. Lentynėlė ir viršutinė dalis yra tik šešios karštos lipnios lazdelės.

Apačioje akumuliatorius ir SD kortelė yra užsegami velcro. Lentynos viršuje duonos lentą laiko velcro, o „Arduino“- ant duonos lentos.

Naudodami dulkių jutiklį, vielos pjovikliais iškirpkite skylę „Cubesat“šone, kad dulkių jutiklis tilptų. Mes naudojome tam tikrą ančių juostą, kad laikytume dulkių jutiklį.

Galiausiai naudokite Velcro, kad pritvirtintumėte „Cubesat“viršų.

Galutinį dizaino eskizą galite pamatyti aukščiau.

5 veiksmas: kaip prijungti „Arduino“ir dulkių jutiklį

1. Sujungti dulkių surinktuvą ir arduino
2. Paimkite laidą ir prijunkite jį prie žemės (GND) kaiščio 5 V kaiščiu.
3. Dabar paimkite kitą to laido galą ir prijunkite jį prie dulkių jutiklio JUODOS vielos
4. Paimkite kitą laidą ir prijunkite jį prie 5 V kaiščio
5. Dabar paimkite kitą laido galą ir prijunkite jį prie raudonojo dulkių jutiklio laido
6. Tada paimkite rašiklius ir įdėkite juos į skaitmeninius kaiščius: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. Įkiškite MĖLYNĄ laidą į kaištį ties 13
8. Tada įkiškite GELTONĄ laidą į kaištį ties 8

Dulkių jutiklio kodas (kodas iš

šaltinis

6 veiksmas: kaip padaryti „Arduino“ir dulkių jutiklį nešiojamą

Mūsų projektui mums reikėjo surinkti duomenis, kai mūsų kubas ir dulkių jutiklis juda. Mes nusprendėme, kad SD kortelė tai padarys. Čia yra SD kortelės laidai ir kodas.

Jei reikia, kaip prijungti SD kortelę (*atkreipkite dėmesį, kad laidų spalva nuotraukoje pasikeitė, o papildomų kaiščių nereikia)

1. Mėlyna viela dulkių jutiklyje eina į bet kurią duonos lentos vietą
2. Raudona viela ant SD kortelių skaitytuvo (VCC) eina bet kurioje tos pačios eilės vietoje kaip ir mėlyna viela ant duonos lentos
3. Dabar paimkite papildomą laidą (balta viela nuotraukoje), prijunkite jį prie tos pačios eilutės kaip mėlynos ir raudonos spalvos laidai, o kitą laido galą prijunkite prie „Arduino“GND
4. Oranžinė viela ant dulkių jutiklio pritvirtinama prie A5
5. Žalia viela pritvirtinta prie skaitmeninio kaiščio 7
6. Violetinė viela SD kortelėje (CS) pritvirtinama prie „digitalpin 4“
7. Juoda viela SD kortelėje (MOSI) pritvirtinama prie skaitmeninio kaiščio 11
8. Oranžinė viela SD kortelėje (MISO) pritvirtinama prie skaitmeninio kaiščio 12
9. Mėlyna viela SD kortelėje (SCK) pritvirtinama prie skaitmeninio kaiščio 13
10. Geltona viela SD kortelėje (GND) pritvirtinama prie įžeminimo kaiščio (GND)
11. Įdėkite kondensatorių į duonos lentą
12. Raudona viela ant dulkių jutiklio pritvirtinama prie duonos lentos toje pačioje eilėje kaip ir trumpa kondensatoriaus kojelė.
13. Galiausiai paimkite papildomą laidą (raudona nuotraukoje) ir prijunkite vieną galą toje pačioje eilutėje kaip ir ilga kondensatoriaus kojelė, o kitas laido galas eina į 5 v.

SD kortelės ir dulkių jutiklio kodas

7 žingsnis: Rezultatai ir išmoktos pamokos

*Cubesat įvertino ir patikrino ponia Wingfield (mokytoja)

Demenzijos ir Mišios

Masė: 2,91 kg. Plotis: 110 mm. kiekvienoje pusėje

Ilgis: 106 mm. kiekvienoje pusėje

Preliminarūs bandymai:

Skrydžio testas- baigtas

Šio bandymo metu „Cubesat“išliko taktiškas

Jutiklis pusę laiko susidūrė su mūsų „Marsu“, o kitą pusę - į šoną.

Vibracijos testai - baigtas

Mes atlikome šiuos vibracijos testus, kad įsitikintume, jog palydovas gali atlaikyti paleidimo aplinką ir vis tiek galės veikti po to.

Vibracijos bandymų rezultatai

.12 sekundžių purtant

Periodas- 2,13 sekundės per ciklą

Visos elektros jungtys liko prijungtos ir pritvirtintos. Kubetas negalėjo tilpti į dėžę, todėl kubelį pritvirtinome juostele. Odos įrankis ir švitrinis popierius buvo naudojami šlifuojant Cubesat šonus, kad tilptų į dėžę, ir tai išsprendė problemą.

Galutiniai skrydžio rezultatai

Dažnis- 0,47 ciklo per sekundę

Greitis- 3,39 metro per sekundę

Pagreitis- 9,99 m/s ^2

Centripetinė jėga- 29,07 kg/s ^2

Virvelės ilgis- 1,26 m.

Mes sužinojome, kad dulkių jutiklis surinko ugnies dūmus ir pateikė mums geriausius duomenis. Taip pat išmokome spręsti problemas

Šio projekto metu visi išmokome daug vertingų pamokų. Tikros gyvenimo pamokos, kurias išmokome, buvo viską nuveikti, net jei tai padaryti sunku. Mes dirbome su kubu ir dulkių jutikliu. Lengviausias iš dviejų buvo kubas, suprojektuotas ir pastatytas per porą dienų. „Cubesat“buvo tikrai geras dizainas, naudojamas laikyti visus mūsų jutiklius. Dulkių jutiklį ir „Arduino“buvo labai sunku apskaičiuoti. Iš pradžių kodas neveikė, tačiau, kol gavome kodą, laidai pasirodė neteisingi. Pora mokytojų atėjo į pagalbą, kad padėtų abiem, kad padėtų mums rasti mūsų duomenis. Mokydamiesi gyvenimo pamokų, mes taip pat sužinojome naujų dalykų apie kubus ir jutiklius. Anksčiau mes nežinojome, kas yra kubas, taip pat nežinojome, kaip veikia jutikliai ir laidai. Viso šio projekto metu Brianna tapo laidų ir kodavimo eksperte, o Emma ir Christianas tapo nuostabiais pastatais, taip pat išmoko naujos informacijos apie kodavimą ir laidus. Apskritai mes sužinojome tiek daug naujų dalykų ir smagiai tai darydavome. Dėkoju ponia Wingfield už tai, kad sukūrėme šį projektą ir esame mokytoja, kuri tikrai mėgsta mokyti ir linksmintis su savo mokiniais.

8 veiksmas: dulkių jutiklio duomenys

Grafikas dešinėje yra duomenys, kuriuos gavo dulkių jutiklis. Nuotrauka kairėje yra tai, kaip turėjo atrodyti grafikas.

Jutikliui kilo sunkumų renkant puikius duomenis.

Jei kas nors turi daugiau žinių apie dulkių jutiklį ir kaip gauti reikiamus duomenis, pakomentuokite šį teiginį.