Arduino Dust Study: 8 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Марста өмір сүру қандай болар еді? Ауа дем алады ма? Бұл қауіпсіз бе? Қанша шаң бар? Дауыл қаншалықты жиі болады? Осы сұрақтардың қайсысының жауабын ойланып көрдіңіз?

1 -қадам: Кіріспе

Біздің есімдеріміз - Кристиан, Брайанна және Эмма. Біз физика сабағында көптеген тақырыптарды қарастырдық. Біз электр энергиясы, әр түрлі күштер, ракеталар, робототехника, бағдарламалау, қозғалыс және тағы басқалар туралы білдік.

Бұл жобаның мақсаты - Марстағы шаңды дауылдың заңдылықтары туралы көбірек білу үшін функционалды CubeSat немесе ғарыштық зерттеулерге арналған бағдарламаланған шаң датчигі бар спутник құру.

Бұл CubeSat Марстың атмосферасына төтеп беруі керек. Оның беріктігін тексеру үшін ол CubeSat жеткілікті күшті екеніне көз жеткізу үшін сілкініс сынағына төзді.

Бұл жобаға біздің негізгі шектеуіміз CubeSat өлшеміне қойылатын талаптар болды. Бізде көптеген бөлшектер мен сымдар бар, олардың барлығын ішіне кіргізу қиын болды. Бізде тағы бір шектеу - уақыт болды. Бізде CubeSat құру, бағдарламалау және кодтау сияқты көптеген компоненттер болды. Қосымша ақпарат алу үшін біздің нұсқаулықты оқуды жалғастырыңыз!

2 -қадам: материалдар

Arduino және бағдарламалау үшін:

1. Шаң датчигі

2. Arduino Uno

3. HDMI сымы

4. 2 сымдар

5. Түйреуіштер

6. Бағдарламалауға арналған компьютер

7. SD картасы

8. SD картасын ұстағыш

9. SD картаны оқу құралы

10. Батарея жиынтығы

11. Батарея кабелі

12. Нан тақтасы*

13. 470uF конденсаторы*

CubeSat үшін:

12. Көпіршікті таяқшалар (кемінде 120)

13. Ыстық желім мылтығы

14. Velcro

15. Dremel құралы

16. Қағаз

Тестілеу үшін:

17. Қағаз сүлгілер

18. Кофе сүзгілері

20. Үлкен шыны сынғыш

21. Қолғаптар / Митс пеші

22. Жеңіл / Сәйкестік

3 -қадам: Қажетті және қолданылатын құралдар мен қауіпсіздік техникасы

- Біз қолданған бірінші құрал ыстық желім тапаншасы болды. Ол біздің CubeSat құрастыру кезінде попсикула таяқшаларын бір -біріне жабыстыру үшін қолданылды. Қолыңызға желім түспеуі үшін немесе мылтықтың шүмегіне тигізбеу үшін өте сақ болыңыз, себебі ол өте ыстық болады.

- Біз сонымен қатар шаң сенсоры деректерді жинай алатындай етіп CubeSat -тегі тесікті кесу үшін сым кескіштерді қолдандық. Бұл құрал попсикул таяқшаларымен жақсы жұмыс жасады және қолдануға оңай болды. Бұл құралды қолданғанда, саусағыңызды қысып алмауды немесе басқа жолмен қажет емес нәрсені қиып алмауды қадағалаңыз.

- Біз қолданған тағы бір құрал - зімпара. CubeSat саңылауын кескеннен кейін, біз үшкір жиектерді тегістеуіміз керек болды. Бұл құрал арнайы қауіпсіздік шараларын қажет етпейді, бірақ тазалау үшін сізге біраз қиындық тудыруы мүмкін.

- Біз сондай -ақ Dremel құралын қолдандық. Біз оны CubeSat -тың кең бұрыштарын тез құмдау үшін қолдандық. Бұл құралды қолдану өте сақ болуды талап етеді және көзді қорғау құралдарын қолдану маңызды. Сондай -ақ, бұл шаң мен ұсақ бөлшектерді шатастырады, сондықтан жұмыс кеңістігін тазалаңыз!

- Біз қолданған соңғы құрал жеңілірек болды. Біз оны кофе сүзгілері мен қағаз сүлгілерді отқа жағу үшін, біздің Arduino сезуі үшін шаң мен түтін жасау үшін қолдандық. Бұл құралды қолданған кезде, шашты артқа байлауды, бос киім киюді және көзді қорғау құралдарын киюді ұмытпаңыз. Жалынның сақталуын қамтамасыз ету үшін оны үнемі қадағалап отырыңыз. Сонымен қатар, ересектердің немесе мұғалімдердің қадағалауы жақсы болар еді!

4 -қадам: CubeSat қалай құрылады

Cubesat құрастыру үшін 120 шақты таяқша қажет. Жоғарыдағы бейнеде біз таяқтарды бір -бірінің үстіне қалай жапсырғанымызды көрсетеміз, олар сынбауы үшін әр таяқшаны ыстық желіммен жабыстырамыз.

Кубиктің 1 сөресі мен үстіңгі жағы бар. Сөре мен үстіңгі жағы - ыстық желіммен жабыстырылған алты түйіршік таяқша.

Төменгі жағында батарея мен SD картасы Velcro орналасқан. Сөренің жоғарғы жағында нан тақтасы Velcro -мен, ал Arduino нан тақтасының үстінде орналасқан.

Шаң датчигі үшін сым кескіштерді қолданып, шаң сенсорына сәйкес келетін Cubesat бүйіріндегі тесікті кесіңіз. Біз шаң сенсорын орнында ұстау үшін үйрек таспасын қолдандық.

Соңында Cubesat -тің жоғарғы жағын бекіту үшін Velcro пайдаланыңыз.

Сіз біздің соңғы дизайн эскизін жоғарыдан көре аласыз.

5 -қадам: Arduino мен шаң датчигін қалай қосуға болады

1. Шаң жинағыш пен ардуиноны сыммен байланыстыру үшін
2. Сымды алыңыз да, оны 5в түйреуішпен жерге (GND) түйреуішке қосыңыз.
3. Енді сол сымның екінші ұшын алып, оны шаң сенсорындағы ҚАРА сымға қосыңыз
4. Басқа сымды алыңыз да, оны 5 вольтке қосыңыз
5. Енді сымның екінші ұшын алып, оны шаң сенсорындағы ҚЫЗЫЛ сымға қосыңыз
6. Содан кейін қаламдарды алып, оларды сандық түйреуіштерге салыңыз: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. КӨК сымды 13 -ке түйреуішке қосыңыз
8. Содан кейін САРЫ сымын 8 -ге түйреуішке қосыңыз

Шаң датчигінің коды (https://www.instructables.com/id/How-to-Interface-… сайтынан алынған код)

дереккөз

6 -қадам: Arduino мен шаң датчигін қалай портативті етуге болады

Біздің жоба үшін бізге текше мен шаң сенсоры қозғалыста болған кезде деректерді жинау әдісі қажет болды. Біз SD картасы бұл әдісті жасайды деп шештік. Міне SD картасының сымы мен коды.

Қажет болса, SD картасын қалай қосуға болады (*суретте сымдардың түсі өзгергенін және қосымша түйреуіштер қажет емес екенін ескеріңіз)

1. Шаң сенсорындағы көк сым нан тақтасының кез келген жеріне барады
2. SD картасын оқу құрылғысындағы (VCC) қызыл сым нан тақтасындағы көк сыммен бір қатарда кез келген жерге барады.
3. енді қосымша сымды алыңыз (суреттегі ақ сым), оны көк және қызыл сымдармен қатарға қосыңыз, сымның екінші ұшын Arduino -да GND -ге қосыңыз.
4. Шаң датчигіндегі қызғылт сары сым A5 -ке бекітіледі
5. Жасыл сым 7 цифрлық түйреуішке бекітіледі
6. SD картасындағы (CS) қызғылт сым 4 цифрлық пинге қосылады
7. SD картасындағы қара сым (MOSI) цифрлық пинге 11 бекітіледі
8. SD картасындағы (MISO) қызғылт сары сым 12 цифрлық пинге бекітіледі
9. SD картасындағы көк сым (SCK) цифрлық пинге 13 бекітіледі
10. SD картасындағы (GND) сары сым жерге тұйықтауышқа (GND) қосылады
11. Конденсаторды нан тақтасына салыңыз
12. Шаң датчигіндегі қызыл сым нан тақтасына конденсатордың қысқа аяғымен бір қатарда бекітіледі.
13. Ақырында қосымша сымды алыңыз (суретте қызыл) және бір ұшын конденсатордың ұзын аяғы бір қатарға жалғаңыз, ал сымның екінші шеті 5в кернеуге өтеді.

SD картасы мен шаң датчигінің коды

7 -қадам: Нәтижелер мен алынған сабақтар

*Cubesat -ты Вингфилд ханым бағалады және тексерді (мұғалім)

Демонстрациялар мен массалар

Массасы: 2,91 кг. Ені: 110 мм. әр жағынан

Ұзындығы: 106 мм. әр жағынан

Алдын ала тесттер:

Ұшу сынағы- аяқталды

Бұл сынақ кезінде Cubesat әдепті болды

Сенсор біздің «Марспен» жарты уақыт бойы, ал қалған жартысында жанама жолмен бетпе -бет келді.

Діріл сынақтары - аяқталды

Біз бұл діріл сынақтарын серіктің ұшыру ортасына төтеп бере алатындығына және одан кейін де жұмыс істей алатындығына сенімді болу үшін жасадық.

Діріл сынауларының нәтижелері

.12 сілкініске

Мерзімі- цикл үшін 2,13 секунд

Барлық электр коннекторлары қосулы және бекітілген күйінде қалды. Текше текшесі қорапқа сыймады, сондықтан біз текшені төмен бекіту үшін таспаны қолдандық. Тері құралы мен құм қағазы Cubesat -тың бүйірлерін қорапқа сыйғызу үшін тегістеу үшін қолданылды және бұл мәселені шешті.

Ұшудың соңғы нәтижелері

Жиілік- секундына 0,47 цикл

Жылдамдығы- секундына 3,39 метр

Жеделдету- 9,99 м/с ^2

Орталыққа күш- 29,07 кг/с ^2

Жіп ұзындығы- 1,26 м.

Біз шаң сенсорының өрттен шыққан түтінді жинайтынын білдік және бізге ең жақсы деректерді берді. Біз сондай -ақ мәселені шешуді үйрендік

Бұл жоба барысында бәріміз көптеген құнды сабақтарды алдық. Біз алған шынайы өмір сабақтары, қиын болса да, бәрін жеңу болды. Біз текше мен шаң сенсорымен жұмыс жасадық. Екеуінің ең жеңілі - текшені салу, оны бірнеше күнде жобалау және салу. Cubesat - бұл біздің барлық сенсорларды ұстауға арналған өте жақсы дизайн. Шаң датчигі мен Arduino -ны есептеу өте қиын болды. Алдымен код жұмыс істемеді, алайда біз кодты жұмыс істетіп жатқанда сымдар дұрыс емес болып шықты. Бірнеше мұғалім біздің деректерді табуға көмектесу үшін екеуіне де көмекке келді. Өмірлік сабақтарды ала отырып, біз кубиктер мен сенсорлар туралы жаңа нәрселерді білдік. Бұрын біз кубиктің не екенін, сенсорлар мен сымдардың қалай жұмыс істейтінін білмедік. Бұл жоба барысында Брайанна сымдар мен кодтаудың білгірі болды, ал Эмма мен Кристиан таңғажайып ғимараттарға айналды, сонымен қатар кодтау мен сым туралы жаңа ақпаратты білді. Тұтастай алғанда, біз көптеген жаңа нәрселерді үйрендік және оны орындау барысында көңіл көтердік. Уингфилд ханымға осы жобаны біз үшін жасағаны үшін және шәкірттерімен сабақ өткізуді және көңіл көтеруді шынайы ұнататын мұғалім болғаныңыз үшін рахмет.

8 -қадам: Шаң датчигінің деректері

Оң жақтағы график - бұл шаң датчигі туралы мәліметтер. Сол жақтағы фотосурет графикке ұқсас болуы керек еді.

Сенсор керемет деректерді жинауда қиындықтарға тап болды.

Егер кімде -кім шаң сенсоры туралы көбірек білетін болса және тиісті деректерді қалай алуға болатынын білсеңіз, осы бөлшектелетін құралға түсініктеме беріңіз.