Arduino Dust Study: 8 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Millaista olisi asua Marsissa? Onko ilma hengittävä? Onko se turvallista? Kuinka paljon pölyä on? Kuinka usein myrskyt ovat? Oletko koskaan miettinyt vastausta johonkin näistä kysymyksistä?

Vaihe 1: Johdanto

Nimemme ovat Christian, Brianna ja Emma. Olemme käsitelleet monia aiheita fysiikan tunnillamme. Olemme oppineet sähköstä, erityyppisistä voimista, raketeista, robotiikasta, ohjelmoinnista, liikkeestä ja paljon muuta.

Tavoitteemme tässä hankkeessa on luoda toiminnallinen CubeSat tai pienikokoinen satelliitti avaruustutkimukseen, joka sisältää ohjelmoidun pölyanturin, jotta voimme oppia lisää Marsin pölymyrskyistä.

Tämän CubeSatin on kestettävä Marsin ilmakehä. Sen kestävyyden testaamiseksi se kesti ravistustestin varmistaakseen, että CubeSat on riittävän vahva.

Suurin rajoituksemme tälle projektille oli CubeSatin kokovaatimukset. Meillä on paljon palasia ja johtoja, ja niiden kaikkien sisällyttäminen oli vaikeaa. Toinen rajoituksemme oli aika. Meillä oli mukana monia komponentteja, kuten CubeSatin rakentaminen, ohjelmointi ja koodaus. Jatka Instructable -ohjelman lukemista saadaksesi lisätietoja!

Vaihe 2: Materiaalit

Arduino ja ohjelmointi:

1. Pölyanturi

2. Arduino Uno

3. HDMI-johto

4. 2 johdinta

5. Nastat

6. Tietokone ohjelmointia varten

7. SD -kortti

8. SD -kortin haltija

9. SD-kortinlukija

10. Akku

11. Akkukaapeli

12. Leipälauta*

13. Kondensaattori 470uF*

CubeSat:

12. Popsicle Sticks (vähintään 120)

13. Kuuma liimapistooli

14. Tarranauha

15. Dremel Tool

16. Hiekkapaperi

Kokeiluun:

17. Paperipyyhkeet

18. Kahvisuodattimet

20. Suuri lasinmurtaja

21. Käsineet / uunikintaat

22. Sytytin / Tulitikut

Vaihe 3: Tarvittavat ja käytetyt työkalut ja turvallisuuskäytännöt

- Ensimmäinen työkalu, jota käytimme, oli kuuma liimapistooli. Sitä käytettiin kiinnittämään popsicle tikkuja yhteen rakennettaessa CubeSat. Ole erittäin varovainen, ettet saa liimaa käsillesi tai kosketa pistoolin suutinta, koska se on erittäin kuuma.

- Leikkasimme myös lankaleikkureilla reiän CubeSatiin, jotta pölyanturi voisi kerätä tietoja. Tämä työkalu toimi hyvin popsicle -tikkujen kanssa ja oli helppokäyttöinen. Kun käytät tätä työkalua, ole varovainen, ettet purista sormiasi tai leikkaa muuten mitään, mitä et halua.

- Toinen käyttämämme työkalu oli hiekkapaperi. CubeSatin reiän leikkaamisen jälkeen oli välttämätöntä tasoittaa terävät reunat. Tämä työkalu ei vaadi erityisiä turvatoimenpiteitä, mutta todennäköisesti aiheuttaa pienen sotkun siivoamiseen.

- Käytimme myös Dremel -työkalua. Hioimme sen nopeasti CubeSatin leveistä kulmista. Tämän työkalun käyttö vaatii äärimmäistä varovaisuutta, ja on ehdottomasti käytettävä silmäsuojaimia. Lisäksi se tekee pölyä ja pieniä paloja, joten muista siivota työtila!

- Viimeinen käyttämämme työkalu oli kevyempi. Käytimme sitä sytyttämään kahvisuodattimet ja paperipyyhkeet tuleen, luomaan pölyä ja savua Arduinollemme. Kun käytät tätä työkalua, muista sitoa hiukset takaisin, välttää löysien vaatteiden käyttöä ja käyttää silmäsuojaimia. Muista seurata liekkiä aina tarkasti, jotta se pysyy kurissa. Lisäksi olisi viisasta valvoa aikuista tai opettajaa!

Vaihe 4: CubeSatin rakentaminen

Cubesatin rakentamiseen tarvitaan noin 120 Popsicle -tikkua. Yllä oleva video osoittaa, kuinka pinoimme tikut toistensa päälle kuumaliimalla jokaisen tikun varmistaaksemme, etteivät ne rikkoudu.

Kuutiossa on 1 hylly ja yläosa. Hylly ja yläosa ovat vain kuusi popsicle -tikkua, jotka on liimattu yhteen.

Pohjassa akku ja SD -kortti ovat tarranauhaa. Hyllyn yläpuolella leipälauta on tarranauhassa ja Arduino istuu leipälaudan päällä.

Pölyanturille leikkaa langanleikkureilla reikä Cubesatin sivulle pölyanturin asentamiseksi. Pidimme pölyanturia paikallaan ankkuteipillä.

Käytä lopuksi tarranauhaa kiinnittääksesi yläosan Cubesatiin.

Näet lopullisen suunnittelumme luonnoksen yllä.

Vaihe 5: Arduinon ja pölyanturin kytkeminen

1. Pölynkerääjän ja arduinon johtamiseen
2. Ota johto ja kytke se maadoitusnastaan (GND) 5 V: n nastalla.
3. Ota nyt langan toinen pää ja liitä se pölyanturin MUSTAan johtoon
4. Ota toinen johto ja kytke se 5 voltin nastaan
5. Ota nyt langan toinen pää ja liitä se pölyanturin PUNAISEEN johtoon
6. Ota seuraavaksi kynät ja aseta ne digitaalisiin nastoihin: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. Kytke SININEN johto nastaan 13
8. Kytke sitten KELTAINEN johto nastaan kohdassa 8

Pölyanturin koodi (koodi osoitteesta

Lähde

Vaihe 6: Kuinka tehdä Arduino- ja pölyanturi kannettavaksi

Hankkeessa tarvitsimme tapaa kerätä tietoja, kun kuutio- ja pölyanturimme olivat liikkeessä, ja päätimme, että SD -kortti tekee tempun. Tässä on SD -kortin johdotus ja koodi.

SD -kortin kytkeminen tarvittaessa (*huomaa, että johtimien väri muuttui kuvassa eikä ylimääräisiä nastoja tarvita)

1. Pölyanturin sininen johto menee mihin tahansa leipälaudan kohtaan
2. SD -kortinlukijan (VCC) punainen johto menee mihin tahansa kohtaan samalla rivillä kuin leipälevyn sininen johto
3. ota nyt ylimääräinen johto (valkoinen johto kuvassa), kytke se samaan riviin kuin sininen ja punainen johto ja langan toinen pää kytketään Arduinon GND: hen
4. Pölyanturin oranssi lanka kiinnittyy A5: een
5. Vihreä johto kiinnittyy digitaaliseen nastaan 7
6. SD -kortin (CS) violetti johto kiinnittyy digitalpin 4: een
7. SD -kortin (MOSI) musta johto kiinnittyy digitaaliseen nastaan 11
8. SD -kortin (MISO) oranssi johto kiinnittyy digitaaliseen nastaan 12
9. SD -kortin (SCK) sininen johto kiinnittyy digitaaliseen nastaan 13
10. SD -kortin (GND) keltainen johto kiinnittyy maadoitusnastaan (GND)
11. Aseta kondensaattori leipälevyyn
12. Pölyanturin punainen lanka kiinnittyy leipälautaan samalla rivillä kuin kondensaattorin lyhyt jalka.
13. Ota lopuksi ylimääräinen johto (punainen kuvassa) ja kytke toinen pää samaan riviin kuin kondensaattorin pitkä jalka ja johtimen toinen pää menee 5 volttiin.

SD -kortin ja pölyanturin koodi

Vaihe 7: Tulokset ja saadut kokemukset

*Cubesat arvioi ja tarkisti rouva Wingfield (opettaja)

Demension ja messu

Paino: 2,91 kg. Leveys: 110 mm. kummallakin puolella

Pituus: 106 mm. kummallakin puolella

Alustavat testit:

Lentotesti- valmis

Tämän testin aikana Cubesat pysyi tahdissa

Anturi kohtasi "Marsimme" puolet ajasta ja sivusuunnassa toisen puolen ajasta.

Tärinätestit - valmis

Teimme nämä värähtelytestit varmistaaksemme, että satelliitti kestää laukaisuympäristön ja pystyy edelleen toimimaan sen jälkeen.

Tärinätestien tulokset

.12 sekuntia tärinää kohden

Jakso- 2,13 sekuntia jaksoa kohden

Kaikki sähköliittimet pysyivät kiinni ja kiinnitettyinä. Kuutio ei voinut mahtua laatikkoon, joten käytimme teippiä kuution kiinnittämiseen. Ihonpoistotyökalua ja hiekkapaperia käytettiin hiomaan Cubesatin sivut sopimaan laatikkoon ja se korjasi ongelman.

Lopulliset lentotulokset

Taajuus- 0,47 sykliä sekunnissa

Nopeus- 3,39 metriä sekunnissa

Kiihtyvyys- 9,99 m/s ^2

Keskipistevoima- 29,07 kg/s ^2

Nauhan pituus- 1,26 m.

Saimme tietää, että pölyanturi keräsi tulen aiheuttaman savun ja antoi meille parhaat tiedot. Opimme myös ongelmanratkaisun

Tämän projektin aikana saimme kaikki arvokkaita opetuksia. Tosielämän opetukset, jotka saimme, oli selvittää kaikki, vaikka se olisi vaikeaa. Työskentelimme kuutioilla ja pölyanturilla. Helpoin näistä kahdesta oli kuutio, sen suunnittelu ja rakentaminen parissa päivässä. Cubeat oli todella hyvä muotoilu, jota käytettiin kaikkien antureidemme pitämiseen. Pölyanturin ja Arduinon laskeminen oli erittäin vaikeaa. Aluksi koodi ei toiminut, mutta kun saimme koodin toimimaan, johdotus osoittautui vääräksi. Pari opettajaa tuli auttamaan meitä molempia auttamaan meitä löytämään tietomme. Oppimalla elämän oppitunteja saimme myös uusia asioita kuutioista ja antureista. Ennen emme tienneet, mikä kuutio on, emmekä tienneet, miten anturit ja johdot toimivat. Koko projektin aikana Briannasta tuli johdotuksen ja koodauksen asiantuntija, kun taas Emmasta ja Christianista tuli hämmästyttäviä rakennuksia ja he oppivat myös uutta tietoa koodauksesta ja johdotuksesta. Kaiken kaikkiaan opimme niin paljon uutta ja pidimme hauskaa tehdessämme sitä. Kiitos rouva Wingfieldille, joka suunnitteli meille tämän projektin ja oli opettaja, joka todella rakastaa opettamista ja hauskaa opiskelijoidensa kanssa.

Vaihe 8: Pölyanturin tiedot

Oikealla oleva kaavio on pölyanturin vastaanottamat tiedot. Vasemmalla oleva kuva on se, miltä kaavion olisi pitänyt näyttää.

Anturilla oli ongelmia suuren datan keräämisessä.

Jos jollakin on enemmän tietoa pölyanturista ja siitä, miten saada oikeat tiedot, kommentoikaa tätä rakennetta.