Estudi de pols Arduino: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Com seria viure a Mart? L’aire és transpirable? És segur? Quanta pols hi ha? Amb quina freqüència són les tempestes? Us heu preguntat mai la resposta a alguna d’aquestes preguntes?

Pas 1: Introducció

Els nostres noms són Christian, Brianna i Emma. Hem tractat molts temes durant la nostra estada a la classe de física. Hem après sobre electricitat, diferents tipus de forces, coets, robòtica, programació, moviment i molt més.

El nostre objectiu per a aquest projecte és crear un CubeSat funcional, o un satèl·lit miniaturitzat per a la investigació espacial, que contingui un sensor de pols programat, per obtenir més informació sobre els patrons de tempesta de pols a Mart.

Aquest CubeSat ha de ser capaç de suportar l'atmosfera de Mart. Per comprovar la seva durabilitat, va suportar una prova de batuts per assegurar-se que el CubeSat és prou fort.

La nostra principal restricció per a aquest projecte eren les necessitats de mida del CubeSat. Tenim moltes peces i cables, i va ser difícil encabir-les totes a dins. Una altra de les limitacions que teníem era el temps. Teníem molts components incorporats, com ara construir el CubeSat, programar i codificar. Seguiu llegint la nostra instrucció per obtenir més informació.

Pas 2: materials

Per a Arduino i programació:

1. Sensor de pols

2. Arduino Uno

3. Cable HDMI

4. 2 cables

5. Pins

6. Ordinador per a la programació

7. Targeta SD

8. Titular de la targeta SD

9. Lector de targetes SD

10. Paquet de bateries

11. Cable de la bateria

12. Taula de pa *

13. Condensador de 470uF *

Per a CubeSat:

12. Palets de paletes (almenys 120)

13. Pistola de cola calenta

14. Velcro

15. Eina Dremel

16. Paper de vidre

Per a proves:

17. Tovalloles de paper

18. Filtres de cafè

20. Gran trencador de vidre

21. Guants / Guants de forn

22. Encenedor / Partits

Pas 3: eines necessàries i usades i pràctiques de seguretat

- La primera eina que vam utilitzar va ser una pistola de cola calenta. Es va utilitzar per adherir els nostres pals de palets junts mentre construïm el nostre CubeSat. Tingueu molta cura de no tenir cola a les mans ni toqueu el broquet de l’arma, ja que farà molta calor.

- També hem utilitzat talladors de fil per tallar un forat al CubeSat, de manera que el sensor de pols pogués recollir dades. Aquesta eina va funcionar bé amb els palets de palets i era fàcil d'utilitzar. Quan utilitzeu aquesta eina, tingueu precaució de no pessigar el dit ni de retallar alguna cosa que no vulgueu.

- Una altra eina que vam utilitzar va ser el paper de vidre. Després de tallar el forat del CubeSat, era fonamental suavitzar les vores esmolades. Aquesta eina no requereix precaucions de seguretat especials, però probablement us provocarà una mica de desordre per netejar-la.

- També hem utilitzat una eina Dremel. L’hem utilitzat per polir ràpidament les àmplies cantonades del CubeSat. L’ús d’aquesta eina requereix molta precaució i és fonamental portar protecció ocular. A més, farà un embolic de pols i trossos petits, així que assegureu-vos de netejar l’espai de treball.

- L'eina final que vam utilitzar va ser un encenedor. L’hem utilitzat per encendre filtres de cafè i tovalloles de paper, per crear pols i fum perquè el nostre Arduino detecti. Mentre utilitzeu aquesta eina, assegureu-vos de lligar els cabells cap enrere, eviteu portar roba fluixa i protegir els ulls. Assegureu-vos de vigilar sempre la flama per assegurar-vos que quedi continguda. A més, seria intel·ligent tenir la supervisió d’un adult o un professor.

Pas 4: Com construir un CubeSat

Es necessiten uns 120 pals de paletes per construir el Cubesat. El vídeo de dalt mostra com hem apilat els pals els uns sobre els altres enganxant cada pal per assegurar-nos que no es trenquin..

El cubesat té 1 prestatge i una part superior. La prestatgeria i la part superior són només sis pals de palets enganxats en calent.

A la part inferior, la bateria i la targeta SD són de velcro. A la part superior del prestatge, el tauler de suport està subjectat per un velcro i l'Arduino es troba a la part superior de la tauleta de suport.

Per al sensor de pols, utilitzeu els talladors de fil per tallar un forat al costat del Cubesat perquè el sensor de pols hi pugui cabre. Hem utilitzat una cinta d’ànec per mantenir el sensor de pols al seu lloc.

Per últim, utilitzeu velcro per fixar la part superior al Cubesat.

Podeu veure el nostre esbós de disseny final a la part superior.

Pas 5: Com connectar un sensor Arduino i Dust

1. Per connectar el captador de pols i l'arduino
2. Agafeu un cable i connecteu-lo al pin de terra (GND) mitjançant el pin de 5v.
3. Ara agafeu l’altre extrem d’aquest cable i connecteu-lo al cable NEGRE del sensor de pols
4. Agafeu l'altre cable i connecteu-lo al pin de 5 V
5. Ara agafeu l'altre extrem del cable i connecteu-lo al cable VERMELL del sensor de pols
6. A continuació, agafeu els bolígrafs i poseu-los als passadors digitals: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. Connecteu el cable BLAU al pin a 13
8. A continuació, endolleu el cable GROC al passador a 8

Codi per al sensor de pols (codi de

font

Pas 6: Com fer que el sensor Arduino i Dust sigui portàtil

Per al nostre projecte, necessitàvem una manera de recopilar dades quan el cubesat i el sensor de pols estaven en moviment. Vam decidir que una targeta SD faria el truc. Aquí teniu el cablejat i el codi de la targeta SD.

Com connectar una targeta SD si cal (* tingueu en compte que el color dels cables ha canviat a la foto i que no calen pins addicionals)

1. El filferro blau del sensor de pols va a qualsevol lloc de la taula de pa
2. El cable vermell del lector de targetes SD (VCC) va a qualsevol lloc de la mateixa fila que el cable blau de la placa de pa
3. ara agafeu un cable addicional (cable blanc a la foto), connecteu-lo a la mateixa fila que els cables blaus i vermells i l’altre extrem dels cables a GND de l’Arduino
4. El fil taronja del sensor de pols s’uneix a A5
5. El fil verd es fixa al pin digital 7
6. El cable morat de la targeta SD (CS) s’adhereix al pin digital 4
7. El cable negre de la targeta SD (MOSI) s’adhereix al pin digital 11
8. El cable taronja de la targeta SD (MISO) s’adhereix al pin digital 12
9. El cable blau de la targeta SD (SCK) s’adjunta al pin digital 13
10. El cable groc de la targeta SD (GND) s’uneix a un pin de terra (GND)
11. Introduïu el condensador a la placa de pa
12. El fil vermell del sensor de pols s’uneix a la placa de pa a la mateixa fila que la pota curta del condensador.
13. Finalment, agafeu un cable addicional (vermell a la foto) i connecteu un extrem a la mateixa fila que la cama llarga del condensador i l’altre extrem del cable passa a 5v.

Codi per a la targeta SD i el sensor de pols

Pas 7: Resultats i lliçons apreses

* Cubesat va ser avaluat i revisat per la senyora Wingfield (professora)

Demensions i missa

Massa: 2,91 kg. Amplada: 110 mm. a cada costat

Llargada: 106 mm. a cada costat

Proves preliminars:

Prova de vol: completa

Durant aquesta prova, el Cubesat es va mantenir en tacte

El sensor es va enfrontar al nostre "Mart" durant la meitat del temps i de forma lateral a l'altra meitat del temps.

Proves de vibracions: completes

Vam fer aquestes proves de vibració per establir la confiança que el satèl·lit pot suportar l’entorn de llançament i encara pot funcionar després.

Resultats de proves de vibracions

.12 segons per batut

Període: 2,13 segons per cicle

Tots els connectors elèctrics van romandre connectats i assegurats. El cubesat no era capaç d’encaixar a la caixa, de manera que vam fer servir cinta adhesiva per fixar el cubesat. L'eina dèrmica i el paper de vidre es van fer servir per polir els laterals del Cubesat per encabir-los a la caixa i això va solucionar el problema.

Resultats finals del vol

Freqüència: 0,47 cicles per segon

Velocitat: 3,39 metres per segon

Acceleració- 9,99 m / s ^ 2

Força centrípeta- 29,07 kg / s ^ 2

Longitud de corda- 1,26 m.

Vam saber que el sensor de pols captava el fum provocat pel foc i ens donava les millors dades. També vam aprendre a resoldre problemes

Al llarg d’aquest projecte, tots hem après moltes lliçons valuoses. Les lliçons de la vida real que vam aprendre van ser treballar-ho tot, encara que sigui difícil de fer. Vam treballar amb un cubesat i un sensor de pols. El més fàcil dels dos va ser el cubesat, dissenyant-lo i construint-lo en un parell de dies. El cubesat era un molt bon disseny utilitzat per contenir tots els nostres sensors. El sensor de pols i Arduino eren molt difícils de calcular. Al principi, el codi no funcionava, però, mentre que el codi funcionava, el cablejat resultava incorrecte. Un parell de professors van venir al nostre rescat per ajudar-nos amb tots dos per ajudar-nos a trobar les nostres dades. Amb l’aprenentatge de les lliçons de la vida, també vam descobrir coses noves sobre els cubesats i els sensors. Abans no sabíem què era un cubesat ni sabíem com funcionaven els sensors i el cablejat. Al llarg d’aquest projecte, Brianna es va convertir en una experta en cablejat i codificació, mentre que Emma i Christian es van convertir en edificis increïbles i també van aprendre nova informació sobre codificació i cablejat. Tot plegat, vam aprendre tantes coses noves i ens vam divertir tot fent-ho. Gràcies a la senyora Wingfield per dissenyar-nos aquest projecte i ser una mestra que realment estima ensenyar i divertir-se amb els seus estudiants.

Pas 8: dades del sensor de pols

El gràfic de la dreta mostra les dades que ha rebut el sensor de pols. La foto de l’esquerra és l’aspecte del gràfic.

El sensor tenia problemes per obtenir dades excel·lents.

Si algú té més coneixements sobre el sensor de pols i sobre com obtenir les dades adequades, comenteu aquest intestinable.