Štúdia prachu Arduino: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Aké by to bolo žiť na Marse? Je vzduch priedušný? Je to bezpečné? Koľko je tam prachu? Ako často sú búrky? Zaujímala vás niekedy odpoveď na niektorú z týchto otázok?

Krok 1: Úvod

Voláme sa Christian, Brianna a Emma. Počas hodiny fyziky sme sa zaoberali mnohými témami. Naučili sme sa o elektrine, rôznych druhoch síl, raketách, robotike, programovaní, pohybe a oveľa viac.

Našim cieľom pre tento projekt je vytvoriť funkčný CubeSat alebo miniaturizovaný satelit pre vesmírny výskum, ktorý obsahuje naprogramovaný prachový senzor, aby sme sa dozvedeli viac o vzoroch prachových búrok na Marse.

Tento CubeSat musí byť schopný odolať atmosfére Marsu. Aby otestoval svoju trvanlivosť, prešiel testom otrasov, aby sa ubezpečil, že je CubeSat dostatočne pevný.

Našim hlavným obmedzením pre tento projekt boli požiadavky na veľkosť CubeSat. Máme veľa kúskov a drôtov a bolo ťažké ich všetky zmestiť dovnútra. Ďalším obmedzením, ktoré sme mali, bol čas. Mali sme začlenených mnoho komponentov, ako napríklad vytváranie CubeSat, programovanie a kódovanie. Pokračujte v čítaní nášho pokynu, aby ste sa dozvedeli viac!

Krok 2: Materiály

Pre Arduino a programovanie:

1. Senzor prachu

2. Arduino Uno

3. HDMI kábel

4. 2 Drôty

5. Piny

6. Počítač na programovanie

7. Karta SD

8. Držiak karty SD

9. Čítačka kariet SD

10. Batéria

11. Kábel batérie

12. Chlebová doska*

13. Kondenzátor 470uF*

Pre CubeSat:

12. Tyčinky z nanuku (najmenej 120)

13. Horúca lepiaca pištoľ

14. Suchý zips

15. Nástroj Dremel

16. Brúsny papier

Na testovanie:

17. Papierové utierky

18. Kávové filtre

20. Veľký sklenený rozbíjač

21. Rukavice / Rukavice

22. Zapaľovač / zápalky

Krok 3: Potrebné a používané nástroje a bezpečnostné postupy

- Prvý nástroj, ktorý sme použili, bola horúca lepiaca pištoľ. To bolo použité na prilepenie našich nanukov k sebe pri stavbe nášho CubeSat. Buďte veľmi opatrní, aby sa vám do rúk nedostalo žiadne lepidlo ani sa nedotkli trysky pištole, pretože bude veľmi horúca.

- Na rezanie otvoru v CubeSat sme použili aj nožnice na drôt, aby mohol prachový senzor zbierať údaje. Tento nástroj fungoval dobre s nanukami a bol ľahko použiteľný. Pri používaní tohto nástroja dávajte pozor, aby ste si nepricvikli prst alebo inak neostrihali niečo, čo nechcete.

- Ďalším nástrojom, ktorý sme použili, bol brúsny papier. Po vyrezaní otvoru v CubeSat bolo nevyhnutné, aby sme vyhladili ostré hrany. Tento nástroj nevyžaduje žiadne špeciálne bezpečnostné opatrenia, ale pravdepodobne vám spôsobí trochu neporiadku pri upratovaní.

- Použili sme aj nástroj Dremel. Rýchlo sme ním obrúsili široké rohy CubeSat. Používanie tohto nástroja vyžaduje mimoriadnu opatrnosť a je nevyhnutné, aby ste používali ochranu očí. Tiež to spôsobí neporiadok od prachu a malých kúskov, takže si vyčistite pracovný priestor!

- Konečný nástroj, ktorý sme použili, bol zapaľovač. Použili sme ho na zapálenie filtrov na kávu a papierových utierok, aby sme vytvorili prach a dym, ktoré naše Arduino vycíti. Pri používaní tohto nástroja si vlasy zopnite, vyhnite sa noseniu voľného oblečenia a používajte ochranu očí. Dbajte na to, aby ste vždy pozorne sledovali plameň, aby ste zaistili, že zostane uzavretý. Tiež by bolo múdre mať dohľad nad dospelými alebo učiteľmi!

Krok 4: Ako vytvoriť CubeSat

Na stavbu Cubesatu je potrebných asi 120 paličiek nanuku. Video vyššie ukazuje, ako sme palice naukladali na seba horúcim lepením, aby sa zaistilo, že sa nerozbijú.

Cubesat má 1 policu a vrch. Polička a vrch sú iba šesť nanukov za horúca zlepených dohromady.

V spodnej časti sú na suchý zips vložená batéria a karta SD. V hornej časti police je doštička držaná suchým zipsom a Arduino sedí na doske.

Pri prachovom senzore vyrežte nožmi na drôtik otvor na boku Cubesatu, do ktorého sa zmestí prachový senzor. Použili sme kačaciu pásku, aby držal snímač prachu na svojom mieste.

Nakoniec pomocou suchého zipsu pripevnite vrch na Cubesat.

Náš konečný náčrt dizajnu si môžete pozrieť vyššie.

Krok 5: Ako zapojiť snímač Arduino a prach

1. Na zapojenie zberača prachu a arduina
2. Vezmite drôt a zapojte ho do kolíka uzemnenia (GND) pomocou kolíka 5 V.
3. Teraz vezmite druhý koniec tohto drôtu a zapojte ho do ČIERNEHO drôtu na prachovom senzore
4. Vezmite druhý vodič a zapojte ho do 5V kolíka
5. Teraz vezmite druhý koniec drôtu a zapojte ho do ČERVENÉHO drôtu na prachovom senzore
6. Potom vezmite perá a vložte ich do digitálnych kolíkov: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. Zapojte MODRÝ vodič do kolíka na 13
8. Potom zapojte ŽLTÝ vodič do kolíka na 8

Kód pre snímač prachu (kód z

zdroj

Krok 6: Ako urobiť prenosný snímač Arduino a prach

Pre náš projekt sme potrebovali spôsob, ako zhromažďovať údaje, keď je náš cubesat a snímač prachu v pohybe. Rozhodli sme sa, že trik urobí karta SD. Tu je zapojenie a kód karty SD.

Ako prepojiť kartu SD v prípade potreby (*všimnite si, že zafarbenie vodičov sa na fotografii zmenilo a ďalšie kolíky nie sú potrebné)

1. Modrý drôt v senzore prachu prejde na akékoľvek miesto na doske na chlieb
2. Červený vodič na čítačke kariet SD (VCC) prechádza na akékoľvek miesto v rovnakom rade ako modrý drôt na doske s chlebom
3. teraz vezmite ďalší vodič (biely vodič na fotografii), zapojte ho do rovnakého radu ako modrý a červený vodič a druhý koniec drôtu zapojte do GND na Arduine
4. Oranžový vodič na senzore prachu sa pripája k A5
5. Zelený vodič sa pripája k digitálnemu kolíku 7
6. Fialový vodič na karte SD (CS) sa pripája k digitálnemu kolíku 4
7. Čierny vodič na karte SD (MOSI) sa pripája k digitálnemu kolíku 11
8. Oranžový vodič na karte SD (MISO) sa pripája k digitálnemu kolíku 12
9. Modrý vodič na karte SD (SCK) sa pripája k digitálnemu kolíku 13
10. Žltý vodič na karte SD (GND) sa pripája k uzemňovaciemu kolíku (GND)
11. Vložte kondenzátor do dosky na chlieb
12. Červený drôt na senzore prachu sa pripája k doske na chlieb v rovnakom rade ako krátka noha kondenzátora.
13. Nakoniec vezmite ďalší vodič (na fotografii červený) a zapojte jeden koniec do rovnakého radu ako dlhá noha kondenzátora a druhý koniec drôtu ide na 5 V.

Kód pre kartu SD a snímač prachu

Krok 7: Výsledky a získané ponaučenia

*Cubesat vyhodnotila a zaškrtla pani Wingfieldová (učiteľka)

Demenzie a omša

Hmotnosť: 2,91 kg Šírka: 110 mm. na každej strane

Dĺžka: 106 mm. na každej strane

Predbežné testy:

Letový test- dokončený

Počas tohto testu Cubesat zostal v takte

Senzor čelil nášmu „Marsu“polovicu času a druhú polovicu času bokom.

Vibračné testy - kompletné

Tieto vibračné testy sme urobili, aby sme zaistili dôveru, že satelit vydrží prostredie štartu a bude schopný fungovať aj potom.

Výsledky vibračných skúšok

0,12 sekundy za trepanie

Perióda- 2,13 sekundy na cyklus

Všetky elektrické konektory zostali zapojené a zaistené. Cubesat sa nezmestil do škatule, a tak sme ho zaistili páskou. Dermálny nástroj a brúsny papier boli použité na brúsenie bokov Cubesatu, aby sa zmestili do škatule, a tým bol problém vyriešený.

Konečné výsledky letu

Frekvencia- 0,47 cyklu za sekundu

Rýchlosť- 3,39 metra za sekundu

Zrýchlenie- 9,99 m/s ^2

Odstredivá sila- 29,07 kg/s ^2

Dĺžka šnúrky- 1,26 m.

Dozvedeli sme sa, že prachový senzor zachytil dym vytvorený ohňom a poskytol nám najlepšie údaje. Naučili sme sa aj riešenie problémov

Počas tohto projektu sme sa všetci naučili veľa cenných lekcií. Skutočné lekcie zo života sme sa naučili zvládnuť všetko, aj keď je ťažké to zvládnuť. Pracovali sme s cubesatom a prachovým senzorom. Najľahší z nich bol cubesat, ktorý bol navrhnutý a postavený za pár dní. Cubesat bol skutočne dobrý dizajn, ktorý držal všetky naše senzory. S prachovým senzorom a Arduinom sa veľmi ťažko počítalo. Kód spočiatku nefungoval, ale kým sme kód uviedli do prevádzky, zapojenie sa ukázalo ako nesprávne. Niekoľko učiteľov nám pomohlo s oboma, aby nám pomohli nájsť naše údaje. Naučením sa životných lekcií sme zistili aj nové veci o cubesatoch a senzoroch. Predtým sme nevedeli, čo je cubesat, ani sme nevedeli, ako fungujú senzory a káble. V rámci tohto projektu sa Brianna stala odborníčkou na zapojenie a kódovanie, zatiaľ čo Emma a Christian sa stali úžasnými budovami a zároveň sa dozvedeli aj nové informácie o kódovaní a zapojení. Celkovo sme sa naučili veľa nových vecí a bavili sme sa pri tom. Ďakujem pani Wingfieldovej za to, že sme pre nás navrhli tento projekt a že sme učiteľkou, ktorá skutočne miluje učenie a zábavu so svojimi študentmi.

Krok 8: Údaje senzora prachu

Graf vpravo sú údaje, ktoré prachový snímač prijal. Na fotografii vľavo je to, ako mal graf vyzerať.

Senzor mal problémy so zhromažďovaním veľkých údajov.

Ak má niekto ďalšie znalosti o prachovom senzore a o tom, ako získať správne údaje, prosím, vyjadrite sa k tomuto neporušiteľnému materiálu.