Študija prahu Arduino: 8 korakov

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-23 15:09

Kako bi bilo živeti na Marsu? Ali zrak diha? Je varno? Koliko je prahu? Kako pogoste so nevihte? Ste se kdaj vprašali odgovor na katero od teh vprašanj?

1. korak: Uvod

Naša imena so Christian, Brianna in Emma. V času našega pouka fizike smo obravnavali številne teme. Spoznali smo elektriko, različne vrste sil, rakete, robotiko, programiranje, gibanje in še veliko več.

Naš cilj tega projekta je ustvariti funkcionalen CubeSat ali miniaturni satelit za vesoljske raziskave, ki vsebuje programiran senzor prahu, da bi izvedeli več o vzorcih neviht na Marsu.

Ta CubeSat mora zdržati atmosfero Marsa. Da bi preveril njegovo vzdržljivost, je zdržal test tresenja, da se prepriča, ali je CubeSat dovolj močan.

Naša glavna omejitev pri tem projektu so bile zahteve glede velikosti CubeSat. Imamo veliko kosov in žic in vse je bilo težko namestiti v notranjost. Druga omejitev, ki smo jo imeli, je bil čas. Vključevali smo številne komponente, na primer gradnjo CubeSat -a, programiranje in kodiranje. Nadaljujte z branjem našega Instructable, če želite izvedeti več!

2. korak: Materiali

Za Arduino in programiranje:

1. Senzor prahu

2. Arduino Uno

3. HDMI kabel

4. 2 žici

5. Zatiči

6. Računalnik za programiranje

7. Kartica SD

8. Držalo za kartico SD

9. Bralnik kartic SD

10. Baterija

11. Kabel akumulatorja

12. Krušna deska*

13. Kondenzator 470uF*

Za CubeSat:

12. Palčke za popsicle (najmanj 120)

13. Pištola za vroče lepilo

14. Velcro

15. Orodje Dremel

16. Brusni papir

Za testiranje:

17. Papirnate brisače

18. Filtri za kavo

20. Veliki razbijač stekla

21. Rokavice / Pečice

22. Vžigalnik / vžigalice

3. korak: potrebna in uporabljena orodja ter varnostne prakse

- Prvo orodje, ki smo ga uporabili, je pištola za vroče lepilo. Uporabljali smo ga za lepljenje naših palčk za mačke med gradnjo CubeSat. Bodite zelo previdni, da ne dobite lepila na roke ali se dotaknete šobe pištole, saj bo zelo vroče.

- Z rezalniki žice smo v CubeSat izrezali tudi luknjo, tako da je senzor za prah lahko zbiral podatke. To orodje je dobro delovalo s paličicami in je bilo preprosto za uporabo. Pri uporabi tega orodja bodite previdni, da ne stisnete prsta ali kako drugače obrežete nečesa, česar ne nameravate.

- Drugo orodje, ki smo ga uporabili, je bil brusni papir. Po rezanju luknje v CubeSat -u je bilo bistveno, da smo zgladili ostre robove. To orodje ne potrebuje posebnih varnostnih ukrepov, vendar vam bo verjetno povzročilo malo nereda pri čiščenju.

- Uporabili smo tudi orodje Dremel. Uporabili smo ga za hitro brušenje širokih vogalov CubeSat. Uporaba tega orodja zahteva izjemno previdnost in nujno je, da nosite zaščito za oči. Prav tako bo povzročilo nered prahu in majhnih kosov, zato očistite svoj delovni prostor!

- Končno orodje, ki smo ga uporabili, je vžigalnik. Z njim smo prižgali filtre za kavo in papirnate brisače, da smo ustvarili prah in dim, ki ga je naš Arduino zaznal. Med uporabo tega orodja ne pozabite privezati las nazaj, izogibajte se nošenju ohlapnih oblačil in zaščitite oči. Pazite, da plamen vedno pozorno spremljate, da ostane v zaprtem prostoru. Prav tako bi bilo pametno imeti nadzor odraslih ali učiteljev!

4. korak: Kako zgraditi CubeSat

Za izdelavo Cubesat -a je potrebnih približno 120 palčk. Zgornji videoposnetek prikazuje, kako smo palice zlagali eno na drugo z vročim lepljenjem vsake palice, da se prepričamo, da se ne zlomijo.

Kocka ima 1 polico in vrh. Polica in vrh sta le šest paličic, ki so vroče zlepljene.

Spodaj sta baterija in kartica SD pritrjena na ježka. Na vrhu police ploščo drži Velcro, Arduino pa na vrhu plošče.

Pri senzorju za prah z rezalniki žice izrežite luknjo na strani Cubesat -a, v katero se bo namestil senzor za prah. Za pritrditev senzorja za prah smo uporabili račji trak.

Nazadnje z Velcro pritrdite vrh na Cubesat.

Zgoraj si lahko ogledate našo končno skico.

5. korak: Kako priključiti senzor Arduino in prahu

1. Za ožičenje zbiralnika prahu in arduina
2. Vzemite žico in jo priključite v ozemljitveni zatič (GND) za 5v pin.
3. Zdaj vzemite drugi konec te žice in jo priključite v ČRNO žico na senzorju za prah
4. Vzemite drugo žico in jo priključite na 5v pin
5. Zdaj vzemite drugi konec žice in ga priključite v RDEČO žico na senzorju za prah
6. Nato vzemite peresa in jih vstavite v digitalne zatiče: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. MODRO žico vtaknite v zatič pri 13
8. Nato pripnite RUMENO žico v zatič pri 8

Koda za senzor prahu (koda s

vir

6. korak: Kako narediti Arduino in senzor prahu prenosljiv

Za naš projekt smo potrebovali način zbiranja podatkov, ko je naš kubatni senzor in senzor prahu v gibanju. Odločili smo se, da bo kartica SD uspela. Tu sta ožičenje in koda kartice SD.

Kako po potrebi priključiti kartico SD (*upoštevajte, da se je barva žic na fotografiji spremenila in dodatni zatiči niso potrebni)

1. Modra žica v senzorju za prah gre kamor koli na plošči za kruh
2. Rdeča žica na bralniku kartic SD (VCC) je kjer koli v isti vrstici kot modra žica na plošči za kruh
3. zdaj vzemite dodatno žico (bela žica na fotografiji), jo priključite v isto vrstico kot modra in rdeča žica, drugi konec žice pa priključite v GND na Arduinu
4. Oranžna žica na senzorju za prah se pritrdi na A5
5. Zelena žica se pritrdi na digitalni zatič 7
6. Vijolična žica na kartici SD (CS) je pritrjena na digitalni pin 4
7. Črna žica na kartici SD (MOSI) se pritrdi na digitalni pin 11
8. Oranžna žica na kartici SD (MISO) se pritrdi na digitalni pin 12
9. Modra žica na kartici SD (SCK) je pritrjena na digitalni pin 13
10. Rumena žica na kartici SD (GND) se pritrdi na ozemljitveni zatič (GND)
11. Kondenzator vstavite v ploščo za kruh
12. Rdeča žica na senzorju za prah se pritrdi na ploščo za kruh v isti vrsti kot kratka noga kondenzatorja.
13. Na koncu vzemite dodatno žico (rdeča na fotografiji) in en konec priključite v isto vrsto, kot je dolga noga kondenzatorja, drugi konec žice pa na 5V.

Koda za kartico SD in senzor za prah

7. korak: Rezultati in naučene lekcije

*Cubesat je ocenila in odjavila gospa Wingfield (učiteljica)

Demenzije in maša

Masa: 2,91 kg. Širina: 110 mm. na vsaki strani

Dolžina: 106 mm. na vsaki strani

Predhodni testi:

Letalski preizkus- dokončan

Med tem preizkusom je Cubesat ostal v taktu

Senzor se je polovico časa soočal z našim "Marsom", drugo polovico pa postrani.

Preskusi vibracij - popolni

Naredili smo te vibracijske teste, da bi ugotovili zaupanje, da lahko satelit vzdrži izstrelitveno okolje in da lahko še naprej deluje.

Rezultati vibracijskih preskusov

.12 sekund na stresanje

Obdobje- 2,13 sekunde na cikel

Vsi električni priključki so ostali povezani in zavarovani. Kocka se ni mogla prilegati v škatlo, zato smo s pomočjo traku pritrdili kocko navzdol. Dermalno orodje in brusni papir sta bila uporabljena za brušenje stranic Cubesata, da se prilegajo škatli, kar je odpravilo težavo.

Končni rezultati letenja

Frekvenca- 0,47 cikla na sekundo

Hitrost- 3,39 metra na sekundo

Pospešek- 9,99 m/s ^2

Centripetalna sila- 29,07 kg/s ^2

Dolžina vrvice- 1,26 m.

Izvedeli smo, da je senzor za prah pobral dim, ki ga povzroča ogenj, in nam dal najboljše podatke. Naučili smo se tudi, kako rešiti težave

V tem projektu smo se vsi naučili veliko dragocenih lekcij. Resnične življenjske lekcije, ki smo se jih naučili, so bile, da smo prebrali vse, tudi če je težko. Delali smo s kockastim senzorjem in senzorjem za prah. Lažje od obeh je bil cubesat, ki ga je oblikoval in zgradil v nekaj dneh. Cuesat je bil res dober dizajn, ki je uporabljal vse naše senzorje. Senzor za prah in Arduino je bilo zelo težko izračunati. Sprva koda ni delovala, kljub temu, da smo kodo uspeli, se je ožičenje izkazalo za napačno. Nekaj učiteljev nam je priskočilo na pomoč in nam pomagalo pri iskanju podatkov. Z učenjem življenjskih lekcij smo izvedeli tudi nove stvari o kockah in senzorjih. Prej nismo vedeli, kaj je cubesat, niti nismo vedeli, kako delujejo senzorji in ožičenje. V tem projektu je Brianna postala strokovnjakinja za ožičenje in kodiranje, Emma in Christian pa sta postali neverjetni zgradbi, hkrati pa sta se naučili tudi novih informacij o kodiranju in ožičenju. Skratka, naučili smo se toliko novega in se pri tem zabavali. Hvala gospe Wingfield, ker je za nas oblikovala ta projekt in kot učiteljica, ki resnično ljubi poučevanje in zabavo s svojimi učenci.

8. korak: Podatki senzorja prahu

Graf na desni so podatki, ki jih je prejel senzor prahu. Fotografija na levi je tak, kako bi moral izgledati graf.

Senzor je imel težave pri zbiranju odličnih podatkov.

Če ima kdo več znanja o senzorju za prah in o tem, kako pridobiti ustrezne podatke, prosim, komentirajte to intestruktibilnost.