Aplinkos telemetrija „Cohete De Agua“: 8 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Hola soja Fabián Picado García ir quiero mostrarles cómo elaborar and system de telemetría ambiental mediante el empleo de un cohete de agua, lo cual implica que nos enfocaremos en la building de dos components:

a) primero, un cohete y su base de lanzamiento; y

b) luego, un system de recolección de datos includerado al cohete.

De esta forma, concretaremos el princip objetivo de este proyecto, consistente en:

- Medir la koncentracija de monóxido de carbono (CO) en el aire según la altitud y lugar geográfico mediante un cohete de agua, para establecer su posible impacto tóxico en las aves.

Como ya lo habrán notado, es una meta bastante ambiciosa pero realizable. Para hacerlo debemos recolectar diferentes data (por ejemplo las variaciones de presión y en la aceleración) y, galutinis, identifikuoti koncentraciją ir el aire del citado gas (CO), para así establecer sus efectos.

Una cosa si es segura, al terminar contaremos con un system de telemetría con un costo aproximado de sesenta mil colones y de gran interés ambiental, sea para aportar con la preservación de nuestro hogar: el planeta Tierra.

Ahora sí, ¡manos a la obra!

1 žingsnis: būtinos medžiagos

Medžiagos:

1. Un sensor de presión barométrica.* Ver:

2. Un acelerómetro.* Ver:

3. Un sensor de gas de monóxido de carbono. Patikrinkite:

4. Arduino UNO. Patikrinkite:

5. Un Adafruit Featther MO.* Ver:

6. Un emisor y receptor (2 antenas de cable de cobre*). Ver:

7. „Tres“duonos lentos (pagal matmenis: 1,5 x 2 cm dydžio ir 83 x 54,5 cm dydžio). Ver: a) https://www.crcibernetica.com/clear-breadboard-8-3… b)

8. Láminas MDF de 3 mm de grosor para los cortes láser.

9. Tornillos M3X25 ir M2X12.

10. LCD ekranas. Patikrinkite:

11. Dos kabeliai USB (tipo B y tipo Micro USB).

12. Dos botellas de plástico de 3 litros (usadas para refrescos).

13. Una botella de plástico de 2,5 litros (usada para refresco).

14. La mitad de una esfera plástica, hueca y de 45 mm de diámetro.

15. Una bolsa plástica para basura.

16. Un rollo de pábilo.

17. Una cinta adhesiva y un rollo de tape eléctrico.

18. Dos litros de agua.

19. „Micro SD“ir SD adapteris.

20. Para la base de lanzamiento del cohete, ocuparemos: 2 tubos de PVC de 1/2 "de 6 metros, 3 uniones tipo T de 1/2" PVC, 3 tapones de 1/2 "PVC para sellr los tubos, unión de PVC de 2”(lanzador), 8 gazas plásticas, 2 gazas metálicas, trozo de botella plástica de 2.5 litros (sobrante de la utilizada), pegamento para PVC y válvula para aro de carro.

*Pastaba: estas piezas requieren de soldadura previa en sus pines.

1. Herramientas: 1. Cautín y soldadura de estaño. 2. Desatornillador. 3. Alicate. 4. Tijeras. 5. Regla. 6. Llave'as Allenas (para ajustar tornillos). 7. Pjaustyklė arba cuchilla. 8. Marcador. 9. „Computadora“(rekomenduojamas portatas). 10. Un inflador para bicicleta de 100 PSI.

2 žingsnis: „Cortar El Cohete“

En esta etapa buildiremos los módulos, el cono y el paracaídas del cohete. Empezaremos por el compartimiento denominado módulo 2 de mediciones porque aquí se almacenará el system de telemetría. Para su elaboración tomamos una de las dos botellas de 3 litros (preferiblemente estas botellas deben tener el cilindro con una superficie lisa) y cortamos con la cuchilla donde termina la superficie plana, en la parte inferior; es decir, aproximadamente de la boca de la botella a dicho punto se miden 31 cm (donde se marca en la imagen), cortándose en línea recta y alrededor de todo el perímetro. Lo que nos interesa conservar es el cilindro pues la parte inferior cortada se desecha. Además, para obtener la nivelación de la presión necesaria del sensor, debe abrirse en este módulo 2 una ventana que ubicaremos en la parte media de la botella, específicamente a una distancia de 13 cm de su boca. La ventana se hace en forma stačiakampio formos, dviaukštis su marcador el contorno con una dimensión de 4,5 cm x 7 cm y para realizar los cuatro cortes con la cuchilla les recomiendo bevezetis dentro de la botella una base o apoyo sólido y encima de este una hoja blanca para que se pueda differeir el rectángulo marcado. Después cubrimos los bordes con tape eléctrico para evitar avarijos.

Al segundo compartimiento le llamamos metodulo 1 de propulsión porque es el que impulsa el cohete durante el despegue. Su elaboración es muy simple porque se usa la botella en sí, sin añadirle ni hacerle ningún cambio o modificación. Eso sí, es fundamental cerciorarse que no contenga ningún tipo de agujero o filtración porque aquí se vaciarán los 2 litros de agua antes del despegue; Tai yra degi delikatesas.

Cono del cohete: se elabora con la tercera botella de 2.5 litros, mididindose 12 cm desde la boca de la botella hacia su base, punto en el cual se realiza un corte con la cuchilla en línea recta y alrededor de todo el diámetro (como se muestra en la imagen). Posteriormente, tomamos la pieza que contiene la boca de la botella (la restante se puede utilizar en la base de lanzamiento) ir tapamos la última con la mitad de la esfera de 45 mm de dietetro. La esfera se adhiere a la tapa con tape eléctrico, dándole dos vueltas para que se sujete bien.

Paracaídas: es el composente que amortigua el aterrizaje, para su konstrukcija usamos una bolsa plástica para basura stačiakampio formos 45 cm x 50 cm, la cual en mi caso difiere de las comunes debido a su forma distinta en la parte inferior (ver imagen). Sin embargo, en la eventualidad de no conseguir de este tipo, la solución es adaptar cualquier bolsa de plástico del supermercado y cuyo tamaño sea de aproximadamente 29 cm x 47 cm (incluyendo en la última medida las agarraderas). Primero, acomodan la bolsa Introduciendo los pliegues de los lados para que quede con la forma stačiakampė nuoroda (conforme viene empacada cuando todavía no ha sido usada y se aprecia en la photo). Después le cortan las asas o las agarraderas, doblan la bolsa a la mitad, unen con cinta adhesiva ambas partes por el borde inferior y la voltean de afuera hacia adentro, de manera tal que la unión realizada quede a lo interno de la bolsa y list para ser usada. (Ver las imágenes)

Luego nos ubicamos en la parte superior de la bolsa (por donde normalmente se Introducen los objetos en esta) y hacemos cinco aberturas, de modo que el perímetro de la bolsa (que por cierto es meras en ese borde que en el inferior debido a las porciones dobladas no ha sido utilizada) se divide e identifika con el marcador en cinco fracciones, para obtener el espaciado entre cada abertura que realizaremos. La bolsa que empleo mide 90 cm de perímetro (išilginis panašus į a la que presenta la bolsa adapada), por lo que marqué 18 cm de espaciado. Además, cada abertura se efectúa con la tijera, de modo que iniciamos el corte en el borde superior hacia el borde inferior de la bolsa, hasta alcanzar 20 cm de longitud; por lo que, una vez cortadas todas las aberturas, se generan 5 franjas en la bolsa. Después, tomamos el pábilo y cortamos un segmento de 70 cm, el cual atamos en el extrememo superior de la primera franja de la bolsa, Para hacerlo enrollamos la base inferior de la franja, colocamos el pábilo a una distancia de 7 cm del borde, lo pasamos alrededor del rollo, le hacemos un nudo; luego le damos una vuelta más y hacemos un segundo nudo. Seguimos este procedimiento con las cuatro franjas restantes (según la secuencia fotográfica).

Por último, juntamos los cinco segmentos de pábilo y sobre ellos montamos un sexto segmento de pábilo de 60 cm. Hacemos un nudo con todos los hilos, el cual debe quedar bien firme. El extrememo final del pábilo se enrolla dos veces en la boca de la botella del modeulo 2 y, luego, para unir el paracaídas con el compartimiento de mediciones hacemos otro nudo (como se aprecia en las imágenes).

3 žingsnis: „Conexiones Eléctricas“(receptorius)

Llegó el momento de realizar las conexiones electricas entre la pantalla LCD and the placa de prototipado or breadboard, con el fin de recibir la señal sobre el inicio de las mediciones.

Jei norite sužinoti pagrindinį „Unrdos“kabelį, turite LCD ekraną su „Arduino UNO“ir „prototipado placa“(vaizdo įrašas). Pagarba svarbiems hacer dos observaciones:

a) Aclarar que para las conexiones de la pantalla nos basamos en el texto: "El libro de proyectos de Arduino" (2014, p. 116) y para la conexión de cada pin consultamos la hoja de datos del receptor. Patikrinkite:

b) En la conexión de la pantalla seguiremos la identifación del Arduino UNO (como se ve en la imagen adjunta); sin embargo, les recomiendo cambiar el potencmetro por una resistencia fija con un valor de 10 k y conectamos a GND (divisor de tensión), por lo que no les aconsejo utilizar el elementento propuesto en el citado libro, cuyo ajuste es manual. Lo anterior con el fin de que el brillo de la pantalla se mantenga Constante sin requerir ajustes.

Jei norite, kad būtų užtikrintas protinis protokolas, jis turi būti apsaugotas nuo įtampos nustatymo, taip pat yra tam tikros formos ir protingas stačiakampis 150 x 80 x 80 mm. El procedimiento para konstrukcija la caja descrita es mediante los cortes en láser de las láminas MDF (de 3 mm de grosor). Apibūdinkite archyvo sąvoką, kurią sudaro kortelės ir formos. Debo indicar que el contorno de las caras del prisma está basado en el diseño elaborado por Thomas de Camino. Patikrinkite:

Archivo:

Cuando tenemos listos los cortes de la caja, en una de las caras de 150 x 80 mm debe empotrarse la pantalla LCD, pasandose primero los kabeliai por una ranura stačiakampis, para luego atornillar (con tornillos M3) la pantalla (vaizdo įrašas). Išsami prototipų ir galinių grandinių schema, procedūra ir kolokarinis receptorius bei antena. La última debemos hacerla manualmente porque si bien en la hoja de datos sí see visualize como parte del kit de emisor y receptor, lo cierto es que no venía en el producto comprado y por ello, tenemos que construction. Con este propósito les recomiendo enrollar un alambre de cobre en una pieza cilíndrica de 5 mm de diámetro (yo utilizo una pieza de Lego pero pueden usar un lápiz, lapicero ir kt.). Antena es de 21 espiras y se deja un espacio de 2 cm para soldarla en el receptor y así lograr mejor manipulación y funcionamiento (ver el detalle en la secuencia fotográfica).

Para la instaliacija de la antena al receptor tomé como modelo la hoja de datos antes referida, pero conectando el pin de "data" en la entrada digital 8 del Arduino UNO porque en la hoja lo ubican en el pin 2, el cual ya está ocupado.

Habiendo colocado el receptor y la antena, Introducimos la placa del prototipado que debe quedar al frente de los pines de las salidas de alimentación del Arduino UNO; es decir, en pozición paralela a la pared donde se empotró la pantalla dentro de la caja receptora, para lo cual se engranan las restantes paredes de la caja. En la pared posterior se debe dejar la prevista para la conexión de USB en la ranura cuadrada y el rectangular para la salida de la antena. (Vaizdo įraše).

4 žingsnis: „Conexiones Eléctricas“(„Bordo Del Cohete“)

En esta etapa vamos a ensamblar el system de telemetría que se Introduct posteriormente en el mód 2 del cohete.

Inicialmente empotramos el microcontrolador or el Adafruit feather M0, el sensor de presión barométrica, el sensor de de MQ-7 y lasrespondientes breadboard, sea para establecer las conexiones entre sí.

Ante lo dicho ocuparemos una estructura a la cual adherir los indicados komponentai. Con este propósito diseñe una con forma cilíndrica integrada por dos discos de 115 mm de diámetro y una pieza stačiakampis 70 x 50 mm; adjuntándose el archivo para el corte láser. Archivo:

Tomamos la pieza stačiakampis ir con la ayuda de los tornillos M2 sujetamos cada uno de los komponentes en su respectivo espacio. Para ello sujetamos la pieza de MDF de forma tal que las aberturas de los dos rectángulos paralelos se posicionen en el borde superior izquierdo y seguidamente, colocamos el microcontrolador con el USB hacia abajo, agregándole cuatro espaciadores para lo cual utilice piezas cirulares de Lego también pueden usarse tuercas o cualquier otro elemento funcional. De esta manera se le da la separación necesaria para fasitaritar su posterior conexión. Después ponemos el sensor de presión y así, sucesivamente, los restantes komponentes, todo según la imagen. Les sugiero pegar las breadboard con tape eléctrico (aunque igual puede emplearse goma, silicone or analoges) ir colocar la memoria antes del microcontrolador porque, de lo contrario, la tapa inferior no lo permite.

Luego tomamos una de las dos tapas circulares, específicamente la que tiene varios agujeros, y la ponemos en la parte superior, o sea por encima del Adafruit plunksna M0. En los agujeros de dicha tapa adherimos el acelerómetro y, posteriormente, las respectivas breadboards con las conexiones del circuitito. Stačiakampio formos duonos lenta „Blanca y la Primera“su duona La segunda breadboard verde en la tapa superior junto al acelerómetro.

Naudodami spalvotą duonos stalą, mikrokonfigūraciją su neigiamu įtaisu ir USB jungtį galima prijungti prie teigiamos padėties. El pin SDA lo conectamos a una de las filas de la bread board color verde; deguoninė manera, SCL.

Įrenginys su jutikliu, esantis Vcc lo insertamos en la columna positiva. Deguoninė manera, su GND ir neigiama kolona. Finalmente, los pines SDA ir SCL los conectamos en sus respectivas columnas de la breadboard verde.

Kaip dujų jutiklis, el pin Vcc lo conectamos a la columna positiva y el pin GND en la negativa. Por último, el pin A0 lo conectamos en una de las columnas restantes de la breadboard verde y esta la conectamos con el pin A3 del microcontrolador.

Pace acelerómetro conectamos el pin GND en la columna negativa y el pin Vcc lo conectamos en una de las filas de alimentación de la breadboard verde, luego de aquí al pin 3.3 V de micro controlador. Después, los pines SDA ir SCL se unen con la respectiva columna de la breadboard verde.

Por otro lado, en la breadboard que colocamos en la parte superior conectamos el emisor. El pin Vcc y el pin GND se une con la columna positiva y negativa de la indicada barra de alimentación color blanco. Asimismo, el pin de data lo conectamos en la entrada 11 del microcontrolador.

En resumen, las conexiones en una de las dos breadboard verdes puede observarse en la imagen adjunta.

Įrenginiai, pegamos iš baterijų USB ir stačiakampiai, visiškai laisvi ir vertikalūs. A este momento lo único que nos resta es insertar esta estructura en el módulo 2 del cohete, lo cual se hace manualmente y en el momento en que se va a iniciar la recolección de data. La forma de ingresarla es ubicando la parte donde está la antena de primero. Después debe alinearse con la ventana que abrimos en este compartimiento y así lograr la ventición necesaria pues al quedar de frente a tal ventana allowerá que el sensor de presión y de gas puedan effectuar las correctas medicines de altitude y de koncentració de CO en el aire.

5 veiksmas: atsisiųskite „Los Programas“

Ahora debemos atsisiųsti los programas ir los microcontroladores para que comiencen a funcionar. Con este propósito ingrese en la siguiente página y descargue los archivos denominados: a) emisión de data, b) recepción de datos yc) las librerías necesarias (I2Cdev.zip, MPU6050.zip, Adafruit_BMP280_Library-master.zip.). Archyvas:

„Dentro de cada“programa, įtraukta į komentarus, skaitytojų korespondentų paaiškinimai, tinkami el.

Atsisiųskite programą ir el. Mikrovaldymą, kad suprastumėte:

-„Arduino UNO“: prijungtas prie kabelio USB kabelis, prijungtas prie kompiuterio ir prijungtas prie kompiuterio. „Arduino IDE“programinė įranga, skirta „Herramientas“atrinkti puerto COM donde el Arduino UNO ir taip (la computadora le indicará dicho puerto). Igual, dentro de la pestaña Herramientas, entramos a Placa y seleccionamos Arduino/Genuino UNO (ver captura de pantalla). Galiausiai, damos click en subir y se realiza la descarga.

-„Adafruit“plunksna M0: USB kabelis, prijungtas prie telemetrijos ir USB jungties prie kompiuterio. Įdiegta programinė įranga „Arduino IDE“ir „Herramientas“pasirinkta programa „puerto COM“, naudojant „Adafruit“plunksnas M0. Nos mantenemos en Herramientas, ahí nos dirigimos a Placa y seleccionamos Adafruit feather M0 (ver captura de pantalla). Paskutinis, damos click en subir.

Después, para comprobar el trabajo realizado desde el programinės įrangos, skirtos monitoriaus serijai, skirtai uno de los instrumentos konstrukcijai ir verificamos los datos en pantalla.

6 žingsnis: „Ensamblar El Cohete Y La Base Del Lanzamiento“

Una de las partes más fáciles y emocionantes del proyecto es cuando unimos todas las piezas del cohete para luego dar inicia a la medición de los datos requeridos.

Comenzamos con el empaque del paracaídas, para lo cual doblamos la bolsa a la mitad y luego dividimos la franja que se nos forma en tres porciones. La primera se dobla hacia donde están amarrados los pábilos, luego se dobla la segunda parte en la misma directcción. Después, se toman todos los pábilos unidos con las manos y se rodea la última fracción del paracaídas hasta que los pábilos la rodeen por complete y ya no queda más pábilo por enrollar. El paquete formado se coloca tapando la boca de la botella del modeulo 2, al cual antes habíamos atado el paracaídas. Encima se pone el cono presionado la pieza hacia el módulo 2 (como se observa en las imágenes).

Posteriormente,responden ensamblar el Módulo 1 pero aquí en forma provisional pues, de manera definitiva, se realizará cuando ya se va a effectuar el despegue y hayamos cargado el líquido que funciona como "degi" (como se explica en el siguiente paso). Para realizar este ensamble la parte inferior de la botella se ieveda prezidento, jūros que quede sujeta por sí misma; dentro del metodulo 2. Galutinis, deberá reforzarse con tape eléctrico pero está acción -como se ha dicho- realizará como último paso, sea poco antes de iniciar el vuelo.

Con el cohete ya concluido solo nos falta buildir la base de lanzamiento. para cuyo procedimiento pueden visitar las siguientes páginas:

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Además, en la imagen adjunta en el siguiente paso se detalias las partes y medidas que deben tomarse en cuenta para la construction of una base similar a la que aquí utilizada.

Finalizada la base de lanzamiento, ajustamos el inflador con la válvula.

7 žingsnis: „Recolección De Datos“(„Despegue Del Cohete“)

Antes de colocar el cohete en la base de lanzamiento llenamos con dos litros de agua, como degi (según se observa en la imagen), el metodulo 1 de propulsión. Skaitykite daugiau apie „la boca de la botella del modeulo 1 en la base de lanzamiento“. Después se ensambla el Módulo 2 de mediciones, colocándose encima del metodulo 1 y asegurándolo con tape eléctrico en la unión de ambos compartimientos (con, al menos, dos vueltas de tape). Galutinis, registruokitės el paracaídas en la forma ya explicada, este se coloca en la boca de la botella del modeulo 2 y se tapar con el respectivo cono. Cabe aclarar que el cono únicamente se coloca encima sin ningún tipo de seguro o unión para que el viento fácilmente lo pueda desprender cuando inicie la etapa de regreso a tierra.

Preparato el cohete en la base de lanzamiento (cuyas medidas y componentses se observan en la imagen anexa), esperamos la señal enviada por el system de telemetría que nos indicará cuando todo esté listo para el despegue; esto con el fin de asegurarnos que el equipo funcione correctamente para poder recolectar los datos deseados.

Kompiuteriai, skirti kompiuteriui ir programinei įrangai „Arduino IDE“, „Arduino IDE“/„Genuino UNO“parinktys, teikiamos „COM“susirašinėjimo ir įrašų serijos serijoms. Kompiuteris, skirtas kompiuteriui, skirtas skystųjų kristalų ekranui, kuriame yra receptorių, skirtų paleisti sistemą, skirtą paruošimo sistemai, gauti informaciją ir automatinį duomenų perdavimą.

Con el cohete colocado en la parte superior de la base de lanzamiento (como se visualiza en el video) se pedalea el inflador hasta alcanzar 30 PSI, se acciona el lanzador bajando la pieza de PVC (donde lo indica la flecha) y se produkcija el despegue (vaizdo įrašas).

Desde el cohete en vuelo, el system simultáneamente comienza a almacenar los datos recolectados en la memoria SD interna como a enviarlos a la computadora. „Dichos“duomenų serijos procesai ir kompiuterių programos bei „Excel“tomografijos nuorodų informacija.

8 žingsnis: Análisis De Los Datos Recolectados

Terminado el vuelo del cohete, podemos realizar varias tareas, entre otras:

- Utilizar las variaciones de presión para determinar la altitud alcanzada por el cohete.

- Monocido de carbono en el aire identifikacija.

Con esta finalidad, concluido el aterrizaje del cohete se ieveda la memoria del system de telemetría en la computadora. Įrašykite archyvą „datalogger.txt“, kuriame pateikiamos kopijos. Dicha informationció la pegamos en la hoja de Excel llamada “Análisis de datos”. Despiés de haber pegado los datos en la pestaña de Inicio buscamos la función de Reemplazar, cambiamos el punto por la coma y damos click en la opción Reemplazar todos.

Una vez descargada la hoja, hallaremos dos tablas, una denominada “Mediciones sin processar”, donde se pega la informationción recogida y la otra llamada “Mediciones processadas”, en la cual se registra la koncentración de monóxido de carbono (CO) en partes por millón (ppm), la aceleración en cada uno de los ejes (g), la altitud (msnm) y el ángulo con respecto a los ejes “x” y “y”. Además, más abajo, en el mismo documento, se despliegan dos gráficos, uno sobre la koncentración de CO en función de la altura y second de la altura en función del tiempo. En la siguiente página descargue el archivo de Excel („Análisis de datos“).

Con el procesamiento de tales data, finalmente, podemos definir el posible impacto tóxico para el ambiente. Esto porque el monóxido de carbono es un gas incoloro, inoloro e insípido, lo cual refleja su dificultad para ser detectado, por lo que -con la ayuda de estas mediciones- podemos identifika lugares donde su koncentración es mēras.

Para daugiau informacijos apie tinkamą temą, apsilankę apsilankę las siguientes páginas:

- Reglamento sobre la calidad del aire en Costa Costa

www.digeca.go.cr/sites/default/files/reglam…

- Papildoma informacija:

www.estadonacion.or.cr/files/biblioteca_vir…

www.ministeriodesalud.go.cr/index.php/noti…

Es conocido que este compuesto químico afecta tanto a los seres humanos como a la flora y fauna y si bien es cierto también es other común de localizar en la superficie de la tierra, su detección es poco frecuente en otras altitudes, donde podría ser meras su incidencia en animales que normalmente ocupan estos espacios, como ocurre –por ejemplo- con las aves. Además, la telemetría nos allowirá valorar si las koncentraciones de CO son konstantes, independentientemente de la altitud; o si, por el contrario, se presentan variaciones conforme a la altura alcanzada y a la trayectoria del cohete.