Arduino փոշու ուսումնասիրություն. 8 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:48

Ինչպիսի՞ն կլիներ ապրել Մարսի վրա: Օդը շնչո՞ւմ է: Արդյո՞ք դա անվտանգ է: Որքա՞ն փոշի կա: Որքա՞ն հաճախ են փոթորիկները: Երբևէ մտածե՞լ եք այս հարցերից որևէ մեկի պատասխանը:

Քայլ 1: Ներածություն

Մեր անուններն են ՝ Քրիստիան, Բրայաննա և Էմմա: Մենք ֆիզիկայի դասին մեր ժամանակներում ընդգրկել ենք բազմաթիվ թեմաներ: Մենք սովորել ենք էլեկտրաէներգիայի, տարբեր տեսակի ուժերի, հրթիռների, ռոբոտաշինության, ծրագրավորման, շարժման և շատ ավելին:

Այս նախագծի մեր նպատակն է ստեղծել ֆունկցիոնալ CubeSat կամ տիեզերական հետազոտությունների համար նախատեսված փոքր արբանյակ, որը պարունակում է ծրագրավորված փոշու տվիչ, որպեսզի ավելին իմանա Մարսի փոշու փոթորկի օրինաչափությունների մասին:

Այս CubeSat- ը պետք է կարողանա դիմակայել Մարսի մթնոլորտին: Դրա ամրությունը ստուգելու համար այն անցավ թափահարման փորձություն `համոզվելու համար, որ CubeSat- ը բավականաչափ ամուր է:

Այս նախագծի մեր հիմնական խոչընդոտը CubeSat- ի չափերի պահանջներն էին: Մենք ունենք շատ կտորներ և լարեր, և դժվար էր դրանք բոլորը ներսում տեղավորել: Մեկ այլ սահմանափակում, որը մենք ունեինք, ժամանակն էր: Մենք ունեինք բազմաթիվ բաղադրիչներ, ինչպիսիք էին CubeSat- ի կառուցումը, ծրագրավորումը և կոդավորումը: Շարունակեք կարդալ մեր Instructable- ը ՝ ավելին իմանալու համար:

Քայլ 2: Նյութեր

Arduino- ի և ծրագրավորման համար

1. Փոշու տվիչ

2. Arduino Uno

3. HDMI լար

4. 2 լարեր

5. կապում

6. Համակարգիչ `ծրագրավորման համար

7. SD քարտ

8. SD քարտի սեփականատեր

9. SD քարտի ընթերցող

10. Մարտկոցի փաթեթ

11. Մարտկոցի մալուխ

12. Հացի տախտակ*

13. 470uF* կոնդենսատոր

CubeSat- ի համար

12. Popsicle ձողիկներ (առնվազն 120)

13. Տաք սոսինձ ատրճանակ

14. Velcro

15. Dremel գործիք

16. հղկաթուղթ

Փորձարկման համար

17. Թղթե սրբիչներ

18. Սուրճի զտիչներ

20. Խոշոր ապակե անջատիչ

21. Ձեռնոցներ / Վառարանի ձեռնոցներ

22. Կրակայրիչ / Համընկնումներ

Քայլ 3. Անհրաժեշտ և օգտագործվող գործիքներ և անվտանգության փորձեր

- Առաջին գործիքը, որը մենք օգտագործեցինք, տաք սոսնձի ատրճանակն էր: Այն օգտագործվել է մեր popsicle ձողերը միասին ամրացնելու համար ՝ մեր CubeSat- ը կառուցելիս: Carefulգույշ եղեք, որ ձեր ձեռքերին սոսինձ չընկնի կամ չդիպչի ատրճանակի վարդակին, քանի որ այն շատ տաք կլինի:

- Մենք նաև օգտագործեցինք մետաղալարեր `CubeSat- ում փոս կտրելու համար, որպեսզի փոշու տվիչը կարողանա տվյալներ հավաքել: Այս գործիքը լավ էր աշխատում փոշու ձողերով և հեշտ էր օգտագործել: Այս գործիքը օգտագործելիս զգույշ եղեք, որ ձեր մատը չսեղմեք կամ այլ կերպ չկտրեք այն, ինչին իզուր չեք:

- Մեկ այլ գործիք, որը մենք օգտագործեցինք, հղկաթուղթն էր: CubeSat- ի անցքը կտրելուց հետո էական էր, որ մենք հարթեցինք սուր ծայրերը: Այս գործիքը չի պահանջում անվտանգության հատուկ նախազգուշական միջոցներ, բայց, ամենայն հավանականությամբ, մի փոքր խառնաշփոթ կստեղծի ձեզ մաքրելու համար:

- Մենք նաև օգտագործել ենք Dremel գործիք: Մենք այն օգտագործեցինք CubeSat- ի լայն անկյունները արագ ավազելու համար: Այս գործիքի օգտագործումը պահանջում է ծայրահեղ զգուշություն, և կարևոր է կրել աչքերի պաշտպանություն: Բացի այդ, դա փոշու և փոքր կտորների խառնաշփոթ կդարձնի, այնպես որ համոզվեք, որ մաքրեք ձեր աշխատանքային տարածքը:

- Վերջնական գործիքը, որը մենք օգտագործեցինք, կրակայրիչն էր: Մենք այն օգտագործեցինք կրակի վրա սուրճի ֆիլտրեր և թղթե սրբիչներ վառելու համար, որպեսզի փոշի ու ծուխ ստեղծենք մեր Արդուինոյի համար: Այս գործիքը օգտագործելիս համոզվեք, որ մազերը հետ կապեք, խուսափեք ազատ հագուստ կրելուց և աչքերի պաշտպանություն կրեք: Համոզվեք, որ միշտ ուշադիր հետևում եք բոցին `ապահովելու համար, որ այն մնա զսպված: Բացի այդ, խելամիտ կլիներ ունենալ մեծահասակների կամ ուսուցիչների վերահսկողություն:

Քայլ 4: Ինչպես կառուցել CubeSat

Cubesat- ի կառուցման համար անհրաժեշտ է մոտ 120 Popsicle փայտ: Վերևում ներկայացված տեսանյութը ցույց է տալիս, թե ինչպես ենք մենք փայտերը դնում միմյանց վրա ՝ տաք սոսնձելով յուրաքանչյուր փայտ, որպեսզի համոզվենք, որ դրանք չեն կոտրվի:

The cubesat- ն ունի 1 դարակ և վերև: Դարակն ու վերևը ընդամենը վեց ձողիկներ են, որոնք տաք սոսնձված են միասին:

Ներքևում մարտկոցը և SD քարտը միացված են Velcro- ին: Դարակի վերևում տախտակը պահում է Velcro- ն, իսկ Arduino- ն նստում է տախտակի վերևում:

Փոշու սենսորի համար օգտագործեք մետաղալարերը Կուբեսատի կողային հատվածում, որպեսզի փոշու տվիչը տեղավորվի: Փոշու տվիչը տեղում պահելու համար մենք որոշ բադի ժապավեն օգտագործեցինք:

Վերջապես օգտագործեք Velcro- ն ՝ գագաթը Cubesat- ին ամրացնելու համար:

Դուք կարող եք տեսնել մեր վերջնական դիզայնի ուրվագիծը վերևում:

Քայլ 5. Ինչպես միացնել Arduino և փոշու տվիչ

1. Փոշու կոլեկտորը և arduino- ն լարերով ամրացնելու համար
2. Վերցրեք մի մետաղալար և միացրեք այն գետնին (GND) քորոցին 5 վ պինով:
3. Այժմ վերցրեք այդ լարի մյուս ծայրը և միացրեք փոշու տվիչի ՍԵՎ մետաղալարով
4. Վերցրեք մյուս մետաղալարն ու միացրեք այն 5 վտ կապակին
5. Այժմ վերցրեք լարի մյուս ծայրը և միացրեք այն ԿԱՐՄԻՐ մետաղալարին փոշու տվիչի վրա
6. Հաջորդը վերցրեք գրիչները և դրեք դրանք թվային կապում ՝ GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. 13 -ին միացրեք ԿԱՊՈ մետաղալարը կապում
8. Այնուհետև 8 -ին ԴԻELLՈՆ մետաղալարը միացրեք քորոցին

Փոշու տվիչի կոդ (ծածկագիր ՝

աղբյուր

Քայլ 6. Ինչպես դարձնել շարժական Arduino- ի և փոշու տվիչները

Մեր նախագծի համար մեզ անհրաժեշտ էր տվյալների հավաքման եղանակ, երբ մեր cubesat- ը և փոշու տվիչը շարժման ժամանակ: Մենք որոշեցինք, որ SD քարտը կկատարի հնարքը: Ահա SD քարտի լարերը և ծածկագիրը:

Անհրաժեշտության դեպքում ինչպես միացնել SD քարտ (*նշեք, որ լարերի գույնը փոխվել է լուսանկարում, և լրացուցիչ կապումներն անհրաժեշտ չեն)

1. Փոշու տվիչի մեջ մուգ կապույտ մետաղալարն անցնում է հացի տախտակի ցանկացած վայր
2. SD քարտի ընթերցողի (VCC) կարմիր մետաղալարն անցնում է նույն շարքի ցանկացած տեղում, ինչպես հացի տախտակի վրա կապույտ մետաղալարը
3. այժմ վերցրեք լրացուցիչ մետաղալար (լուսանկարում սպիտակ մետաղալար), միացրեք այն նույն շարքի հետ, ինչ կապույտ և կարմիր լարերը, իսկ մետաղալարերի մյուս ծայրը միացված է GND- ին Arduino- ում
4. Փոշու սենսորի վրայի նարնջագույն մետաղալարն ամրացվում է A5- ին
5. Կանաչ մետաղալարերը կցվում են թվային կապին 7
6. SD քարտի (CS) վրա մանուշակագույն մետաղալարն ամրացվում է digitalpin 4 -ին
7. SD քարտի (MOSI) սև մետաղալարը ամրացվում է թվային 11 -րդ կապին
8. SD քարտի (MISO) նարնջագույն մետաղալարերը ամրացվում են թվային 12 -րդ կապին
9. Կապույտ մետաղալարով SD քարտը (SCK) կցվում է թվային PIN 13 -ին
10. SD քարտի (GND) դեղին մետաղալարը կցվում է գրունտային քորոցին (GND)
11. Կոնդենսատորը դրեք հացի տախտակի մեջ
12. Փոշու տվիչի կարմիր մետաղալարն ամրացվում է կոնդենսատորի կարճ ոտքի հետ նույն շարքի հացի տախտակին:
13. Վերջապես վերցրեք լրացուցիչ մետաղալար (լուսանկարում կարմիր) և մի ծայրը միացրեք նույն շարքում, ինչ կոնդենսատորի երկար ոտքը, իսկ մետաղալարի մյուս ծայրը անցնում է 5 վ -ի:

Կոդ SD քարտի և փոշու տվիչի համար

Քայլ 7: Արդյունքներ և քաղված դասեր

*Cubesat- ը գնահատվել և անջատվել է տիկին Ուինգֆիլդի կողմից (ուսուցիչ)

Դեմենսիաներ և զանգված

Քաշը ՝ 2.91 կգ Լայնությունը `110 մմ յուրաքանչյուր կողմում

Երկարությունը `106 մմ: յուրաքանչյուր կողմում

Նախնական թեստեր

Թռիչքի փորձարկում- Ավարտված

Այս փորձարկման ընթացքում Cubesat- ը մնաց նրբանկատ

Սենսորը մեր «Մարս» -ի հետ հանդիպեց կես անգամ, իսկ մյուս կեսին `կողմնակի:

Թրթռման թեստեր - Ավարտված

Մենք արեցինք այս թրթռման թեստերը `վստահություն հաստատելու համար, որ արբանյակը կարող է դիմակայել արձակման միջավայրին և դեռ կարող է գործել դրանից հետո:

Թրթռման թեստերի արդյունքները

.12 վայրկյան մեկ թափահարում

Pամկետ- 2.13 վայրկյան մեկ ցիկլի համար

Բոլոր էլեկտրական միակցիչները մնացին միացված և ապահով: Խորանարդը չի կարող տեղավորվել տուփի մեջ, ուստի մենք ժապավենով ամրացրինք խորանարդը ներքև: Մաշկային գործիքը և ավազի թուղթը օգտագործվել են Կուբեսատի կողքերով հղկելու համար, որպեսզի տեղավորվեն տուփի մեջ, և դա լուծեց խնդիրը:

Թռիչքի վերջնական արդյունքները

Հաճախականություն `0,47 ցիկլ մեկ վայրկյանում

Արագություն- 3,39 մ / վրկ

Արագացում- 9.99 մ/վ ^2

Կենտրոնակենտրոն ուժ- 29,07 կգ/վ ^2

Լարի երկարությունը `1,26 մ:

Մենք իմացանք, որ փոշու տվիչը վերցնում է կրակից առաջացած ծուխը և տալիս մեզ լավագույն տվյալները: Մենք նաև սովորեցինք, թե ինչպես լուծել խնդիրները

Այս նախագծի ընթացքում մենք բոլորս շատ արժեքավոր դասեր քաղեցինք: Իրական կյանքի դասերը, որ մենք քաղեցինք, ամեն ինչ լուծելն էր, նույնիսկ եթե դա դժվար լինի անել: Մենք աշխատում էինք cubesat- ով և փոշու տվիչով: Երկուսից ավելի հեշտ էր cubesat- ը ՝ այն նախագծելով և կառուցելով մի քանի օրում: Cubesat- ը իսկապես լավ դիզայն էր, որն օգտագործվում էր մեր բոլոր սենսորները պահելու համար: Փոշու տվիչը և Արդուինոն շատ դժվար էր հաշվել: Սկզբում կոդը չէր աշխատում, այնուամենայնիվ, մինչ մենք աշխատում էինք կոդը, էլեկտրագծերը սխալ էին: Մի քանի ուսուցիչներ օգնության հասան մեզ ՝ օգնելու երկուսին էլ, որոնք կօգնեն մեզ գտնել մեր տվյալները: Կյանքի դասեր քաղելով ՝ մենք նաև նոր բաներ պարզեցինք խորանարդի և սենսորների մասին: Նախկինում մենք չգիտեինք, թե ինչ է խորանարդը, և չգիտեինք, թե ինչպես են աշխատում սենսորներն ու էլեկտրագծերը: Այս նախագծի ընթացքում Բրիաննան դարձավ էլեկտրագծերի և ծածկագրման փորձագետ, իսկ Էմման և Քրիստիան դարձան զարմանալի շենքեր ՝ միաժամանակ սովորելով նոր տեղեկություններ կոդավորման և էլեկտրագծերի մասին: Ընդհանուր առմամբ, մենք շատ նոր բաներ սովորեցինք և զվարճացանք դա անելիս: Շնորհակալություն տիկին Ուինգֆիլդին այս նախագիծը մեզ համար նախագծելու և ուսուցչուհի լինելու համար, որն անկեղծորեն սիրում է ուսուցանել և զվարճանալ իր աշակերտների հետ:

Քայլ 8: Փոշու տվիչի տվյալներ

Աջ կողմում գտնվող գրաֆիկը փոշու տվիչի ստացած տվյալներն են: Ձախ կողմում գտնվող լուսանկարն այնպիսին է, ինչպիսին պետք է լիներ գրաֆիկը:

Սենսորը խնդիրներ ուներ մեծ տվյալներ հավաքելիս:

Եթե որևէ մեկն ավելի շատ գիտի փոշու տվիչի և ինչպես ստանալ համապատասխան տվյալներ, խնդրում եմ մեկնաբանել այս աղտոտվող նյութը: