Studie prachu Arduino: 8 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Jaké by to bylo žít na Marsu? Je vzduch prodyšný? Je to bezpečné? Kolik je tam prachu? Jak časté jsou bouře? Přemýšleli jste někdy o odpovědi na některou z těchto otázek?

Krok 1: Úvod

Jmenujeme se Christian, Brianna a Emma. Během hodiny fyziky jsme probrali mnoho témat. Dozvěděli jsme se o elektřině, různých typech sil, raketách, robotice, programování, pohybu a mnoha dalších.

Naším cílem tohoto projektu je vytvořit funkční CubeSat neboli miniaturizovaný satelit pro vesmírný výzkum, který obsahuje naprogramovaný prachový senzor, aby se dozvěděl více o vzorcích prachových bouří na Marsu.

Tento CubeSat musí být schopen odolat atmosféře Marsu. Aby otestoval jeho trvanlivost, prošel testem chvění, aby se ujistil, že je CubeSat dostatečně silný.

Naším hlavním omezením pro tento projekt byly požadavky na velikost CubeSat. Máme spoustu kusů a drátů a bylo těžké je všechny vejít dovnitř. Další omezení, které jsme měli, byl čas. Nechali jsme začlenit mnoho komponent, například budování CubeSat, programování a kódování. Pokračujte ve čtení našeho Instructable, abyste se dozvěděli více!

Krok 2: Materiály

Pro Arduino a programování:

1. Senzor prachu

2. Arduino Uno

3. HDMI kabel

4. 2 dráty

5. Piny

6. Počítač pro programování

7. SD karta

8. Držák karty SD

9. Čtečka karet SD

10. Sada baterií

11. Kabel baterie

12. Chlebová deska*

13. Kondenzátor 470uF*

Pro CubeSat:

12. Nanuky (nejméně 120)

13. Horká lepicí pistole

14. Suchý zip

15. Nástroj Dremel

16. Brusný papír

Pro testování:

17. Papírové ručníky

18. Kávové filtry

20. Velký skleněný rozbíječ

21. Rukavice / rukavice do trouby

22. Zapalovač / zápalky

Krok 3: Potřebné a používané nástroje a bezpečnostní postupy

- První nástroj, který jsme použili, byla horká lepicí pistole. To bylo použito k lepení našich nanuků k sobě při stavbě našeho CubeSat. Buďte velmi opatrní, aby se vám do rukou nedostalo žádné lepidlo ani se nedotkli trysky pistole, protože bude velmi horká.

- Také jsme pomocí řezaček drátu vyřízli otvor v CubeSat, aby mohl prachový senzor sbírat data. Tento nástroj fungoval dobře s nanuky a snadno se používal. Při používání tohoto nástroje buďte opatrní, abyste si nepřiskřípli prst nebo jinak neřízli něco, co nechcete.

- Další nástroj, který jsme použili, byl brusný papír. Po vyříznutí otvoru v CubeSat bylo zásadní, abychom vyhladili ostré hrany. Tento nástroj nevyžaduje žádná zvláštní bezpečnostní opatření, ale pravděpodobně vám způsobí trochu nepořádku při úklidu.

- Také jsme použili nástroj Dremel. Použili jsme to k rychlému vybroušení širokých rohů CubeSat. Používání tohoto nástroje vyžaduje extrémní opatrnost a je nezbytné, abyste nosili ochranu očí. Také to způsobí nepořádek prachu a malých kousků, takže si ujistěte, že jste si uklidili pracovní prostor!

- Konečný nástroj, který jsme použili, byl zapalovač. Použili jsme ho k zapálení kávových filtrů a papírových ručníků, k vytvoření prachu a kouře, které naše Arduino vycítí. Při používání tohoto nástroje nezapomeňte vlasy svázat, nepoužívejte volné oblečení a noste ochranu očí. Dbejte na to, abyste plamen vždy bedlivě sledovali, abyste se ujistili, že zůstane uzavřený. Také by bylo chytré mít dohled dospělého nebo učitele!

Krok 4: Jak postavit CubeSat

Na stavbu Cubesatu je potřeba asi 120 nanuků. Video výše ukazuje, jak jsme tyčinky skládali na sebe horkým lepením, aby se zajistilo, že se nerozbijí.

Cubesat má 1 polici a vrchol. Regál a vršek jsou jen šest nanuků horce slepených dohromady.

Ve spodní části jsou na suchý zip vložena baterie a karta SD. V horní části police je prkénko drženo suchým zipem a Arduino sedí na horní části prkénka.

U prachového senzoru vyřízněte řezačem drátu na boku Cubesatu otvor, do kterého se vejde prachový senzor. Použili jsme nějakou kachní pásku, abychom drželi senzor prachu na místě.

Nakonec použijte suchý zip k upevnění vršku na Cubesat.

Náš konečný návrh náčrtu si můžete prohlédnout výše.

Krok 5: Jak zapojit snímač Arduino a prach

1. Pro připojení sběrače prachu a arduina
2. Vezměte vodič a zapojte jej do kolíku uzemnění (GND) pomocí kolíku 5 V.
3. Nyní vezměte druhý konec tohoto drátu a zapojte jej do ČERNÉHO vodiče na prachovém senzoru
4. Vezměte druhý vodič a zapojte jej do 5V pinu
5. Nyní vezměte druhý konec drátu a zapojte jej do ČERVENÉHO vodiče na prachovém senzoru
6. Dále vezměte pera a vložte je do digitálních kolíků: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. Zapojte MODRÝ vodič do kolíku na 13
8. Poté zapojte ŽLUTÝ vodič do kolíku na 8

Kód pro snímač prachu (kód z

zdroj

Krok 6: Jak udělat přenosný snímač Arduino a prach

Pro náš projekt jsme potřebovali způsob, jak shromažďovat data, když je náš krychlový a prachový senzor v pohybu. Rozhodli jsme se, že to zvládne karta SD. Zde je kabeláž a kód karty SD.

Jak zapojit kartu SD v případě potřeby (*všimněte si, že se barva vodičů na fotografii změnila a další kolíky nejsou potřeba)

1. Modrý drát v prachovém senzoru jde na jakékoli místo na desce chleba
2. Červený vodič na čtečce karet SD (VCC) vede na jakékoli místo ve stejném řádku jako modrý vodič na desce chleba
3. nyní vezměte další vodič (bílý vodič na fotografii), zapojte jej do stejné řady jako modrý a červený vodič a druhý konec vodiče zapojte do GND na Arduinu
4. Oranžový vodič na senzoru prachu se připojuje k A5
5. Zelený vodič se připojuje k digitálnímu pinu 7
6. Fialový vodič na kartě SD (CS) se připojí k digitálnímu kolíku 4
7. Černý vodič na kartě SD (MOSI) se připojuje k digitálnímu kolíku 11
8. Oranžový vodič na kartě SD (MISO) se připojuje k digitálnímu kolíku 12
9. Modrý vodič na kartě SD (SCK) se připojuje k digitálnímu kolíku 13
10. Žlutý vodič na kartě SD (GND) se připojuje k uzemňovacímu kolíku (GND)
11. Vložte kondenzátor do prkénka
12. Červený vodič na prachovém senzoru se připojuje k desce chleba ve stejné řadě jako krátká noha kondenzátoru.
13. Nakonec vezměte další vodič (na fotografii červený) a zapojte jeden konec do stejné řady jako dlouhá noha kondenzátoru a druhý konec drátu jde na 5v.

Kód pro kartu SD a snímač prachu

Krok 7: Výsledky a získané ponaučení

*Cubesat vyhodnotila a zatrhla paní Wingfieldová (učitelka)

Důchody a mše

Hmotnost: 2,91 kg. Šířka: 110 mm. na každé straně

Délka: 106 mm. na každé straně

Předběžné testy:

Letový test- dokončen

Během tohoto testu Cubesat zůstal v taktu

Senzor stál polovinu času proti našemu „Marsu“a druhou polovinu času postranně.

Vibrační testy - kompletní

Provedli jsme tyto vibrační testy, abychom zajistili jistotu, že satelit vydrží prostředí startu a bude moci fungovat i poté.

Výsledky vibračních zkoušek

0,12 sekundy za třes

Perioda- 2,13 sekundy na cyklus

Všechny elektrické konektory zůstaly připojené a zajištěné. Cubesat nebyl schopen se vejít do krabice, a tak jsme krycí pásku zajistili dolů. Dermální nástroj a brusný papír byly použity k broušení boků Cubesatu, aby se vešly do krabice, a tím byl problém vyřešen.

Konečné výsledky letu

Frekvence- 0,47 cyklů za sekundu

Rychlost- 3,39 metru za sekundu

Zrychlení- 9,99 m/s ^2

Dostředivá síla- 29,07 kg/s ^2

Délka provázku- 1,26 m.

Dozvěděli jsme se, že prachový senzor zachytil kouř vytvořený ohněm a poskytl nám nejlepší data. Také jsme se naučili, jak řešit problémy

Během tohoto projektu jsme se všichni naučili mnoho cenných lekcí. Skutečné životní lekce, které jsme se naučili, bylo zpracovat všechno, i když je těžké to zvládnout. Pracovali jsme s cubesatem a prachovým senzorem. Nejjednodušší z nich byl cubesat, který navrhl a postavil za pár dní. Cubesat byl opravdu dobrý design, který držel všechny naše senzory. S prachovým senzorem a Arduinem bylo velmi těžké počítat. Zpočátku kód nefungoval, ale zatímco jsme dostali kód funkční, ukázalo se, že zapojení není správné. Několik učitelů nám pomohlo s oběma, aby nám pomohli najít naše data. Díky učení životních lekcí jsme také zjistili nové věci o cubesats a senzorech. Dříve jsme nevěděli, co je cubesat, ani jsme nevěděli, jak fungují senzory a kabely. Během tohoto projektu se Brianna stala odborníkem na kabeláž a kódování, zatímco Emma a Christian se staly úžasnými budovami a zároveň se dozvěděly nové informace o kódování a zapojení. Celkově jsme se naučili tolik nových věcí a bavili se při tom. Děkujeme paní Wingfieldové za to, že pro nás navrhla tento projekt a že je učitelkou, která opravdu miluje výuku a zábavu se svými studenty.

Krok 8: Údaje senzoru prachu

Graf vpravo jsou data, která prachový senzor přijal. Na obrázku vlevo je to, jak měl graf vypadat.

Senzor měl potíže se shromažďováním skvělých dat.

Pokud má někdo bližší znalosti o prachovém senzoru a o tom, jak získat správná data, vyjádřete se prosím k tomuto neporazitelnému.