Точная модель переменной звезды цефеиды: 5 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Пространство большое. Очень большой. Можно даже сказать, астрономически. Это не имеет отношения к этому проекту, я просто хотел использовать каламбур.

Неудивительно, что на ночном небе много звезд. Однако некоторых новичков в астрофизике или астрономии может удивить то, что существует множество различных типов звезд. Один конкретный тип называется Цефеид Переменная Звезда, и они красивы, интересны и полезны все в одном. На первый взгляд цефеиды выглядят так же, как любая другая звезда, но если вы наблюдаете за цефеидой несколько ночей подряд, вы заметите, что она, кажется, пульсирует, ее яркость меняется на более тусклые, а затем более яркие состояния в течение нескольких дней. Наблюдайте достаточно долго, и вы заметите, что эти «периоды пульсации» не меняются. Это то, что делает цефеиды уникальными и полезными - оказывается, их период пульсации напрямую связан с их размером, поэтому, если мы посчитаем время, которое требуется звезде, чтобы перейти от яркого к тусклому и обратно, мы сможем сказать, насколько она велика. Затем мы можем использовать это, чтобы выяснить дополнительную информацию о звезде, например, как далеко она находится, ее фактическая яркость (яркость) и т. Д. Это все, что вам нужно знать, чтобы понять, что происходит с этим проектом, но если вам интересно если вы хотите больше наклоняться, загляните на эту страницу в Википедии о цефеидах.

Кроме того, просто для удовольствия, можете ли вы выяснить, какую цефеиду я моделирую в этом проекте? (Подсказка на изображении выше, а ответ - в последнем разделе)

Запасы

- Бумага (18 x 54 см или 7,1 x 21,3 дюйма)

- Arduino UNO и его кабель

- Белый светодиод x3

- резисторы 220 Ом x3

- ЖК-дисплей 2x16 сегментов

- Потенциометр 10 кОм

- Макетная плата без пайки

- M-M макетные провода x12

- M-F макетные провода x18

- Аккумулятор 9 В и разъем питания

- Немного картона

- пластиковая бутылка объемом 500 мл.

- Черная краска и Sharpie

- Изоляционная лента

- Суперклей и горячий клей (Здесь также понадобится клеевой пистолет)

- Ножницы

Шаг 1: Звезда

Первой проблемой, которую нужно было решить, была сама звезда: как сделать объект примерно сферической формы, который одновременно эстетичен и пропускает свет? Я решил, что оригами подойдет, и поэтому стал искать в Интернете сферы оригами. Я нашел довольно много, но они были либо чрезвычайно сложными, либо ложно рекламировались (серьезно, количество кубовидных «сфер», которые я нашел в Google, меня тревожило). Однако через некоторое время я нашел ту, которая мне понравилась, и которую было относительно просто осуществить после нескольких тренировок. Инструкции следующие, и на изображениях выше есть шаблон для складывания.

1. Сложите бумагу в 24 равные полосы. Я бы рекомендовал разделить его на 3 части, а затем сложить каждую часть пополам. Продолжайте делить пополам, пока не получите в общей сложности 24 прямоугольных секции. Складки на бумаге должны образовывать небольшие углубления. (См. Красные линии на изображении 2).

2. Переверните бумагу и сделайте отметку в правом верхнем углу бумаги. Затем сосчитайте 4 сгиба и сделайте еще одну отметку внизу четвертого сгиба. Сделайте диагональный сгиб между этими двумя отметками. Затем переместите отметки на два прямых сгиба и сделайте там еще один диагональный сгиб. Продолжайте так, пока не дойдете до конца бумаги. (См. Зеленые линии на втором изображении).

3. Дойдя до конца бумаги, сделайте такие же складки, но с наклоном в противоположном направлении. (т.е. начните с верхнего левого угла и повторите диагональные сгибы из шага 2 в противоположном направлении). Смотрите синие линии на втором изображении выше.

4. Найдите центр правого края и отметьте его. Затем сделайте диагональный сгиб к низу прямого сгиба на два сгиба. Затем сделайте еще один сгиб от вершины этого прямого сгиба к середине края. Повторите то же самое для левого края, снова до верхнего и нижнего края прямого сгиба на два сгиба. (См. Коричневые линии на втором изображении для руководства).

5. Наконец, вам нужно будет сложить бумагу, чтобы получилась сфера. Я рекомендую просмотреть каждую сделанную вами складку, чтобы убедиться, что все они четко очерчены. Взглянув на последнее изображение для руководства, сложите бумагу так, чтобы грани треугольников, помеченных как A, соприкасались с гранями треугольников B. После самого первого набора складок короткий край должен образовать полукруг, а когда вы все сложите, в результате должна получиться форма моста, изображенная на изображении 4.

6. Чтобы перейти от мостика к сфере, соедините концы мостика. Я сделал это, поместив грани первых ромбов с каждого конца друг на друга и склеив их вместе. Сожмите две грани вместе и нанесите между ними несколько капель суперклея, чтобы удерживать их на месте. Наконец, закрепите все точки на вершине звезды, нанеся каплю суперклея на кончик звезды. Я бы порекомендовал для этого суперклей, так как вам не придется долго скреплять бумагу, пока клей медленно высыхает, и вы начинаете сомневаться в своем жизненном выборе. Нижняя точка - это место, где проходят провода, поэтому оставьте его открытым.

Я обнаружил, что создание звезды было самой сложной частью этого проекта, однако это оказалось не так уж и плохо, когда я научился складывать бумагу вместе. Я лично оценил бы сложность этого мяча в 3 бумажных листа. Веселитесь и старайтесь не кричать от разочарования.

Шаг 2: База

Чтобы создать свою базу, я начал с маленькой колыбели, которую нашел в коробке с пасхальными яйцами, которую получил несколько недель назад. Я просто вывернул его наизнанку, обрезал до размера, чтобы он был высотой 7 см (2,8 дюйма), а затем покрасил его в черный цвет. У вас может не оказаться под рукой этого странно специфического предмета, поэтому я сделал примерный шаблон, чтобы вы могли сделать его самостоятельно. из картона (см. изображение 2). Сделав это, вырежьте круглое отверстие в тонком конце верхней грани диаметром 4 см (1,6 дюйма), центральную точку на расстоянии примерно 3,5 см (1,4 дюйма) от верха. край (Изображение 4). Затем вырежьте прямоугольное отверстие 7x2,5 см (2,8x0,1 дюйма) с центром на расстоянии 0,5 см (0,2 дюйма) от нижнего края. Свет будет проходить через круглое отверстие, а ЖК-дисплей - в прямоугольное..

Затем нам нужно что-то, чтобы удерживать звезду на месте. Я решил не ставить его прямо на отверстие, так как форма звезды не полностью закрывает отверстие, поэтому мы могли бы увидеть схему внутри основания, что, если вы спросите меня, является немного некачественным качеством. Чтобы обойти это, вам понадобится купол в верхней части бутылки с водой емкостью 500 мл (сделайте разрез примерно в 4 см от верха, Изображение 6) и покрасьте его в черный цвет (Изображение 8). Я оставил в себе маленькое окошко, чтобы все еще было видно основание звезды. Я думал, это будет выглядеть лучше, чем если бы дно просто исчезло в бездне. Я обнаружил, что черная краска не слишком хорошо прилипает к бутылке, поэтому я покрыл ее грунтовкой (Изображение 7) перед добавлением цвета. К сожалению, я использовал грунтовку на масляной основе, и результат был почти таким же гладким, как и раньше. Не используйте грунтовку на масляной основе.

После покраски я сделал небольшой тюбик из бумаги и покрасил его в черный цвет. Затем он был приклеен к горлышку бутылки, как показано на рисунке 9, с помощью горячего клея. Цель этого - замаскировать провода, когда они проходят через отверстие в звезду, поэтому трубка должна быть достаточно высокой, чтобы скрыть всю оголенную проводку, но не достаточно высокой, чтобы сместить звезду, когда мы помещаем ее внутрь крышка бутылки (для той высоты, которую я вырезал для своей бутылки, она составляла 3,5 см / 1,4 дюйма). Вам не нужна трубка, если вы не оставили окошко в бутылке.

Последним шагом было закрепление опоры в отверстии в основании. Нанесите горячий клей на нижнюю часть коробки, чтобы не увидеть неприглядный беспорядок (Изображение 10).

Когда вы закончите сборку основы, используйте фломастер для любых пятен, которых не достала краска. Однако не переусердствуйте с фломастером, он дает более блестящую поверхность, чем краска, и это будет заметно в больших количествах. Однако несколько точек здесь и там - это нормально.

Шаг 3: Код

Ниже вы должны найти код для электроники. Просто скачайте его и установите на свой Arduino. Если у вас нет Arduino IDE, вы можете скачать официальную версию здесь. Просто выберите версию, которая лучше всего подходит для вашего устройства и ОС (я использую версию 1.8.12 для Windows 7 и выше).

Перед загрузкой программы на свою доску вам также понадобится библиотека LiquidCrystal. Если у вас еще нет этой библиотеки под рукой, я прикрепил ссылку на ту, которую использовал ниже. Просто загрузите файл.zip и поместите его в ту же папку, что и эскиз Arduino. Распаковывать его не нужно. Если программа не запускается, то вот официальное руководство Arduino по установке и запуску библиотек.

ЖК-библиотека. (Я не создавал эту библиотеку, но она хорошо работает с проектом. Просто перейдите по ссылке и загрузите версию 1.0.7 из раздела «Загрузки». Все права принадлежат автору библиотеки, а не мне).

Шаг 4: Схема

Первое изображение - это принципиальная схема проекта. Следует обратить внимание на то, что светодиоды прикреплены к концам проводов, чтобы подключить их к макетной плате, находясь внутри звезды. Вы должны использовать для этого провода M-F, а также для ЖК-дисплея. Однако, как вы можете видеть на втором изображении, у меня не было под рукой достаточно проводов M-F для всех соединений, поэтому я импровизировал с изолентой и клейкой лентой. Я использовал изоленту, чтобы прикрепить провода к ножкам светодиода (Изображение 3), и я использовал blu-tack, чтобы закрепить провода на выводах ЖК-дисплея, поскольку они продолжали падать, вероятно, потому, что контакты были слишком маленькими, чтобы лента могла хорошо приклеиваться. достаточно, чтобы выдержать вес проводов. Вы должны использовать провода M-F, это намного менее напряженно. Кроме того, укажите цвета проводов, это поможет избежать путаницы.

Как видно на втором изображении, я использовал батарею 9 В для питания платы, потому что было бы сложно подключить ее через компьютерный кабель.

Потенциометр был установлен примерно на полпути к максимальному значению (~ 5 кОм), что обеспечивало хороший уровень контрастности экрана.

Шаг 5: Окончательная сборка