Arduino studija prašine: 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Kako bi bilo živjeti na Marsu? Da li zrak može disati? Je li sigurno? Koliko ima prašine? Koliko su oluje česte? Jeste li se ikada zapitali odgovor na bilo koje od ovih pitanja?

Korak 1: Uvod

Naša imena su Christian, Brianna i Emma. Tokom našeg časa na satu fizike obrađivali smo mnoge teme. Naučili smo o električnoj energiji, različitim vrstama sila, raketama, robotici, programiranju, kretanju i još mnogo toga.

Naš cilj za ovaj projekt je stvoriti funkcionalan CubeSat ili minijaturizirani satelit za svemirska istraživanja, koji sadrži programirani senzor prašine, kako bismo saznali više o obrascima olujne prašine na Marsu.

Ovaj CubeSat mora biti u stanju izdržati atmosferu Marsa. Kako bi provjerio izdržljivost, izdržao je test protresanja kako bi se uvjerio da je CubeSat dovoljno jak.

Naše glavno ograničenje za ovaj projekt bili su zahtjevi veličine CubeSat -a. Imamo puno komada i žica i bilo ih je teško sve ugraditi unutra. Još jedno ograničenje koje smo imali je vrijeme. Imali smo ugrađene mnoge komponente, poput izgradnje CubeSat -a, programiranja i kodiranja. Nastavite čitati naš Instructable da biste saznali više!

Korak 2: Materijali

Za Arduino i programiranje:

1. Senzor prašine

2. Arduino Uno

3. HDMI kabel

4. 2 žice

5. Igle

6. Računar za programiranje

7. SD kartica

8. Držač SD kartice

9. Čitač SD kartica

10. Baterija

11. Kabel baterije

12. Ploča za hleb*

13. Kondenzator od 470uF*

Za CubeSat:

12. Štapići od slatkiša (najmanje 120)

13. Pištolj za vruće ljepilo

14. Čičak

15. Dremel alat

16. Brusni papir

Za testiranje:

17. Papirni ručnici

18. Filteri za kafu

20. Veliki razbijač stakla

21. Rukavice / rukavice za pećnicu

22. Upaljač / šibice

Korak 3: Potrebni i korišteni alati i sigurnosne prakse

- Prvi alat koji smo koristili bio je pištolj za vruće ljepilo. Koristilo se za lijepljenje naših štapića za sladoled tokom izgradnje našeg CubeSat -a. Budite vrlo oprezni da ne dobijete ljepilo na rukama ili dodirnete mlaznicu pištolja jer će biti jako vruće.

- Također smo rezačima žice izrezali rupu u CubeSat -u, kako bi senzor za prašinu mogao prikupljati podatke. Ovaj alat je dobro funkcionirao sa štapićima za sladoled i bio je jednostavan za upotrebu. Kad koristite ovaj alat, budite oprezni da ne prikliještite prst ili na drugi način odrežete nešto što ne namjeravate.

- Još jedan alat koji smo koristili bio je brusni papir. Nakon izrezivanja rupe u CubeSat -u, bilo je bitno da izravnamo oštre rubove. Ovaj alat ne zahtijeva posebne sigurnosne mjere opreza, ali će vam vjerojatno stvoriti malo nereda za čišćenje.

- Koristili smo i alat Dremel. Koristili smo ga za brzo brušenje širokih uglova CubeSat -a. Korištenje ovog alata zahtijeva izniman oprez, a važno je da nosite zaštitu za oči. Također, stvorit će nered od prašine i malih komada, pa počistite svoj radni prostor!

- Poslednji alat koji smo koristili bio je upaljač. Koristili smo ga za paljenje filtera za kavu i papirnih ubrusa, kako bismo stvorili prašinu i dim kako bi naš Arduino osjetio. Dok koristite ovaj alat, obavezno zavežite kosu, izbjegavajte nošenje široke odjeće i zaštitite oči. Pazite da uvijek pažljivo pratite plamen kako biste bili sigurni da ostaje u zatvorenom prostoru. Takođe, bilo bi pametno imati nadzor odraslih ili nastavnika!

Korak 4: Kako izgraditi CubeSat

Za izradu Cubesat -a potrebno je oko 120 štapića za sladoled. Gornji video prikazuje kako smo slagali štapiće jedan na drugi vrućim lijepljenjem svakog štapa kako bismo bili sigurni da se neće slomiti.

Kockasti komad ima 1 policu i vrh. Police i vrh su samo šest štapića od slatkiša vruće zalijepljenih zajedno.

Na dnu su baterija i SD kartica pričvršćene čičkom. Na vrhu police ploču za držanje drži čičak traka, a Arduino sjedi na vrhu ploče.

Za senzor prašine, rezačima žice izrežite rupu sa strane Cubesat -a u koju se može uklopiti senzor za prašinu. Koristili smo patkinu traku da držimo senzor za prašinu na mjestu.

Na kraju, pomoću čičak trake pričvrstite vrh na Cubesat.

Gore možete vidjeti našu konačnu skicu dizajna.

Korak 5: Kako spojiti Arduino senzor i prašinu

1. Za ožičenje sakupljača prašine i arduina
2. Uzmite žicu i utaknite je u pin za uzemljenje (GND) pomoću igle 5v.
3. Sada uzmite drugi kraj te žice i uključite je u CRNU žicu na senzoru za prašinu
4. Uzmite drugu žicu i spojite je na 5v pin
5. Sada uzmite drugi kraj žice i uključite ga u CRVENU žicu na senzoru za prašinu
6. Zatim uzmite olovke i stavite ih u digitalne igle: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. Uključite PLAVU žicu u iglu na 13
8. Zatim utaknite ŽUTU žicu u iglu na 8

Kôd za senzor prašine (kod sa

izvor

Korak 6: Kako Arduino i senzor prašine učiniti prenosivim

Za naš projekt trebao nam je način prikupljanja podataka kada je naš kubat i senzor prašine u pokretu. Odlučili smo da će SD kartica uspjeti. Evo ožičenja i koda SD kartice.

Kako spojiti SD karticu ako je potrebno (*imajte na umu da se boja žica promijenila na fotografiji i da dodatne iglice nisu potrebne)

1. Plava žica u senzoru za prašinu ide na bilo koje mjesto na ploči za kruh
2. Crvena žica na čitaču SD kartica (VCC) ide bilo gdje u istom redu kao i plava žica na ploči za kruh
3. sada uzmite dodatnu žicu (bijela žica na fotografiji), uključite je u isti red s plavom i crvenom žicom, a drugi kraj žice priključuje se u GND na Arduinu
4. Narančasta žica na senzoru prašine pričvršćuje se na A5
5. Zelena žica se pričvršćuje na digitalni pin 7
6. Ljubičasta žica na SD kartici (CS) priključuje se na digitalni pin 4
7. Crna žica na SD kartici (MOSI) priključuje se na digitalni pin 11
8. Narančasta žica na SD kartici (MISO) priključuje se na digitalni pin 12
9. Plava žica na SD kartici (SCK) pričvršćuje se na digitalni pin 13
10. Žuta žica na SD kartici (GND) pričvršćuje se na pin za uzemljenje (GND)
11. Stavite kondenzator u ploču za kruh
12. Crvena žica na senzoru za prašinu pričvršćuje se na ploču za kruh u istom redu s kratkom nogom kondenzatora.
13. Na kraju uzmite dodatnu žicu (crvena na fotografiji) i jedan kraj priključite u isti red s dugim krakom kondenzatora, a drugi kraj žice ide na 5v.

Kôd za SD karticu i senzor za prašinu

Korak 7: Rezultati i naučene lekcije

*Cubesat je ocijenila i provjerila gospođa Wingfield (učiteljica)

Dimenzije i masa

Težina: 2,91 kg. Širina: 110 mm. sa svake strane

Dužina: 106 mm. sa svake strane

Preliminarni testovi:

Test leta- završeno

Tokom ovog testa Cubesat je ostao u taktu

Senzor se pola vremena suočavao s našim "Marsom", a drugu polovicu puta sa strane.

Ispitivanja vibracija - potpuna

Napravili smo ove testove vibracija kako bismo utvrdili da satelit može izdržati okruženje lansiranja i da će i dalje moći funkcionirati.

Rezultati ispitivanja vibracija

.12 sekundi po tresenju

Period- 2,13 sekundi po ciklusu

Svi električni konektori ostali su povezani i osigurani. Kocka nije mogla stati u kutiju, pa smo koristili traku za pričvršćivanje kocke. Dermalni alat i brusni papir korišteni su za brušenje stranica Cubesata kako bi stali u kutiju i to je riješilo problem.

Konačni rezultati leta

Učestalost- 0,47 ciklusa u sekundi

Brzina- 3,39 metara u sekundi

Ubrzanje- 9,99 m/s ^2

Centripetalna sila- 29,07 kg/s ^2

Dužina žice 1,26 m.

Saznali smo da je senzor za prašinu pokupio dim nastao vatrom i dao nam najbolje podatke. Naučili smo i kako riješiti problem

Tokom ovog projekta svi smo naučili mnoge vrijedne lekcije. Lekcije iz stvarnog života koje smo naučili bile su raditi kroz sve, čak i ako to postane teško. Radili smo sa kockastim senzorom i senzorom za prašinu. Lakši od ova dva bila je kocka, projektiranje i izgradnja za nekoliko dana. Cubesat je bio zaista dobar dizajn koji je koristio za držanje svih naših senzora. S senzorom prašine i Arduinom bilo je jako teško izračunati. U početku kôd nije radio, međutim, dok smo mi radili, pokazalo se da ožičenje nije ispravno. Nekoliko nastavnika nam je priskočilo u pomoć kako bi nam pomogli u pronalaženju naših podataka. Učeći životne lekcije, saznali smo i nove stvari o kockama i senzorima. Ranije nismo znali šta je kubat, niti smo znali kako senzori i ožičenje rade. Tokom ovog projekta, Brianna je postala stručnjak za ožičenje i kodiranje, dok su Emma i Christian postale nevjerojatne zgrade, dok su također učile nove informacije o kodiranju i ožičenju. Sve u svemu, naučili smo toliko novih stvari i zabavili se dok smo to radili. Hvala gospođi Wingfield što je osmislila ovaj projekat za nas i što je učiteljica koja iskreno voli podučavanje i zabavu sa svojim učenicima.

Korak 8: Podaci senzora za prašinu

Grafikon s desne strane je podatak koji je senzor prašine primio. Grafikon je trebao izgledati na fotografiji s lijeve strane.

Senzor je imao problema pri prikupljanju sjajnih podataka.

Ako neko ima više znanja o senzoru za prašinu i kako doći do odgovarajućih podataka, molimo vas da prokomentirate ovu intestruktubilnu.