Arduino tolmu uuring: 8 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Mis tunne oleks elada Marsil? Kas õhk on hingav? Kas see on ohutu? Kui palju tolmu on? Kui sagedased on tormid? Kas olete kunagi mõelnud vastusele mõnele neist küsimustest?

Samm 1: Sissejuhatus

Meie nimed on Christian, Brianna ja Emma. Oleme oma füüsikatunnis oma aja jooksul käsitlenud paljusid teemasid. Oleme õppinud elektrit, erinevat tüüpi jõude, rakette, robootikat, programmeerimist, liikumist ja palju muud.

Meie eesmärk selle projekti jaoks on luua funktsionaalne CubeSat või miniatuurse satelliidi kosmoseuuringute jaoks, mis sisaldab programmeeritud tolmuandurit, et saada rohkem teavet tolmutormide kohta Marsil.

See CubeSat peab vastu pidama Marsi atmosfäärile. Selle vastupidavuse kontrollimiseks pidas see vastu raputustesti, et veenduda, kas CubeSat on piisavalt tugev.

Meie peamine piirang selle projekti jaoks oli CubeSati suuruse nõuded. Meil on palju tükke ja juhtmeid ning neid kõiki oli raske sisse mahutada. Teine piirang, mis meil oli, oli aeg. Meil oli palju komponente, näiteks CubeSati loomine, programmeerimine ja kodeerimine. Jätkake meie juhendamise lugemist, et rohkem teada saada!

Samm: materjalid

Arduino ja programmeerimise jaoks:

1. Tolmuandur

2. Arduino Uno

3. HDMI-juhe

4. 2 juhtmest

5. Pins

6. Arvuti programmeerimiseks

7. SD -kaart

8. SD -kaardi hoidja

9. SD-kaardi lugeja

10. Aku

11. Akukaabel

12. Leivalaud*

13. Kondensaator 470uF*

CubeSati jaoks:

12. Popsicle pulgad (vähemalt 120)

13. Kuumliimipüstol

14. Velcro

15. Dremeli tööriist

16. Liivapaber

Testimiseks:

17. Paberrätikud

18. Kohvifiltrid

20. Suur klaasimurdja

21. Kindad / ahjukindad

22. Tulemasin / tikud

Samm: vajalikud tööriistad ja ohutus

- Esimene tööriist, mida kasutasime, oli kuuma liimipüstol. Seda kasutati CubeSati ehitamisel meie popsikepulkade kleepimiseks. Olge väga ettevaatlik, et teie kätele ei satuks liimi ega puudutaks püstoli otsikut, kuna see on väga kuum.

- Kasutasime traatlõikurite abil ka auku CubeSati, et tolmuandur saaks andmeid koguda. See tööriist töötas hästi popsicle pulgadega ja seda oli lihtne kasutada. Selle tööriista kasutamisel olge ettevaatlik, et mitte sõrme pigistada ega muul viisil kärpida midagi, mida te ei mõtle.

- Teine tööriist, mida kasutasime, oli liivapaber. Pärast CubeSati augu lõikamist oli hädavajalik, et me teravate servade silume. See tööriist ei nõua mingeid erilisi ettevaatusabinõusid, kuid tekitab tõenäoliselt koristamiseks natuke segadust.

- Kasutasime ka Dremeli tööriista. Kasutasime seda CubeSati laiade nurkade kiireks lihvimiseks. Selle tööriista kasutamine nõuab äärmist ettevaatust ja on hädavajalik kanda kaitseprille. Lisaks tekitab see tolmu ja väikesi tükke, nii et puhastage kindlasti oma tööruum!

- Viimane tööriist, mida kasutasime, oli tulemasin. Kasutasime seda kohvifiltrite ja paberrätikute süütamiseks tulele, et tekitada tolmu ja suitsu meie Arduino jaoks. Selle tööriista kasutamisel siduge juuksed kindlasti tagasi, vältige lahtiste riiete kandmist ja kandke silmade kaitset. Veenduge, et hoiate leegil alati tihedalt silma peal, et leek püsiks suletud. Samuti oleks nutikas täiskasvanute või õpetajate järelevalve!

Samm: kuidas CubeSati üles ehitada

Cubesati ehitamiseks on vaja umbes 120 Popsicle pulka. Ülaltoodud video näitab, kuidas me virnastasime pulgad üksteise peale kuumalt liimides, et olla kindel, et need ei purune.

Kuubikul on 1 riiul ja ülaosa. Riiul ja ülaosa on vaid kuus kuumalt liimitud popsikupulka.

Altpoolt on aku ja SD -kaart takjakinnitusega. Riiuli peal on leivaplaat kinni takjakinnitusega ja Arduino asub leivaplaadi peal.

Tolmuanduri puhul lõigake traatlõikuritega auk Cubesati küljele, kuhu tolmuandur mahub. Tolmuanduri hoidmiseks kasutasime mõnda pardilinti.

Lõpuks kasutage Velcro abil ülaosa Cubesati külge kinnitamiseks.

Meie lõplikku disaini visandit näete ülal.

Samm: kuidas ühendada Arduino ja tolmuandur

1. Tolmukoguja ja arduino juhtmestamiseks
2. Võtke juhe ja ühendage see maandusnõelaga (GND) 5 -voldise abil.
3. Võtke nüüd selle juhtme teine ots ja ühendage see tolmuanduri musta juhtmega
4. Võtke teine juhe ja ühendage see 5 -voldise pistikuga
5. Võtke nüüd juhtme teine ots ja ühendage see tolmuanduri punase juhtmega
6. Seejärel võtke pliiatsid ja pange need digitaalsetesse tihvtidesse: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. Ühendage SININE juhe tihvtiga kell 13
8. Seejärel ühendage KOLLANE juhe tihvtiga kell 8

Tolmuanduri kood (kood saidilt

allikas

Samm: kuidas muuta Arduino ja tolmuandur kaasaskantavaks

Meie projekti jaoks vajasime viisi andmete kogumiseks, kui meie kuubik ja tolmuandur liiguvad. Otsustasime, et SD -kaart teeb selle triki. Siin on SD -kaardi juhtmestik ja kood.

SD -kaardi ühendamine vajadusel (*pange tähele, et juhtmete värvus muutus fotol ja lisatihvte pole vaja)

1. Tolmuanduris olev sinine juhe läheb leivalaua mis tahes kohta
2. SD -kaardilugeja (VCC) punane juhe läheb leivalaua sinise juhtmega samasse kohta
3. võtke nüüd lisatraat (fotol valge traat), ühendage see sinise ja punase juhtmega samasse ritta ja traadi teine ots ühendatakse Arduino GND -ga
4. Tolmuanduri oranž traat kinnitub A5 külge
5. Roheline juhe kinnitub digitaalsele tihvtile 7
6. SD -kaardi (CS) lilla traat kinnitub digipistiku 4 külge
7. SD -kaardi (MOSI) must traat kinnitub digitaalsele tihvtile 11
8. SD -kaardi (MISO) oranž juhe kinnitub digitaalse tihvtiga 12
9. SD -kaardi (SCK) sinine traat kinnitatakse digitaalse tihvtiga 13
10. SD -kaardi (GND) kollane juhe kinnitub maandusnõela (GND) külge
11. Pange kondensaator leivalauale
12. Punane juhe tolmuanduril kinnitub leivalaua külge samas reas kondensaatori lühikese jalaga.
13. Lõpuks võtke lisatraat (fotol punane) ja ühendage üks ots kondensaatori pika jalaga samas reas ja juhtme teine ots läheb 5 v juurde.

SD -kaardi ja tolmuanduri kood

7. samm: tulemused ja saadud õppetunnid

*Cubesati hindas ja kontrollis proua Wingfield (õpetaja)

Demensionid ja missa

Kaal: 2,91 kg. Laius: 110 mm. mõlemal küljel

Pikkus: 106 mm. mõlemal küljel

Esialgsed testid:

Lennutest- lõpetatud

Selle katse ajal püsis Cubesat taktis

Andur oli pool aega meie "Marsiga" silmitsi ja teisel poolel kõrval.

Vibratsioonitestid - lõpetatud

Tegime need vibratsioonitestid, et veenduda, et satelliit peab vastu stardikeskkonnale ja suudab ka pärast seda toimida.

Vibratsioonikatsete tulemused

0,12 sekundit loksutamise kohta

Periood- 2,13 sekundit tsükli kohta

Kõik elektripistikud olid ühendatud ja kinnitatud. Kuubik ei mahtunud kasti, seega kasutasime kuubiku kinnitamiseks linti. Nahavahendit ja liivapaberit kasutati Cubesati külgede lihvimiseks, et need kasti mahuksid, ja see lahendas probleemi.

Lõplikud lennutulemused

Sagedus- 0,47 tsüklit sekundis

Kiirus- 3,39 meetrit sekundis

Kiirendus- 9,99 m/s ^2

Tsentripetaalne jõud- 29,07 kg/s ^2

Nööri pikkus- 1,26 m.

Saime teada, et tolmuandur võttis tulekahju suitsu üles ja andis meile parimaid andmeid. Õppisime ka probleemide lahendamist

Selle projekti käigus saime kõik palju väärtuslikke õppetunde. Tõelised õppetunnid, mida õppisime, olid kõik läbi töötada, isegi kui seda on raske teha. Töötasime kuubiku ja tolmuanduriga. Lihtsam neist kahest oli cubesat, selle projekteerimine ja ehitamine paari päevaga. Kuubik oli tõesti hea disain, mida kasutati kõigi meie andurite hoidmiseks. Tolmuandurit ja Arduinot oli väga raske arvutada. Alguses kood ei töötanud, kuid kui saime koodi tööle, osutus juhtmestik valeks. Paar õpetajat tulid meile appi, et aidata mõlemal, et aidata meil andmeid leida. Elutunde õppides saime teada ka uusi asju kuubikute ja andurite kohta. Varem ei teadnud me, mis on kuubik, ega ka seda, kuidas andurid ja juhtmestik töötasid. Kogu selle projekti vältel sai Briannast juhtmestiku ja kodeerimise ekspert, samas kui Emma ja Christian muutusid hämmastavateks hooneteks, õppides ühtlasi uut teavet kodeerimise ja juhtmestiku kohta. Kokkuvõttes õppisime nii palju uusi asju ja lõbutsesime seda tehes. Tänan proua Wingfieldi selle projekti kavandamise eest ja õpetajana, kes armastab siiralt oma õpilastega õpetamist ja lõbutsemist.

8. samm: tolmuanduri andmed

Parempoolsel graafikul on andmed, mille tolmuandur sai. Graafik oleks pidanud välja nägema vasakpoolsel fotol.

Anduril oli probleeme suurte andmete kogumisega.

Kui kellelgi on rohkem teadmisi tolmuanduri ja õigete andmete hankimise kohta, palun kommenteerige seda praktilist teavet.