Badanie pyłu Arduino: 8 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Jak by to było żyć na Marsie? Czy powietrze nadaje się do oddychania? Czy to bezpieczne? Ile tam jest kurzu? Jak częste są burze? Czy kiedykolwiek zastanawiałeś się nad odpowiedzią na którekolwiek z tych pytań?

Krok 1: Wprowadzenie

Nasze imiona to Christian, Brianna i Emma. Podczas naszych zajęć z fizyki omówiliśmy wiele tematów. Poznaliśmy elektryczność, różne rodzaje sił, rakiety, robotykę, programowanie, ruch i wiele więcej.

Naszym celem w tym projekcie jest stworzenie funkcjonalnego CubeSata, czyli zminiaturyzowanego satelity do badań kosmicznych, zawierającego zaprogramowany czujnik pyłu, aby dowiedzieć się więcej o wzorcach burz pyłowych na Marsie.

Ten CubeSat musi być w stanie wytrzymać atmosferę Marsa. Aby przetestować jego wytrzymałość, przeszedł test wstrząsów, aby upewnić się, że CubeSat jest wystarczająco mocny.

Naszym głównym ograniczeniem w tym projekcie były wymagania dotyczące rozmiaru CubeSata. Mamy dużo kawałków i drutów i trudno było je wszystkie zmieścić w środku. Kolejnym ograniczeniem, jakie mieliśmy, był czas. Wprowadziliśmy wiele komponentów, takich jak budowa CubeSata, programowanie i kodowanie. Czytaj dalej nasze instrukcje, aby dowiedzieć się więcej!

Krok 2: Materiały

Dla Arduino i programowania:

1. Czujnik kurzu

2. Arduino Uno

3. Przewód HDMI

4. 2 przewody

5. Piny

6. Komputer do programowania

7. Karta SD

8. Uchwyt karty SD

9. Czytnik kart SD

10. Akumulator

11. Kabel baterii

12. Deska do chleba*

13. Kondensator 470uF*

Dla CubeSata:

12. Patyczki do lodów (co najmniej 120)

13. Pistolet do klejenia na gorąco

14. Rzep

15. Narzędzie Dremel

16. Papier ścierny

Dla testów:

17. Ręczniki papierowe

18. Filtry do kawy

20. Duży łamacz szkła

21. Rękawiczki / Rękawice kuchenne

22. Zapalniczka / Zapałki

Krok 3: Potrzebne i używane narzędzia oraz praktyki bezpieczeństwa

- Pierwszym narzędziem, którego użyliśmy, był pistolet do klejenia na gorąco. Służył do sklejania naszych patyczków do lodów podczas budowania naszego CubeSata. Uważaj, aby nie pobrudzić sobie rąk klejem ani nie dotknąć dyszy pistoletu, ponieważ będzie ona bardzo gorąca.

- Użyliśmy również przecinaków do drutu, aby wyciąć otwór w CubeSat, aby czujnik kurzu mógł zbierać dane. To narzędzie działało dobrze z patyczkami do lodów i było łatwe w użyciu. Podczas korzystania z tego narzędzia uważaj, aby nie uszczypnąć palca lub w inny sposób nie przyciąć czegoś, czego nie chcesz.

- Kolejnym narzędziem, którego używaliśmy, był papier ścierny. Po wycięciu dziury w CubeSat konieczne było wygładzenie ostrych krawędzi. To narzędzie nie wymaga żadnych specjalnych środków ostrożności, ale prawdopodobnie stworzy trochę bałaganu do posprzątania.

- Użyliśmy również narzędzia Dremel. Wykorzystaliśmy go do szybkiego zeszlifowania szerokich rogów CubeSata. Korzystanie z tego narzędzia wymaga szczególnej ostrożności i konieczne jest noszenie ochrony oczu. Spowoduje również bałagan z kurzu i małych kawałków, więc upewnij się, że posprzątasz swoje miejsce pracy!

- Ostatnim narzędziem, którego użyliśmy, była zapalniczka. Wykorzystaliśmy go do podpalenia filtrów do kawy i papierowych ręczników, aby wytworzyć kurz i dym dla naszego Arduino. Podczas korzystania z tego narzędzia pamiętaj, aby związać włosy z tyłu, unikać noszenia luźnych ubrań i nosić okulary ochronne. Upewnij się, że zawsze uważnie przyglądasz się płomieniowi, aby upewnić się, że jest on zamknięty. Ponadto mądrze byłoby mieć nadzór osoby dorosłej lub nauczyciela!

Krok 4: Jak zbudować CubeSata

Do zbudowania Cubesata potrzeba około 120 patyczków do lodów. Powyższy film pokazuje, jak układaliśmy patyki jeden na drugim, sklejając każdy patyczek na gorąco, aby upewnić się, że się nie złamią.

Kostka ma 1 półkę i blat. Półka i blat to tylko sześć patyczków do lodów sklejonych na gorąco.

Na dole bateria i karta SD są zapinane na rzep. Na górze półki płytka stykowa jest przytrzymywana za pomocą rzepa, a Arduino znajduje się na górze płytki stykowej.

W przypadku czujnika kurzu użyj przecinaków do drutu, aby wyciąć otwór w boku Cubesata, w który zmieści się czujnik kurzu. Użyliśmy taśmy gęsiej, aby utrzymać czujnik kurzu na miejscu.

Na koniec użyj rzepu, aby przymocować Top do Cubesata.

Możesz zobaczyć nasz ostateczny szkic projektu powyżej.

Krok 5: Jak podłączyć Arduino i czujnik kurzu?

1. Aby podłączyć odpylacz i arduino
2. Weź przewód i podłącz go do styku uziemienia (GND) za pomocą styku 5v.
3. Teraz weź drugi koniec tego przewodu i podłącz go do CZARNEGO przewodu na czujniku kurzu
4. Weź drugi przewód i podłącz go do pinu 5v
5. Teraz weź drugi koniec przewodu i podłącz go do CZERWONEGO przewodu na czujniku kurzu
6. Następnie weź pisaki i włóż je do pinów Digital: GND, 13, 12, ~11, ~10, ~9, 8
7. Podłącz NIEBIESKI przewód do bolca w 13
8. Następnie podłącz ŻÓŁTY przewód do bolca w miejscu 8

Kod czujnika kurzu (kod z

źródło

Krok 6: Jak sprawić, by Arduino i czujnik kurzu były przenośne?

W naszym projekcie potrzebowaliśmy sposobu na zbieranie danych, gdy nasz sześcian i czujnik kurzu są w ruchu. Zdecydowaliśmy, że wystarczy karta SD. Oto okablowanie i kod karty SD.

Jak podłączyć kartę SD w razie potrzeby (*zwróć uwagę, że kolory przewodów na zdjęciu zmieniły się i dodatkowe szpilki nie są potrzebne)

1. Niebieski przewód w czujniku kurzu idzie w dowolne miejsce na płytce do chleba
2. Czerwony przewód czytnika kart SD (VCC) biegnie w dowolnym miejscu w tym samym rzędzie, co niebieski przewód na płytce do chleba
3. teraz weź dodatkowy przewód (biały przewód na zdjęciu), podłącz go do tego samego rzędu, co przewody niebieski i czerwony, a drugi koniec przewodu podłącz do GND na Arduino
4. Pomarańczowy przewód czujnika kurzu łączy się z A5
5. Zielony przewód łączy się z cyfrowym pinem 7
6. Fioletowy przewód na karcie SD (CS) podłącza się do digitalpin 4
7. Czarny przewód na karcie SD (MOSI) łączy się z cyfrowym pinem 11
8. Pomarańczowy przewód na karcie SD (MISO) łączy się z cyfrowym pinem 12
9. Niebieski przewód na karcie SD (SCK) łączy się z cyfrowym pinem 13
10. Żółty przewód na karcie SD (GND) łączy się z kołkiem uziemiającym (GND)
11. Włóż kondensator do deski do krojenia chleba
12. Czerwony przewód czujnika kurzu jest przymocowany do płytki do krojenia chleba w tym samym rzędzie, co krótka noga kondensatora.
13. Na koniec weź dodatkowy przewód (czerwony na zdjęciu) i podłącz jeden koniec w tym samym rzędzie, co długa noga kondensatora, a drugi koniec przewodu przechodzi do 5V.

Kod karty SD i czujnika kurzu

Krok 7: Wyniki i wyciągnięte wnioski

*Cubesat został oceniony i sprawdzony przez Panią Wingfield (nauczyciel)

Wymiary i Msza

Masa: 2,91 kg. Szerokość: 110mm. po każdej stronie

Długość: 106 mm. po każdej stronie

Testy wstępne:

Test w locie - ukończony

Podczas tego testu Cubesat pozostał w nienaruszonym stanie

Sensor przez połowę czasu był skierowany w stronę naszego „Marsa”, a drugą połowę czasu w bok.

Testy wibracji - ukończone

Przeprowadziliśmy te testy wibracyjne, aby potwierdzić, że satelita może wytrzymać warunki startu i nadal będzie mógł dalej funkcjonować.

Wyniki badań wibracyjnych

.12 sekund na wstrząs

Okres-2,13 sekundy na cykl

Wszystkie złącza elektryczne pozostały podłączone i zabezpieczone. Sześcian nie był w stanie zmieścić się w pudełku, więc użyliśmy taśmy, aby przymocować sześcian. Narzędzie do skórowania i papier ścierny zostały użyte do zeszlifowania boków Cubesata, aby zmieściły się w pudełku i to rozwiązało problem.

Ostateczne wyniki lotu

Częstotliwość- 0,47 cykli na sekundę

Prędkość – 3,39 metra na sekundę

Przyspieszenie – 9,99 m/s ^2

Siła dośrodkowa – 29,07 kg/s ^2

Długość sznurka 1,26 m.

Dowiedzieliśmy się, że czujnik kurzu wychwycił dym powstały w wyniku pożaru i dał nam najlepsze dane. Nauczyliśmy się też, jak rozwiązywać problemy

W trakcie tego projektu wszyscy nauczyliśmy się wielu cennych lekcji. Lekcje z prawdziwego życia, których się nauczyliśmy, polegały na przepracowaniu wszystkiego, nawet jeśli jest to trudne. Pracowaliśmy z sześcianem i czujnikiem kurzu. Łatwiejszy z nich był sześcian, który zaprojektował i zbudował w kilka dni. Kostka kostkowa była naprawdę dobrą konstrukcją służącą do przechowywania wszystkich naszych czujników. Czujnik kurzu i Arduino były bardzo trudne do obliczenia. Początkowo kod nie działał, jednak gdy kod działał, okablowanie okazało się nieprawidłowe. Kilku nauczycieli przyszło nam na ratunek, aby pomóc nam w znalezieniu naszych danych. Ucząc się lekcji życia, dowiedzieliśmy się również nowych rzeczy o satelitach i czujnikach. Wcześniej nie wiedzieliśmy, co to jest cubesat, ani nie wiedzieliśmy, jak działają czujniki i okablowanie. Podczas tego projektu Brianna stała się ekspertem od okablowania i kodowania, podczas gdy Emma i Christian stali się niesamowitymi budynkami, jednocześnie zdobywając nowe informacje na temat kodowania i okablowania. W sumie nauczyliśmy się wielu nowych rzeczy i dobrze się przy tym bawiliśmy. Dziękuję pani Wingfield za zaprojektowanie tego projektu dla nas i bycie nauczycielem, który naprawdę kocha nauczanie i zabawę ze swoimi uczniami.

Krok 8: Dane czujnika kurzu

Wykres po prawej to dane otrzymane przez czujnik kurzu. Zdjęcie po lewej pokazuje, jak powinien wyglądać wykres.

Czujnik miał problemy ze zbieraniem świetnych danych.

Jeśli ktoś ma większą wiedzę na temat czujnika kurzu i sposobu uzyskania prawidłowych danych, proszę o komentarz na temat tego zrozumiałego.