Arduino stofstudie: 8 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Hoe sou dit wees om op Mars te woon? Is die lug asemhaalbaar? Is dit veilig? Hoeveel stof is daar? Hoe gereeld is die storms? Het u al ooit die antwoord op enige van hierdie vrae gewonder?

Stap 1: Inleiding

Ons name is Christian, Brianna en Emma. Ons het gedurende ons tyd in ons fisika -klas baie onderwerpe behandel. Ons het geleer oor elektrisiteit, verskillende soorte kragte, vuurpyle, robotika, programmering, beweging en nog baie meer.

Ons doel met hierdie projek is om 'n funksionele CubeSat, of 'n geminiaturiseerde satelliet vir ruimte -navorsing te skep, wat 'n geprogrammeerde stofsensor bevat om meer te leer oor die stofstormpatrone op Mars.

Hierdie CubeSat moet die atmosfeer van Mars kan weerstaan. Om die duursaamheid daarvan te toets, het dit 'n skudtoets verduur om seker te maak dat die CubeSat sterk genoeg is.

Ons grootste beperking vir hierdie projek was die groottevereistes van die CubeSat. Ons het baie stukke en drade, en dit was moeilik om dit almal binne te sit. Nog 'n beperking wat ons gehad het, was tyd. Ons het baie komponente opgeneem, soos die bou van die CubeSat, programmering en kodering. Hou aan om ons instruksies te lees om meer te wete te kom!

Stap 2: materiaal

Vir Arduino en programmering:

1. Stofsensor

2. Arduino Uno

3. HDMI-koord

4. 2 drade

5. Spelde

6. Rekenaar vir programmering

7. SD -kaart

8. SD -kaarthouer

9. SD-kaartleser

10. Batterypak

11. Batterykabel

12. Broodbord*

13. Kondensator van 470uF*

Vir CubeSat:

12. Stokkies (minstens 120)

13. Warmlijmpistool

14. Klittenband

15. Dremel Tool

16. Skuurpapier

Vir toets:

17. Papierhanddoeke

18. Koffiefilters

20. Groot glasbreker

21. Handskoene / Oondwante

22. Aansteker / vuurhoutjies

Stap 3: benodigde en gebruikte gereedskap en veiligheidspraktyke

- Die eerste gereedskap wat ons gebruik het, was 'n warm lijmpistool. Dit is gebruik om ons stokkies bymekaar te plak terwyl ons ons CubeSat bou. Wees baie versigtig om geen gom op u hande te kry nie, of raak aan die spuitstuk van die geweer, want dit sal baie warm wees.

- Ons het ook draadknipsels gebruik om 'n gat in die CubeSat te sny sodat die stofsensor data kan versamel. Hierdie instrument werk goed met die popsicle -stokke en was maklik om te gebruik. As u hierdie instrument gebruik, moet u versigtig wees om nie u vinger te knyp of iets anders te snoei wat u nie bedoel nie.

- 'n Ander hulpmiddel wat ons gebruik het, was skuurpapier. Nadat ons die gat in die CubeSat gesny het, was dit noodsaaklik dat ons die skerp rande glad maak. Hierdie instrument benodig geen spesiale veiligheidsmaatreëls nie, maar dit sal waarskynlik 'n bietjie gemors veroorsaak om op te ruim.

- Ons het ook 'n Dremel -instrument gebruik. Ons het dit gebruik om die wye hoeke van die CubeSat vinnig af te skuur. Uiters versigtig is nodig om hierdie instrument te gebruik, en dit is noodsaaklik dat u oogbeskerming dra. Dit sal ook stof en klein stukkies veroorsaak, so maak seker dat u u werkruimte skoonmaak!

- Die laaste hulpmiddel wat ons gebruik het, was 'n aansteker. Ons het dit gebruik om koffiefilters en papierhanddoeke aan die brand te steek, om stof en rook te skep sodat ons Arduino kan voel. Terwyl u hierdie instrument gebruik, moet u die hare vasbind, vermy los klere en dra oogbeskerming. Hou die vlam altyd fyn dop om te verseker dat die vlam inhou. Dit sal ook slim wees om toesig te hou deur volwassenes of onderwysers!

Stap 4: Hoe om 'n CubeSat te bou

Ongeveer 120 stokkies is nodig om die Cubesat te bou. Die video hierbo wys hoe ons die stokke bo -op mekaar gestapel het om elke stok te plak om seker te maak dat hulle nie breek nie.

Die kubesat het 1 rak en 'n bokant. Die rakke en die bokant is slegs ses stokkies wat warm aan mekaar vasgeplak is.

Onderin is die battery en die SD -kaart klittenband. Bo -op die rak word die broodbord vasgemaak deur die klittenband en die Arduino sit bo -op die broodbord.

Vir die stofsensor, gebruik die draadsnyers om 'n gat in die kant van die Cubesat te sny sodat die stofsensor daarin kan pas. Ons het 'n eendband gebruik om die stofsensor vas te hou.

Gebruik laastens klittenband om die bokant aan die Cubesat vas te maak.

U kan ons finale ontwerpskets hierbo sien.

Stap 5: Hoe om 'n Arduino- en stofsensor te bedraad

1. Om die stofversamelaar en arduino te bedraad
2. Neem 'n draad en steek dit met die 5v -pen in die grondpen (GND).
3. Neem nou die ander kant van die draad en steek dit in die SWART draad op die stofsensor
4. Neem die ander draad en steek dit in die 5V -pen
5. Neem nou die ander kant van die draad en steek dit in die ROOI draad op die stofsensor
6. Neem dan die penne en sit dit in die digitale penne: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. Steek die BLOU draad in die pen op 13
8. Steek dan GEEL draad om 8 in die pen

Kode vir die stofsensor (kode vanaf

bron

Stap 6: Hoe om die Arduino- en stofsensor draagbaar te maak

Vir ons projek het ons 'n manier nodig gehad om data in te samel wanneer ons kubusse en stofsensor in beweging was. Ons het besluit dat 'n SD -kaart die truuk sou doen. Hier is die bedrading en kode van die SD -kaart.

Hoe om 'n SD -kaart aan te sluit indien nodig (*let op die kleur van die drade het verander op die foto en die ekstra penne is nie nodig nie)

1. Die blou draad in die stofsensor gaan na enige plek op die broodbord
2. Die rooi draad op die SD -kaartleser (VCC) loop enige plek in dieselfde ry as die blou draad op die broodbord
3. Neem nou 'n ekstra draad (wit draad op die foto), steek dit in dieselfde ry as die blou en rooi drade en die ander kant van die draadproppe in GND op die Arduino
4. Die oranje draad op die stofsensor word aan A5 geheg
5. Die groen draad word aan die digitale pen 7 geheg
6. Die pers draad op die SD -kaart (CS) word aan digitalpin 4 geheg
7. Die swart draad op die SD -kaart (MOSI) word aan die digitale pen 11 geheg
8. Die oranje draad op die SD -kaart (MISO) word aan die digitale pen 12 geheg
9. Die blou draad op die SD -kaart (SCK) word aan die digitale pen 13 geheg
10. Die geel draad op die SD -kaart (GND) word aan 'n grondpen (GND) geheg
11. Plaas die kondensator in die broodbord
12. Die rooi draad op die stofsensor heg aan die broodbord in dieselfde ry as die kort been van die kapasitor.
13. Neem uiteindelik 'n ekstra draad (rooi op die foto) en steek die een kant in dieselfde ry as die lang been van die kapasitor en die ander kant van die draad gaan na 5v.

Kode vir die SD -kaart en stofsensor

Stap 7: Resultate en lesse geleer

*Cubesat is geëvalueer en afgemerk deur mev Wingfield (onderwyser)

Demensies en massa

Gewig: 2,91 kg. Breedte: 110 mm. aan elke kant

Lengte: 106 mm. aan elke kant

Voorlopige toetse:

Vlugtoets- voltooi

Tydens hierdie toets het die Cubesat taktvol gebly

Die sensor het die helfte van die tyd teenoor ons "Mars" gekonfronteer en die ander helfte van die tyd sy kant toe.

Trillingstoetse - voltooi

Ons het hierdie vibrasietoetse gedoen om die vertroue te vestig dat die satelliet die lanseeromgewing kan weerstaan en nog steeds kan funksioneer.

Resultate van vibrasietoetse

.12 sekondes per skud

Periode- 2,13 sekondes per siklus

Al die elektriese verbindings bly verbind en beveilig. Die blokkies kon nie in die boks pas nie, so ons het band gebruik om die blokkies vas te maak. Die dermale gereedskap en sandpapier is gebruik om die kante van die Cubesat af te skuur om in die boks te pas, en dit het die probleem opgelos.

Uiteindelike vluguitslae

Frekwensie- 0,47 siklusse per sekonde

Snelheid- 3,39 meter per sekonde

Versnelling- 9,99 m/s ^2

Sentripetale krag- 29,07 kg/s ^2

Tou lengte- 1,26 m.

Ons het geleer dat die stofsensor rook wat deur 'n vuur ontstaan het, opgetel het en ons die beste data gegee het. Ons het ook geleer hoe om probleme op te los

Gedurende hierdie projek het ons almal baie waardevolle lesse geleer. Die werklike lesse wat ons geleer het, was om alles deur te werk, selfs al word dit moeilik. Ons het gewerk met 'n kubusse en 'n stofsensor. Die maklikste van die twee was die kubusse, wat dit binne 'n paar dae ontwerp en gebou het. Die kubesat was 'n baie goeie ontwerp wat gebruik is om al ons sensors te hou. Die stofsensor en Arduino was baie moeilik om mee te bereken. Aanvanklik werk die kode nie, maar terwyl die kode werk, blyk dit dat die bedrading verkeerd was. 'N Paar onderwysers het ons te hulp gesnel om albei te help om ons data te vind. Met die leer van lewenslesse, het ons ook nuwe dinge uitgevind oor kubusse en sensors. Voorheen het ons nie geweet wat 'n kubusstel is nie, en ook nie geweet hoe sensors en bedrading werk nie. Gedurende hierdie projek het Brianna 'n kenner geword van bedrading en kodering, terwyl Emma en Christian wonderlike geboue geword het, terwyl hulle ook nuwe inligting oor kodering en bedrading geleer het. Al met al het ons soveel nuwe dinge geleer en het ons dit baie geniet. Dankie aan mev Wingfield vir die ontwerp van hierdie projek vir ons en om 'n onderwyser te wees wat opreg hou van onderrig en om pret te hê met haar studente.

Stap 8: Stofsensordata

Die grafiek aan die regterkant is die data wat die stofsensor ontvang het. Die foto aan die linkerkant is hoe die grafiek moes gelyk het.

Die sensor het probleme ondervind met die versameling van goeie data.

As iemand meer kennis het van die stofsensor en hoe om die regte data te kry, kan u kommentaar lewer op hierdie verteerbare stof.