Najlepszy rejestrator danych meteorologicznych z balonów na dużych wysokościach: 9 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Rejestruj dane z balonów pogodowych na dużej wysokości za pomocą najlepszego rejestratora danych z balonów pogodowych na dużej wysokości.

Balon pogodowy na dużej wysokości, znany również jako balon na dużej wysokości lub HAB, to ogromny balon wypełniony helem. Te balony są platformą umożliwiającą eksperymenty, zbieracze danych lub praktycznie wszystko, aby udać się w bliski kosmos. Balony często osiągają wysokość 80 000 stóp, a niektóre przekraczają 100 000 stóp. Hab zazwyczaj ma ładunek zawierający spadochron, reflektor radarowy i paczkę. Przesyłka zazwyczaj zawiera kamerę i urządzenie GPS służące do śledzenia i odzyskiwania balonu.

Gdy balon nabiera wysokości, ciśnienie spada. Przy mniejszym ciśnieniu na zewnątrz balon rozszerza się, aż w końcu staje się tak duży, że pęka! Spadochron następnie zwraca ładunek z powrotem na ziemię, często wiele mil od miejsca wystrzelenia balonu.

Moja szkoła regularnie używa tych balonów, aby nagrać film przedstawiający krzywiznę ziemi. Przy ekstremalnych zmianach temperatury i ciśnienia, dużej ilości promieniowania i prędkości wiatru, z tych lotów można przechwycić wiele interesujących danych.

Projekt ten rozpoczął się cztery lata temu sokratycznym seminarium o kosmosie. Seminarium było inspiracją. Moi rówieśnicy zdecydowali, że chcą dotrzeć w kosmos. Dotknij nietykalnego. Zdecydowali, że sposobem na dotarcie w kosmos będzie balony pogodowe. Przeskocz cztery lata później i wypuściliśmy 16 balonów. Odzyskano 15, co jest bardzo imponującym rekordem w odzyskiwaniu balonów meteorologicznych. W tym roku zacząłem naukę w liceum i dołączyłem do zespołu wypuszczania balonów meteorologicznych. Kiedy zdałem sobie sprawę, że żadne dane nie są rejestrowane, postanowiłem to zmienić. Moim pierwszym rejestratorem danych był Najłatwiejszy Arduino High Altitude Balloon Data Logger. Ta nowa wersja przechwytuje więcej danych, dzięki czemu zyskuje tytuł ultimate. Dzięki temu wysokość, temperatura, prędkość wiatru, prędkość wznoszenia i opadania, szerokość i długość geograficzna, czas i data są rejestrowane i przechowywane na karcie microSD. Ta wersja wykorzystuje również deskę perforowaną, aby zwiększyć trwałość i zmniejszyć ryzyko. Konstrukcja jest tak zaprojektowana, aby Arduino Nano można było podłączyć na górze. Dane zebrane z tego rejestratora pozwalają nam, studentom, dotknąć granicy kosmosu. Możemy dotknąć nietykalnego!

Ten nowy rejestrator danych zapewnia więcej danych niż większość rejestratorów balonowych, które można kupić. Można go również zbudować za mniej niż 80 USD, podczas gdy kupiony w sklepie kosztuje ponad 200 USD. Zacznijmy!

Krok 1: Części, programy, narzędzia i biblioteki

Części

Arduino - A Nano jest najlepsze, ponieważ można je zatrzasnąć na górze. Użyłem również Arduino Uno z dołączonymi przewodami

Radziłbym użyć oryginalnego Arduino, ponieważ wiele klonów może nie działać w niskich temperaturach, na jakie narażony jest rejestrator danych. Najniższa temperatura zarejestrowana podczas naszego lotu wynosiła -58 Fahrenheita. Przy odpowiedniej ochronie przed warunkami atmosferycznymi i ogrzewaczach do rąk klon może działać.

5–22 USD (w zależności od jakości)

store.arduino.cc/usa/arduino-nano

Jednostka GPS - zapewnia dane o godzinie, dacie, wysokości, zejściu, wzniesieniu i prędkości wiatru

Gorąco polecam tę jednostkę. Większość urządzeń GPS nie działa powyżej 60 000 stóp. Ponieważ balony na dużej wysokości wznoszą się wyżej, te nie działają. W trybie lotu urządzenie działa do 160 000 stóp.

store.uputronics.com/?route=product/product&product_id=72

$30

Rejestrator danych MicroSD - Zawiera kartę MicroSD i pozwala nam przechowywać gromadzone dane

Na rynku jest ich wiele i na pewno kilka tańszych. Poszedłem z tym, ponieważ jest lekki, Sparkfun ma świetną dokumentację i jest bardzo łatwy w użyciu. Po podłączeniu do pinów 0 i 1, funkcja Serial.print zapisuje do niego. To jest takie proste!

www.sparkfun.com/products/13712

$15

Czujnik temperatury - używam jednego, aby zapewnić temperaturę na zewnątrz, ale można łatwo dodać dodatkowy, aby zapewnić temperaturę z wnętrza ładunku

Użyłem czujnika temperatury tmp36. Ten czujnik analogowy działa bez polecenia opóźnienia. Jednostka GPS nie może pracować z opóźnieniami, dlatego ten czujnik jest idealny. Nie wspominając o tym, że jest tani jak barszcz i wymaga tylko jednego pinu analogowego. Działa również przy napięciu 3,3 V, na którym działa cały obwód. Ten składnik jest w zasadzie idealnie dopasowany!

www.sparkfun.com/products/10988?_ga=2.172610019.1551218892.1497109594-2088877195.1494480624

$1.50

Rezystory 1k (2x) - są używane do linii odbiorczych rejestratora danych GPS i MicroSD

Arduino dostarcza do tych pinów 5 woltów. Rezystor 1k obniża napięcie do bezpiecznego poziomu dla tych jednostek.

www.ebay.com/p/?iid=171673253642&lpid=82&&&ul_noapp=true&chn=ps

75¢

LED - miga za każdym razem, gdy zbierane są dane (opcjonalnie)

Arduino i MicroSd również migają za każdym razem, gdy zbierane są dane. To jednak czyni to bardziej oczywistym. Przewody na tym również można by przedłużyć, aby dioda wystawała. Służy to do zapewnienia rejestrowania danych.

www.ebay.com/itm/200-pcs-3mm-5mm-LED-Light-White-Yellow-Red-Green-Asortyment-Kit-dla-Arduino-/222107543639

1¢

Perf Board - Pozwala to na bardziej trwały obwód i zmniejsza ryzyko, ponieważ przewody nie mogą spaść. Zamiast tego można użyć płytki stykowej lub płytki drukowanej

www.amazon.com/dp/B01N3161JP?psc=1

50¢

Złącze baterii - podczas moich startów używam baterii 9V. To łączy baterię z obwodem. Przylutowałem do nich złącze przewodów połączeniowych, aby zapewnić łatwiejsze połączenie

www.amazon.com/Battery-Connector-Plastic-A…

70¢

Mikroprzełącznik - używam go do włączania urządzenia. Pozwala mi to utrzymać baterię podłączoną przy jednoczesnym wyłączeniu systemu (opcjonalnie)

Uratowałem moją z księżycowej lampy. Każdy mikroprzełącznik będzie działał.

MicroSwitchLink

20¢

Nagłówki męskie i żeńskie - użyj ich, aby umożliwić odłączanie elementów, takich jak GPS i Arduino, od obwodu. (Zalecana)

www.ebay.com/itm/50x-40-Pin-Male-Header-0-1-2-54mm-Tin-Square-Breadboard-Headers-Strip-USA-/150838019293?hash=item231ea584dd:m:mXokS4Rsf4dLAyh0G8C5RFw

$1

Karta MicroSD - polecam kartę 4-16 GB. Dzienniki nie zajmują dużo miejsca

Mój rejestrator danych działał od 6:30 do 13:30 i zajmował tylko 88 kilobajtów miejsca. To mniej niż 1/10 megabajta.

www.amazon.com/gp/product/B004ZIENBA/ref=oh_aui_detailpage_o09_s00?ie=UTF8&psc=1

$7

Źródło zasilania - przestrzeń jest zimna, więc płynne baterie zamarzają. Oznacza to brak baterii alkalicznych. Baterie litowe działają świetnie! Użyłem baterii 9v

www.amazon.com/Odec-9V-Rechargeable-Batter…

$1

Całkowity koszt wynosi 79,66 USD! Komercyjne rejestratory kosztują około 250 USD, więc uznaj to za 68% zniżki. Prawdopodobnie masz również wiele z tych elementów, takich jak Arduino, karta SD itp., Które obniżają koszty. Przejdźmy do budowania

Programy

Jedynym potrzebnym programem jest Arduino IDE. Jest to natywny język Arduino i służy do przesyłania kodu, pisania kodu i testowania. Oprogramowanie można pobrać bezpłatnie tutaj:

Biblioteki

W tym szkicu używamy dwóch bibliotek. Biblioteka NeoGPS służy do interakcji z urządzeniem GPS. Biblioteka szeregowa oprogramowania umożliwia komunikację szeregową na dodatkowych pinach. Łączymy się zarówno z rejestratorem danych GPS, jak i MicroSd za pomocą komunikacji szeregowej.

NeoGPS

SoftwareSerial - można użyć dowolnej biblioteki szeregowej oprogramowania. Miałem już ten pobrany, więc go użyłem.

Potrzebujesz pomocy przy instalacji biblioteki? Przeczytaj to:

Narzędzia

Lutownica - nagłówki będą musiały być przymocowane do wielu elementów, a lutownica służy do mocowania elementów do płyty perforowanej i tworzenia ścieżek.

Lut - Używany w połączeniu z lutownicą.

Krok 2: Łączenie obwodu

Będziesz musiał przylutować nagłówki do kilku komponentów. Dowiedz się, jak to zrobić tutaj:

Postępuj zgodnie ze schematem płytki prototypowej lub płytki perf powyżej. Nie podłączaj uziemienia czujnika temperatury do uziemienia rejestratora danych GPS lub microSD, ponieważ zniszczy to dane dotyczące temperatury. Jeśli używasz deski perf, obejrzyj ten samouczek, jak tworzyć ścieżki. To jest jedna technika:

Zachowaj ostrożność podczas mocowania komponentów. Upewnij się, że masz prawidłową polaryzację i styki. Sprawdź swoje połączenia dwukrotnie!

Arduino-GPS3.3v --- VCC

GND --- GND

D3 ----- 1k rezystor ----- RX

D4 ------- TX

Arduino -- OpenLog

Zresetuj --- GRN

D0 ---- TXD1 ---- rezystor 1k ---- RX

3.3 v ----- VCC

GND ---- GND

GND ---- BLK

Arduino -- Czujnik temperatury - Użyj powyższego zdjęcia, aby określić, która noga jest którą

3.3 v ------ VCC

GND ---- GND (Powinno to być albo na własnym pinie Arduino, albo podłączone do GND zasilacza. Jeśli jest podłączony do GPS lub loggera, przekrzywi dane temp.)

Sygnał --- A5

Arduino -- LED

D13 ------ + (dłuższa noga)

GND ------ - (krótsza noga)

Arduino -- złącze baterii

Vin ---- Mikroprzełącznik ---- Dodatni (czerwony)

GND ----- Ujemny (Czarny)

Krok 3: Programowanie

W programie tym wykorzystujemy dwie biblioteki, NeoGPS i SoftwareSerial. Oba można pobrać ze strony części tej instrukcji. Podczas łączenia GPS z programem Arduino zwykle używana jest biblioteka TinyGPS. Jednak nie mogłem go uruchomić z używanym przez nas GPS.

Biblioteka SoftwareSerial pozwala na podłączenie dwóch urządzeń do Arduino za pomocą programowego połączenia szeregowego. Korzystają z tego zarówno rejestrator danych GPS, jak i MicroSD. Inne biblioteki również mogą to zrobić i powinny działać z kodem. Miałem już ten na swoim komputerze i działa, więc go użyłem.

Kod bazuje na moim ostatnim rejestratorze danych. Główną zmianą jest dodanie czujnika temperatury. GPS opiera się na satelitach. Oznacza to, że GPS musi najpierw połączyć się z satelitami, zanim będzie mógł wyświetlać dane. Zamek składa się z połączenia GPS z czterema satelitami. Krótka uwaga jest taka, że im więcej satelitów jest podłączony do GPS, tym dokładniejsze są dostarczane dane. Program drukuje liczbę podłączonych satelitów w każdym wierszu danych. Przez większość mojego lotu był podłączony do dwunastu satelitów.

Program może wymagać zmiany, aby działał dla Ciebie. Chociaż cały kod można zmienić, zalecam zmianę strefy czasowej, czasu między odczytami i jednostki miary temperatury. Typowy balon meteorologiczny jest w powietrzu przez około dwie godziny. GPS odbiera dane z satelitów co sekundę. Oznacza to, że jeśli przechowujemy każdą wysłaną porcję danych, będziemy mieli 7 000 odczytów. Ponieważ nie interesuje mnie tworzenie wykresów 7000 wpisów danych, decyduję się rejestrować co 30 odczyt. Daje mi to 240 punktów danych. Trochę bardziej rozsądna liczba.

Być może zastanawiasz się, dlaczego używamy zmiennej i oraz instrukcji if, aby zapisać co 30. odczyt, a nie tylko za pomocą polecenia opóźnienia i czekania 30 sekund. Odpowiedź brzmi, że odczyty GPS są bardzo delikatne. 30-sekundowe opóźnienie oznacza, że GPS nie przechwytuje każdego zestawu danych i powoduje zamieszanie w naszych danych.

Musisz zmienić te wartości na przesunięcie względem uniwersalnego czasu koordynowanego (UTC).

Jeśli nie znasz swojego, możesz go znaleźć tutaj

statyczna statyczna int32_t

godziny_strefy = -8L; // PST

stała statyczna int32_t

strefa_minut = 0L; // zwykle zero

Ta linia powinna zostać zmieniona na częstotliwość, z jaką chcesz rejestrować odczyt. Ustawiam mój na odczyt co 30 sekund.

jeśli (i == 30) {

Jeśli nie mieszkasz w USA, prawdopodobnie chcesz wykonać pomiary temperatury w stopniach Celsjusza. Aby to zrobić, odkomentuj tę linię:

// Serial.print("Stopnie C "); //odkomentuj jeśli chcesz celsjusza

// Serial.println(stopnieC); //odkomentuj jeśli chcesz celsjusza

Jeśli nie chcesz odczytów w stopniach Fahrenheita, skomentuj to:

Serial.print("Stopnie F "); //skomentuj jeśli nie chcesz fahrenheita Serial.println(stopnieF); //komentarz, jeśli nie chcesz Fahrenheita

Kod nie jest przesyłany?

Arduino musi być odłączone od obwodu podczas wgrywania nowego kodu. Arduino wysyła nowy kod za pośrednictwem komunikacji szeregowej na pinach D0 i D1. Te dwa piny są również pinami używanymi do rejestratora danych MicroSd. Oznacza to, że rejestrator danych MicroSD musi być odłączony, aby można było przesłać kod.

Krok 4: Testowanie

Po nawiązaniu wszystkich połączeń i przesłaniu kodu nadszedł czas na przetestowanie naszego rejestratora danych. Aby to zrobić, podłącz Arduino do komputera w taki sam sposób, jak wgrywasz kod. Upewnij się, że port szeregowy jest poprawny, a następnie otwórz Monitor szeregowy. Jeśli wszystkie połączenia zostały wykonane poprawnie, wyświetli się:

NMEAloc. INO: beginfix object size = 31 NMEAGPS object size = 84 Szukam urządzenia GPS na SoftwareSerial (pin 4 RX, pin 3) High Altitude Weather Balloon Data Logger firmy Aaron Price

Czas Szerokość geograficzna Długość geograficzna SAT Prędkość wiatru Prędkość wiatru Wysokość (stopnie) (stopnie) węzły mph cm -------------------------------- -------------------------------------------------- -----------------------------------

Jeśli GPS jest podłączony nieprawidłowo, wyświetli się:

Ustawienie trybu lotu uBlox: B562624240FFFF63000010270050FA0FA06402C10000000000000016DC * Odczyt odpowiedzi ACK: (NIEUDAŁO SIĘ!)

Upewnij się, że dioda LED miga za każdym razem, gdy do monitora szeregowego wejdzie nowy fragment danych. Rejestrator danych MicroSd będzie również migać za każdym razem, gdy dane są rejestrowane.

Zauważysz, że GPS wysyła ci pojedynczy znak zapytania. Dzieje się tak, ponieważ jednostki GPS potrzebują czasu na uruchomienie i połączenie z satelitami. Ta jednostka zwykle potrzebuje około ośmiu minut, aby zacząć wysyłać mi pełny ciąg danych. W ciągu około pięciu rozpocznie wysyłanie danych o dacie i godzinie ze znakiem zapytania. Pierwsze kilka punktów prawdopodobnie będzie niepoprawnych, ale wtedy wyświetli się poprawna data i godzina. Jeśli nie otrzymujesz daty i godziny, zapoznaj się z kodem, aby upewnić się, że poprawiono właściwą strefę czasową. Przeczytaj sekcję dotyczącą programowania w tej instrukcji, aby dowiedzieć się, jak to zrobić.

W końcu monitor szeregowy wyświetli wszystkie dane. Skopiuj i wklej szerokość i długość geograficzną i przygotuj się na szok z powodu wyników. Dokładność jest niezwykła!

Sprawdź dane temperatury, aby upewnić się, że są poprawne. Jeśli temperatura jest odczytywana jako rażąco nierealistyczna liczba (160+), czujnik temperatury nie jest podłączony lub jest podłączony nieprawidłowo. Zapoznaj się ze schematem. Jeśli odczyt temperatury jest niestabilny lub wyższy niż powinien (tj. temperatura wynosi 65 fahrenheight, a czujnik zgłasza ją jako 85), czujnik prawdopodobnie współdzieli styk uziemienia z GPS, rejestratorem danych microSD lub obydwoma. Czujnik temperatury powinien mieć albo własny pin uziemiający, albo dzielić pin uziemiający tylko z uziemieniem wejściowym.

Teraz musisz sformatować i wyczyścić kartę microSD. Potrzebujemy pliku typu fat16 lub fat32. Śledziłem ten samouczek GoPro:

Następnie przetestuj obwód bez podłączonego komputera. Podłącz kartę microSD do rejestratora danych i użyj źródła zasilania, aby zapewnić zasilanie Arduino. Pozwól mu pracować przez dwadzieścia minut, a następnie odłącz zasilanie. Odłącz kartę microSD i podłącz ją do komputera. Powinieneś zobaczyć, że plik konfiguracyjny został utworzony (to dzieje się tylko wtedy, gdy wcześniejszy plik konfiguracyjny nie został utworzony). Za każdym razem, gdy Arduino jest resetowany lub podłączany, tworzy nowy plik.

Od momentu powstania tego projektu pojawiły się nowe biblioteki i wersje Arduino IDE. Z tego powodu wielu użytkowników otrzymywało nieprzyjemne komunikaty o błędach. Użytkownik RahilV2 miał ten problem i znalazł rozwiązanie

„Naprawiłem początkowy błąd, a to dlatego, że. INO używa starej nazwy portu gps, która brzmi „gpsPort” zamiast „gps_port”. Zmienił się również symbol preprocesora. Wszystkie przykładowe programy używają teraz „GPS_PORT_NAME” zamiast „ USING_GPS_PORT'."

Dzięki RahilV2!

Krok 5: Ochrona elektroniki

Uwaga dla osób korzystających z płytki perforowanej, umieszczenie obwodu na metalowej powierzchni spowoduje zwarcie obwodu. Użyłem plastikowej rury wokół kilku śrub, aby zawiesić moją deskę perforowaną nad plastikowym arkuszem. Spód można przykleić na gorąco, przymocować do kartonu lub pianki lub użyć opakowania, które nie przewodzi prądu. Możesz wydrukować te plastikowe rury w 3D, aby nasunąć je na śruby stąd:

Przymocowałem żeńskie nagłówki do płytki perforacyjnej, na której znajduje się GPS, aby umożliwić łatwe odłączenie GPS od obwodu. Odbiornik GPS jest delikatny. Anteny chipa mogą ulec uszkodzeniu, a urządzenie jest wrażliwe na elektryczność statyczną. Żadnej z tych jednostek nie zepsułem. Przechowuję GPS w torbie z ekranowaniem statycznym, do którego jest dostarczany, aby chronić GPS.

Niezależnie od tego, czy używasz płytki stykowej, czy tylko przewodów połączeniowych do złącza akumulatora, zalecam użycie gorącego kleju, aby zapewnić, że przewody połączeniowe będą trzymać się w gniazdach. Byłoby kłopotem, gdybym odzyskał balon, gdyby okazało się, że nie zalogował się, ponieważ odłączył się przewód połączeniowy.

Zaleca się podgrzewacze do rąk, ponieważ utrzymają wszystko w cieple i sprawne. Zazwyczaj wydłużam długość złączy baterii, co pozwala mi przechowywać baterię w oddzielnej komorze z elektroniką. Ogrzewacze do rąk kładę bezpośrednio na akumulator. O ile elektronika powinna być w stanie funkcjonować bez podgrzewaczy do rąk, polecam ich stosowanie. Umieść ogrzewacz do rąk lub dwa w pobliżu elektroniki, zabezpieczając go tak, aby nie dotykał elektroniki. Ciepło promieniujące z ogrzewaczy rąk wystarcza do utrzymania elektroniki w dobrym stanie.

Krok 6: Uruchom

Zazwyczaj podłączam rejestrator danych do komputera około dwudziestu minut przed planowanym wypuszczeniem balonu. Podłączenie rejestratora do komputera nie jest konieczne. Robię to, aby upewnić się, że GPS działa i mam namierzoną satelitę. Gdy rejestrator wyświetla wszystkie dane, przestawiam przełącznik i odłączam komputer. Ponieważ obwód zawsze ma źródło zasilania, GPS pozostaje gorący i kontynuuje rejestrowanie z blokadą satelitarną. Spowoduje to utworzenie nowego pliku na karcie microSD.

Wystrzeliliśmy balon o 6:58 rano. Planowaliśmy wystrzelić wcześniej, ale nasz pierwszy balon rozwinął się. Zapomnieliśmy o naszych rurkach do mocowania balonu do zbiornika z helem. Tak więc przymocowaliśmy balon bezpośrednio do dyszy zbiornika z helem. Wibracje na dyszy powodują rozerwanie balonu. Na szczęście przywieźliśmy zapasowy balon. Użyliśmy przyciętego węża ogrodowego jako naszej improwizowanej rurki i zadziałało!

Opakowanie składało się z izolowanego pudełka na lunch. Rejestrator danych znajdował się w środku wraz z podgrzewaczami do rąk. Otwór wycięty w pojemniku na lunch umożliwił umieszczenie kamery wewnątrz pojemnika na lunch, przy jednoczesnym zachowaniu niezakłóconego widoku. Do tego uruchomienia użyliśmy sesji GoPro. Zrobił zdjęcia z podróży! Z boku i na górze pudełka na lunch przymocowane były dwa urządzenia SPOT GPS. Wykorzystaliśmy je do śledzenia naszej paczki. Z boku pojemnika na lunch wykonano niewielką szczelinę, aby czujnik temperatury wystawał na zewnątrz, wystawiając go na powietrze z zewnątrz.

Krok 7: Odzyskiwanie

Podczas ostatniego startu używałem baterii Duracell 9v. Zmierzyłem napięcie akumulatora jako 9,56 V przed podłączeniem go do rejestratora danych. Podłączyłem baterię około 6:30. Po wylądowaniu balonu, odzyskaniu go, odwiezieniu z powrotem do szkoły i otwarciu paczki, była 13:30. Otworzyłem ładunek i stwierdziłem, że rejestrator danych nadal rejestruje! Następnie zmierzyłem napięcie baterii 9V. W miarę używania baterii napięcie spada. Bateria miała teraz 7,5 wolta. Po siedmiu godzinach rejestrowania danych bateria nadal była w przyzwoitym stanie.

Balon i paczka wylądowały na południe od Ramony w małym kanionie. Ekipa ratunkowa jechała około godziny, a potem pozostała część drogi wędrowała. Trujący bluszcz i wysoka temperatura były przeszkodą, ale wytrwali i zdołali odzyskać balon. Wrócili do szkoły i wręczyli mi paczkę. Byłem zaskoczony, że rejestrator danych nadal działał. To napawało mnie optymizmem. Odłączyłem baterię i ostrożnie wyjąłem kartę microSD. Następnie pobiegłem do komputera. To dla mnie najbardziej denerwująca i ekscytująca część podróży. Czy rejestrator danych działał? Przeszukałem plecak w poszukiwaniu adaptera do kart SD. Podczas ostatnich dwóch lotów rejestrator przestał działać na wysokości 40 000 stóp, ponieważ nieprawidłowo przestawiłem GPS w tryb lotu. Ponieważ jedynym sposobem, w jaki mogę osiągnąć wysokość ponad 40 000 stóp, są balony pogodowe, nie miałem pojęcia, czy mój nowy kod zadziała.

Podłączyłem kartę microSD do komputera, otworzyłem plik i zobaczyłem dziennik pełen danych. Zacząłem przewijać dane… SUKCES!! Dziennik trwał przez cały lot.

Krok 8: Analiza i nauka

Wyrażenie „trzeci urok” brzmi prawdziwie. Zarejestrowaliśmy dane z całego lotu! Balon osiągnął maksymalną wysokość 91 087 stóp, a najniższa temperatura wynosiła -58 stopni Fahrenheita.

Nasze dane potwierdzają i zgadzają się z wieloma znanymi naukami. Na przykład dno stratosfery miało od -40 do -58 stopni Fahrenheita, podczas gdy w apogeum lotu temperatura wynosiła -1,75 stopnia Fahrenheita. Ludzie żyją w najniższej warstwie ziemskiej atmosfery, troposferze. W troposferze temperatura spada wraz ze wzrostem wysokości. W stratosferze jest odwrotnie. W rzeczywistości wierzchołek stratosfery może znajdować się o pięć stopni powyżej zera.

Byłem zaskoczony, że balon wzniósł się tak liniowo. Myślałem, że wraz z rozrzedzeniem atmosfery zmieni się prędkość wznoszenia się balonów. Nie zdziwiła mnie jednak krzywa prędkości opadania balonu. Moja hipoteza, dlaczego balon szybko spada, a potem stopniowo zwalnia, ma związek ze spadochronem. W apogeum jest tak mało powietrza, że myślę, że spadochron nie był tak skuteczny. Spadochrony wykorzystują opór powietrza i tarcie, aby powoli opadać na ziemię, więc jeśli jest mało powietrza, spadochron nie jest tak skuteczny. Gdy opakowanie się obniża, opór powietrza wzrasta, ponieważ jest większe ciśnienie powietrza i więcej powietrza. Dzięki temu spadochron jest skuteczniejszy, a opakowanie wolniej opada.

Ze względu na temperaturę i prędkość wiatru ogłaszam, że najgorsza wysokość do życia to 45 551 stóp. Na tej wysokości paczka doświadczyła mrozu -58 stopni Fahrenheita. Jakby tego było mało, wiatry wiały 45 mil na godzinę. Podczas gdy miałem problem ze znalezieniem danych dotyczących wpływu wiatru na odczuwanie wiatru w tej temperaturze, odkryłem, że pogoda -25 stopni Fahrenheita przy wietrze 45 mil na godzinę powoduje odczuwanie wiatru na poziomie -95 stopni. Odkryłem również, że temperatury -60 stopni przez wiatr zamrażają odsłonięte ciało w 30 sekund. Jednak prawdopodobnie nie jest to idealne miejsce na wakacje. Jak widać na powyższym zdjęciu, z tej wysokości jest wspaniały widok! Dowiedz się więcej o windchillu tutaj:

Nie mógłbym wyświetlić i przestudiować tych danych bez pomocy mojej siostry, która wprowadziła wszystkie 240 wierszy danych. Korzyści z posiadania młodszego rodzeństwa:)

Krok 9: Wniosek

To zdecydowany sukces. Rejestrowaliśmy wysokość, temperaturę, prędkość wiatru, prędkość wznoszenia, prędkość opadania, czas, datę, szerokość i długość geograficzną podczas całego lotu. To pozycja obowiązkowa dla doświadczonych baloniarzy i wyrzutni po raz pierwszy!

Po czterech latach wystrzeliwania balonów w końcu zarejestrowaliśmy dane z całego lotu. W końcu dowiedzieliśmy się, jak wysoko latają nasze balony. Zbliżyliśmy się trochę do doświadczania przestrzeni. Zbliżyliśmy się trochę do dotknięcia nietykalnego!

Innym fajnym aspektem rejestratora danych jest to, że wszystkie dane są oznaczone znacznikiem czasu. Oznacza to, że możesz zestawić dane ze zdjęciami zrobionymi podczas podróży, co pozwala poznać wysokość i dokładną lokalizację, w której zostało zrobione każde zdjęcie!

Ten projekt można łatwo powielać i modyfikować do własnych celów. Z łatwością dodawaj dodatkowe czujniki temperatury, ciśnienia i wilgotności, liczniki Geigera, możliwości są nieograniczone. Dopóki czujnik może być używany bez opóźnień, powinien działać!

Dziękuję za poświęcenie czasu na przeczytanie tej instrukcji. Lubię odpowiadać na pytania, odpowiadać na komentarze oraz pomocne wskazówki i pomysły, więc odstrzel w sekcji komentarzy poniżej.

Ta instrukcja jest również dostępna w niektórych konkursach, zagłosuj, jeśli podobało ci się lub nauczyłeś się czegoś nowego! Zdobywanie nagród pozwala mi zdobywać nowe narzędzia do tworzenia lepszych i bardziej zaawansowanych projektów

Drugie miejsce w nietykalnym wyzwaniu

Nagroda główna w konkursie Explore Science 2017