Arduino Toz Tədqiqatı: 8 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Marsda yaşamaq necə olardı? Hava nəfəs ala bilərmi? Təhlükəsizdirmi? Nə qədər toz var? Fırtınalar nə qədər tez -tez olur? Bu sualların hər hansı birinin cavabını heç düşünmüsünüzmü?

Addım 1: Giriş

Adlarımız Kristian, Brianna və Emmadır. Fizika dərsimizdə bir çox mövzunu əhatə etdik. Elektrik, müxtəlif qüvvələr, raketlər, robotlar, proqramlaşdırma, hərəkət və daha çox şeylər haqqında öyrəndik.

Bu layihədəki məqsədimiz, Marsdakı toz fırtınası nümunələri haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün proqramlaşdırılmış toz sensoru olan funksional bir CubeSat və ya kosmik tədqiqatlar üçün miniatürləşdirilmiş bir peyk yaratmaqdır.

Bu CubeSat Mars atmosferinə tab gətirməlidir. Davamlılığını yoxlamaq üçün, CubeSat -ın kifayət qədər güclü olduğundan əmin olmaq üçün bir sarsıntı testinə tab gətirdi.

Bu layihə üçün əsas məhdudiyyətimiz CubeSat -ın ölçü tələbləri idi. Çox sayda parça və telimiz var və hamısını içəriyə yerləşdirmək çətin idi. Başqa bir məhdudiyyətimiz vaxt idi. CubeSat qurma, proqramlaşdırma və kodlaşdırma kimi bir çox komponentə sahib olduq. Daha çox öyrənmək üçün Təlimatımızı oxumağa davam edin!

Addım 2: Materiallar

Arduino və Proqramlaşdırma üçün:

1. Toz Sensoru

2. Arduino Uno

3. HDMI Kabeli

4. 2 tel

5. Sancaqlar

6. Proqramlaşdırma üçün kompüter

7. SD Kart

8. SD Kart Sahibi

9. SD Kart Oxuyucusu

10. Batareya Paketi

11. Batareya Kabeli

12. Çörək lövhəsi*

13. 470uF* kondansatör

CubeSat üçün:

12. Popsicle çubuqları (ən azı 120)

13. İsti Yapışqan Tabancası

14. Velcro

15. Dremel Aləti

16. Zımpara

Test üçün:

17. Kağız Dəsmallar

18. Qəhvə Filtrləri

20. Böyük Şüşə Kırıcı

21. Əlcəklər / Fırın Mits

22. Çakmak / Maçlar

Addım 3: Lazım və Alətlər və Təhlükəsizlik Təcrübələri

- İlk istifadə etdiyimiz alət isti yapışqan silahı idi. CubeSat qurarkən popsicle çubuqlarımızı bir -birinə yapışdırmaq üçün istifadə edildi. Əllərinizə yapışqan və ya silahın ucuna toxunmamaq üçün çox diqqətli olun, çünki çox isti olacaq.

- Toz sensoru məlumat toplaya bilməsi üçün CubeSat -da bir çuxur kəsmək üçün tel kəsicilərdən də istifadə etdik. Bu alət popsicle çubuqları ilə yaxşı işləyirdi və istifadəsi asan idi. Bu vasitəni istifadə edərkən, barmağınızı sıxmamaq və ya istəmədiyiniz bir şeyi başqa cür kəsməmək üçün diqqətli olun.

- İstifadə etdiyimiz digər alət zımpara idi. CubeSatdakı çuxuru kəsdikdən sonra iti kənarları hamarlaşdırmağımız vacib idi. Bu alət heç bir xüsusi təhlükəsizlik tədbirləri tələb etmir, ancaq təmizləmək üçün çox güman ki, bir az qarışıqlıq yaradacaq.

- Dremel alətindən də istifadə etdik. CubeSat -ın geniş guşələrini tez zımpara etmək üçün istifadə etdik. Bu vasitənin istifadəsi son dərəcə diqqətli olmağı tələb edir və göz qoruyucusu taxmanız vacibdir. Ayrıca toz və xırda parçalara qarışacaq, buna görə də iş sahənizi təmizlədiyinizə əmin olun!

- İstifadə etdiyimiz son alət daha yüngül idi. Qəhvə filtrlərini və kağız dəsmalları yandırmaq üçün, Arduino -nun hiss etməsi üçün toz və tüstü yaratmaq üçün istifadə etdik. Bu vasitəni istifadə edərkən, saçlarınızı geri bağladığınızdan, boş paltar geyinməməyinizdən və göz qoruyucu geyindiyinizdən əmin olun. Alovun içərisində qalmasını təmin etmək üçün onu daim yaxından izlədiyinizə əmin olun. Həm də böyüklər və ya müəllimlərin nəzarəti altında olmaq ağıllı olardı!

Addım 4: CubeSat necə qurulacaq

Cubesat -ı hazırlamaq üçün təxminən 120 ədəd popsicle çubuğuna ehtiyac var. Yuxarıdakı video, çubuqları bir -birinin üstünə necə yapışdırdığımızı göstərir, qırılmayacaqlarından əmin olmaq üçün hər bir çubuğu yapışdırırıq.

Kubun 1 rəfi və üstü var. Rəf və üst bir -birinə yapışdırılmış cəmi altı dənə çubuqdur.

Altda batareya və SD kart Velcro -dur. Rəfin üstündə çörək taxtası Velcro tərəfindən tutulur və Arduino çörək taxtasının üstündə oturur.

Toz sensoru üçün, Cubesat -ın yan hissəsindəki bir toz deşiyinin daxil olması üçün tel kəsicilərdən istifadə edin. Toz sensörünü yerində saxlamaq üçün ördək lentindən istifadə etdik.

Üstünü Cubesat -a bağlamaq üçün son olaraq Velcro istifadə edin.

Son dizayn eskizimizi yuxarıda görə bilərsiniz.

Addım 5: Arduino və Toz Sensorunu Necə Bağlamaq olar

1. Toz toplayıcıya və arduinoya tel çəkmək üçün
2. Bir tel götürün və 5v pin ilə yerə (GND) bağlayın.
3. İndi telin digər ucunu götürün və toz sensoru üzərindəki QARA telə qoşun
4. Digər teli götürün və 5v pininə qoşun
5. İndi telin digər ucunu götürün və toz sensoru üzərindəki QIRMIZI telə qoşun
6. Sonra qələmləri götürün və rəqəmsal pinlərə qoyun: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. MAVİ teli pin 13 -ə daxil edin
8. Sonra 8 -də pinə SARI tel bağlayın

Toz sensoru kodu (https://www.instructables.com/id/How-to-Interface-… saytından kod)

mənbə

Addım 6: Arduino və Toz Sensorunu Necə Portativ Edin

Layihəmiz üçün kublar və toz sensoru hərəkət edərkən məlumat toplamaq üçün bir yola ehtiyacımız var idi. SD kartın hiylə işlədəcəyinə qərar verdik. Burada SD kartın naqilləri və kodu.

Lazım gələrsə bir SD kartı necə bağlamaq olar (*şəkildəki tellərin rənginin dəyişdiyini və əlavə sancaqlar lazım olmadığını unutmayın)

1. Toz sensöründəki mavi tel çörək taxtasının istənilən yerinə gedir
2. SD kart oxuyucusundakı (VCC) qırmızı tel, çörək lövhəsindəki mavi tellə eyni cərgədə gedir.
3. İndi əlavə bir tel (fotoşəkildə ağ tel) götürün, mavi və qırmızı tellərlə eyni cərgəyə və telin digər ucunu Arduino üzərindəki GND -yə bağlayın.
4. Toz sensoru üzərindəki narıncı tel A5 -ə bağlanır
5. Yaşıl tel rəqəmsal pin 7 -yə bağlanır
6. SD kartdakı (CS) bənövşəyi tel digitalpin 4 -ə bağlanır
7. SD kartdakı qara tel (MOSI) rəqəmsal pin 11 -ə bağlanır
8. SD kartdakı narıncı tel (MISO) rəqəmsal pin 12 -yə bağlanır
9. SD kartdakı mavi tel (SCK) rəqəmsal pin 13 -ə bağlanır
10. SD kartdakı (GND) sarı tel, torpaq pininə (GND) bağlanır
11. Kondansatörü çörək taxtasına qoyun
12. Toz sensoru üzərindəki qırmızı tel, kondansatörün qısa ayağı ilə eyni sırada çörək taxtasına yapışdırılır.
13. Nəhayət, əlavə bir tel götürün (fotoşəkildə qırmızı) və bir ucunu kondansatörün uzun ayağı ilə eyni sıra ilə bağlayın və telin digər ucu 5v -ə gedir.

SD kart və toz sensoru üçün kod

Addım 7: Nəticələr və öyrənilən dərslər

*Cubesat, xanım Wingfield (müəllim) tərəfindən qiymətləndirildi və yoxlandı.

Demensiyalar və kütlə

Ağırlıq: 2.91 kq. Genişlik: 110 mm. hər tərəfdən

Uzunluq: 106 mm. hər tərəfdən

İlkin testlər:

Uçuş Testi- Tamamlandı

Bu sınaq zamanı Cubesat təmkinli qaldı

Sensor yarı dəfə "Mars" la, digər yarısı isə yan tərəflərlə üz -üzə gəldi.

Vibrasiya Testləri - Tamamlandı

Peykin buraxılış mühitinə tab gətirə biləcəyinə və bundan sonra da işləyə biləcəyinə inam yaratmaq üçün bu vibrasiya testlərini etdik.

Titrəmə testlərinin nəticələri

Sarsıntı başına.12 saniyə

Dövr- dövr başına 2.13 saniyə

Bütün elektrik konnektorları bağlı və etibarlı vəziyyətdə qaldı. Cubesat qutuya uyğun gələ bilmədi, buna görə də kubları aşağıya bağlamaq üçün lentdən istifadə etdik. Dermal alət və qum kağızı, Cubesat'ın yanlarını qutuya sığdırmaq üçün zımparalamaq üçün istifadə edildi və bu problemi həll etdi.

Uçuşun son nəticələri

Tezlik- saniyədə 0.47 dövr

Sürət- saniyədə 3.39 metr

Sürətləndirmə- 9.99 m/s ^2

Mərkəzdənqaçma qüvvəsi- 29.07 kq/s ^2

Telin uzunluğu- 1.26 m.

Toz sensörünün oddan tüstü topladığını və bizə ən yaxşı məlumatları verdiyini öyrəndik. Problemi necə həll edəcəyimizi də öyrəndik

Bu layihə boyunca hamımız çox dəyərli dərslər öyrəndik. Öyrəndiyimiz əsl həyat dərsləri, çətin olsa da hər şeyi həll etmək idi. Bir kub ölçüsü və toz sensoru ilə işlədik. İkisinin daha asan olanı, bir neçə gündə dizayn etmək və qurmaqdır. Cubesat, bütün sensorlarımızı saxlamaq üçün istifadə edilən həqiqətən yaxşı bir dizayn idi. Toz sensoru və Arduinonun hesablanması çox çətin idi. Əvvəlcə kod işləmirdi, ancaq kodu işləyərkən naqillərin səhv olduğu ortaya çıxdı. Bir neçə müəllim, məlumatlarımızı tapmağımıza kömək etmək üçün hər ikisinə kömək etmək üçün köməyimizə gəldi. Həyat dərsləri öyrənməklə kublar və sensorlar haqqında da yeni şeylər kəşf etdik. Əvvəllər bir kubun nə olduğunu, nə də sensorların və naqillərin necə işlədiyini bilmirdik. Bu layihə boyunca Brianna naqillər və kodlaşdırma üzrə mütəxəssis oldu, Emma və Christian isə kodlaşdırma və naqillər haqqında yeni məlumatlar əldə edərkən inanılmaz binalar halına gəldi. Ümumiyyətlə, çox yeni şeylər öyrəndik və bunu edərkən əyləndik. Xanım Wingfield -ə bu layihəni bizim üçün hazırladığınız üçün və şagirdləri ilə dərs verməyi və əylənməyi həqiqətən sevən bir müəllim olduğunuz üçün təşəkkür edirik.

Addım 8: Toz Sensoru Məlumatları

Sağdakı qrafik toz sensoru tərəfindən alınan məlumatlardır. Soldakı fotoşəkil qrafikə bənzəməli idi.

Sensor böyük məlumat toplamaqda çətinlik çəkirdi.

Kimsə toz sensoru və lazımi məlumatları necə əldə etmək haqqında daha çox məlumatı varsa, bu bağırsağa şərh yazın.