Studimi i pluhurit Arduino: 8 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:19

Si do të ishte të jetosh në Mars? A thith ajri? A eshte e sigurt? Sa pluhur ka? Sa të shpeshta janë stuhitë? A keni menduar ndonjëherë përgjigjen e ndonjë prej këtyre pyetjeve?

Hapi 1: Hyrje

Emrat tanë janë Christian, Brianna dhe Emma. Ne kemi mbuluar shumë tema gjatë kohës sonë në orën tonë të fizikës. Ne kemi mësuar rreth energjisë elektrike, llojeve të ndryshme të forcave, raketave, robotikës, programimit, lëvizjes dhe shumë më tepër.

Qëllimi ynë për këtë projekt është të krijojmë një CubeSat funksionale, ose një satelit të miniaturizuar për kërkime në hapësirë, që përmban një sensor pluhuri të programuar, në mënyrë që të mësojmë më shumë rreth modeleve të stuhisë së pluhurit në Mars.

Ky CubeSat duhet të jetë në gjendje t'i rezistojë atmosferës së Marsit. Për të provuar qëndrueshmërinë e tij, ai duroi një test dridhjeje për t'u siguruar që CubeSat është mjaft i fortë.

Kufizimi ynë kryesor për këtë projekt ishin kërkesat për madhësinë e CubeSat. Ne kemi shumë copa dhe tela, dhe ishte e vështirë t'i vendosnim të gjitha brenda. Një pengesë tjetër që kishim ishte koha. Ne kishim shumë përbërës të përfshirë, të tilla si ndërtimi i CubeSat, programimi dhe kodimi. Vazhdoni të lexoni Instructable tonë për të mësuar më shumë!

Hapi 2: Materialet

Për Arduino dhe Programim:

1. Sensori i pluhurit

2. Arduino Uno

3. Kordoni HDMI

4. 2 tela

5. Kunjat

6. Kompjuter për Programim

7. Kartë SD

8. Mbajtës i Kartës SD

9. Lexuesi i Kartave SD

10. Paketa e baterisë

11. Kabllo baterie

12. Tabela e bukës*

13. Kondensatori i 470uF*

Për CubeSat:

12. Shkopinj të vegjël (të paktën 120)

13. Armë me ngjitës të nxehtë

14. Velcro

15. Vegla Dremel

16. Letër zmerile

Për Testim:

17. Peshqir letre

18. Filtrat e kafesë

20. Thyerës i madh i qelqit

21. Doreza / dorashka në furrë

22. Çakmak / Ndeshje

Hapi 3: Mjetet e nevojshme dhe të përdorura dhe Praktikat e Sigurisë

- Mjeti i parë që përdorëm ishte një armë me zam të nxehtë. Ajo u përdor për të ngjitur shkopinjtë tanë të akullit gjatë ndërtimit të CubeSat tonë. Jini shumë të kujdesshëm që të mos merrni ndonjë zam në duart tuaja ose mos prekni grykën e armës, pasi do të jetë shumë e nxehtë.

- Ne gjithashtu përdorëm prerës teli për të prerë një vrimë në CubeSat, në mënyrë që sensori i pluhurit të mblidhte të dhëna. Ky mjet funksionoi mirë me shkopinjtë e akullit dhe ishte i lehtë për t’u përdorur. Kur përdorni këtë mjet, jini të kujdesshëm që të mos e kapni gishtin ose përndryshe të shkurtoni diçka për të cilën nuk keni ndërmend.

- Një mjet tjetër që përdorëm ishte letra zmerile. Pas prerjes së vrimës në CubeSat, ishte thelbësore që të zbusnim skajet e mprehta. Ky mjet nuk kërkon ndonjë masë paraprake të sigurisë, por ka të ngjarë të krijojë një rrëmujë për ju për t'u pastruar.

- Ne gjithashtu përdorëm një mjet Dremel. Ne e përdorëm atë për të fshirë shpejt qoshet e gjera të CubeSat. Përdorimi i këtij mjeti kërkon kujdes ekstrem, dhe është thelbësore të vishni mbrojtje për sytë. Gjithashtu, do të bëjë një rrëmujë pluhuri dhe copa të vogla, prandaj sigurohuni që të pastroni hapësirën tuaj të punës!

- Mjeti përfundimtar që përdorëm ishte një çakmak. Ne e përdorëm atë për të ndezur filtrat e kafesë dhe peshqirët e letrës në zjarr, për të krijuar pluhur dhe tym që Arduino -ja jonë të ndiejë. Ndërsa përdorni këtë mjet, sigurohuni që të lidhni flokët mbrapa, të shmangni veshjen e rrobave të lirshme dhe të vishni mbrojtës për sytë. Sigurohuni që gjithmonë të mbani një sy të ngushtë në flakë për të siguruar që ajo të qëndrojë e kontrolluar. Gjithashtu, do të ishte e zgjuar të kishit mbikëqyrje të të rriturve ose mësuesve!

Hapi 4: Si të ndërtoni një CubeSat

Rreth 120 shkopinj Popsicle nevojiten për të ndërtuar Cubesat. Videoja e mësipërme demonstron se si i vendosëm shkopinjtë njëri mbi tjetrin duke ngjitur nxehtë çdo shkop për t'u siguruar që nuk do të prishen..

Kubeta ka 1 raft dhe një majë. Rafti dhe pjesa e sipërme janë vetëm gjashtë shkopinj të akullit të ngjitur së bashku.

Në pjesën e poshtme bateria dhe karta SD janë Velcro. Në krye të raftit bordi i bukës mbahet nga Velcro dhe Arduino ulet në majë të pjatës.

Për sensorin e Pluhurit, përdorni prerëset e telave për të prerë një vrimë në anën e Cubesat që sensori i pluhurit të futet. Ne përdorëm disa shirita për të mbajtur sensorin e Pluhurit në vend.

Së fundmi përdorni Velcro për të siguruar pjesën e sipërme në Cubesat.

Ju mund ta shihni skicën tonë përfundimtare të dizajnit më lart.

Hapi 5: Si të lidhni një sensor Arduino dhe pluhuri

1. Për të lidhur telat e grumbulluesit të pluhurit dhe arduino
2. Merrni një tel dhe futeni në kunjin e tokëzimit (GND) nga kunja 5v.
3. Tani merrni skajin tjetër të atij teli dhe futeni në tela ZI në sensorin e pluhurit
4. Merrni telin tjetër dhe futeni në kunjin 5v
5. Tani merrni skajin tjetër të telit dhe futeni në tela KUQ në sensorin e pluhurit
6. Më pas merrni stilolapsat dhe vendosini në kunjat dixhitale: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. Lidheni tela BLUE në kunj në 13
8. Pastaj futni tela YELLOW në kunj në 8

Kodi për sensorin e pluhurit (kodi nga

burimi

Hapi 6: Si ta bëni Arduino dhe sensorin e pluhurit të lëvizshëm

Për projektin tonë ne kishim nevojë për një mënyrë për të mbledhur të dhëna kur kubja jonë dhe sensori i pluhurit kur ishim në lëvizje. Ne vendosëm që një kartë SD do të bënte mashtrimin. Këtu keni instalime elektrike dhe kodin e kartës SD.

Si të lidhni një kartë SD nëse është e nevojshme (*vini re se ngjyrosja e telave ka ndryshuar në foto dhe kunjat shtesë nuk janë të nevojshme)

1. Teli blu në sensorin e pluhurit shkon në çdo vend në tabelën e bukës
2. Teli i kuq në lexuesin e kartave SD (VCC) shkon në çdo vend në të njëjtën rresht si tela blu në tabelën e bukës
3. tani merrni një tel shtesë (tela të bardhë në foto), futeni atë në të njëjtën rresht me telat blu dhe të kuq dhe skaji tjetër i telit futet në GND në Arduino
4. Teli portokalli në sensorin e pluhurit i bashkëngjitet A5
5. Teli jeshil i bashkëngjitet pinit dixhital 7
6. Teli i purpurt në kartën SD (CS) i bashkëngjitet pinp digital 4
7. Teli i zi në kartën SD (MOSI) i bashkëngjitet pinit dixhital 11
8. Teli portokalli në kartën SD (MISO) i bashkëngjitet pinit digjital 12
9. Teli blu në kartën SD (SCK) i bashkëngjitet pinit digjital 13
10. Teli i verdhë në kartën SD (GND) ngjitet në një kunj terreni (GND)
11. Vendoseni kondensatorin në tabelën e bukës
12. Teli i kuq në sensorin e pluhurit ngjitet në tabelën e bukës në të njëjtën rresht me këmbën e shkurtër të kondensatorit.
13. Më në fund merrni një tel shtesë (e kuqe në foto) dhe lidhni njërin skaj në të njëjtën rresht me këmbën e gjatë të kondensatorit dhe skaji tjetër i telit shkon në 5v.

Kodi për kartën SD dhe sensorin e pluhurit

Hapi 7: Rezultatet dhe mësimet e nxjerra

*Cubesat u vlerësua dhe u kontrollua nga zonja Wingfield (mësuese)

Demensionet dhe Masa

Masa: 2.91 kg. Gjerësia: 110 mm. në secilën anë

Gjatësia: 106 mm. në secilën anë

Testet paraprake:

Testi i Fluturimit- I Plotë

Gjatë këtij testi Cubesat qëndroi në takt

Sensori u përball me "Marsin" tonë për gjysmën e kohës dhe mënyrat anësore gjysmën tjetër të kohës.

Testet e dridhjeve - të plota

Ne i bëmë këto teste dridhjeje për të krijuar besimin se sateliti mund të përballojë mjedisin e lëshimit dhe ende të jetë në gjendje të funksionojë pas.

Rezultatet e testeve të dridhjeve

.12 sekonda për shkundje

Periudha- 2.13 sekonda për cikël

Të gjithë lidhësit elektrikë mbetën të lidhur dhe të siguruar. Kubi nuk ishte në gjendje të futet në kuti, kështu që ne përdorëm kasetë për të siguruar kubetin poshtë. Mjeti dermal dhe letra e rërës u përdorën për të lëmuar anët e Cubesat për t'u përshtatur në kuti dhe kjo e rregulloi problemin.

Rezultatet përfundimtare të fluturimit

Frekuenca- 0.47 cikle në sekondë

Shpejtësia- 3.39 metra në sekondë

Përshpejtimi- 9.99 m/s ^2

Forca Centripetale- 29.07 kg/s ^2

Gjatësia e vargut- 1.26 m.

Mësuam se sensori i pluhurit mori tymin e bërë nga zjarri dhe na dha të dhënat më të mira. Ne gjithashtu mësuam se si të zgjidhim problemet

Gjatë gjithë këtij projekti, të gjithë kemi mësuar shumë mësime të vlefshme. Mësimet e jetës reale që mësuam ishte të zgjidhnim gjithçka, edhe nëse është e vështirë për t'u bërë. Ne kemi punuar me një kube dhe një sensor pluhuri. Më e lehtë nga të dy ishte cubesat, duke e projektuar dhe ndërtuar në dy ditë. Kubi ishte një dizajn vërtet i mirë i përdorur për të mbajtur të gjithë sensorët tanë. Sensori i pluhurit dhe Arduino ishte shumë i vështirë për t’u llogaritur. Në fillim, kodi nuk po funksiononte, megjithatë, ndërsa ne e punonim kodin, instalimet elektrike doli të ishin të pasakta. Një çift mësuesish na erdhën në ndihmë për të ndihmuar me të dy ata që na ndihmojnë të gjejmë të dhënat tona. Me mësimin e mësimeve të jetës, ne gjithashtu zbuluam gjëra të reja në lidhje me kubet dhe sensorët. Më parë, ne nuk e dinim se çfarë ishte një cubesat, as nuk e dinim se si funksiononin sensorët dhe instalimet elektrike. Gjatë gjithë këtij projekti, Brianna u bë një eksperte me instalime elektrike dhe kodim, ndërsa Ema dhe Christian u bënë ndërtesa të mahnitshme, ndërsa mësuan gjithashtu informacione të reja në lidhje me kodimin dhe instalimet elektrike gjithashtu. Në përgjithësi, ne mësuam kaq shumë gjëra të reja dhe u argëtuam ndërsa e bënim atë. Faleminderit zonjës Wingfield për hartimin e këtij projekti për ne dhe për të qenë një mësuese që vërtet e do mësimin dhe argëtimin me studentët e saj.

Hapi 8: Të dhënat e sensorit të pluhurit

Grafiku në të djathtë janë të dhënat që ka marrë sensori i pluhurit. Fotografia në të majtë është ajo që grafiku duhet të dukej.

Sensori kishte probleme në mbledhjen e të dhënave të shkëlqyera.

Nëse dikush ka më shumë njohuri për sensorin e pluhurit dhe si të marrë të dhënat e duhura, ju lutemi komentoni në lidhje me këtë të ndreqshëm.