Исследование пыли Arduino: 8 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Каково было бы жить на Марсе? Воздух пригоден для дыхания? Это безопасно? Сколько там пыли? Как часто бывают бури? Вы когда-нибудь задумывались над ответом на любой из этих вопросов?

Шаг 1. Введение

Наши имена Кристиан, Брианна и Эмма. Во время занятий по физике мы рассмотрели множество тем. Мы узнали об электричестве, различных типах сил, ракетах, робототехнике, программировании, движении и многом другом.

Наша цель в этом проекте - создать функциональный CubeSat или миниатюрный спутник для космических исследований, который содержит запрограммированный датчик пыли, чтобы узнать больше о моделях пыльных бурь на Марсе.

Этот CubeSat должен выдерживать атмосферу Марса. Чтобы проверить его прочность, он прошел испытание на встряхивание, чтобы убедиться, что CubeSat достаточно силен.

Нашим основным ограничением для этого проекта были требования к размеру CubeSat. У нас много деталей и проводов, и уместить их все внутрь было непросто. Еще одним ограничением, которое у нас было, было время. У нас было много встроенных компонентов, таких как создание CubeSat, программирование и кодирование. Продолжайте читать наши инструкции, чтобы узнать больше!

Шаг 2: материалы

Для Arduino и программирования:

1. Датчик пыли

2. Arduino Uno

3. Кабель HDMI

4. 2 провода

5. Пины

6. Компьютер для программирования.

7. SD-карта

8. Держатель SD-карты.

9. Устройство чтения SD-карт

10. Аккумулятор.

11. Кабель аккумулятора

12. Хлебная доска *

13. Конденсатор 470uF *

Для CubeSat:

12. Палочки для мороженого (не менее 120 шт.).

13. Горячий клеевой пистолет

14. липучка.

15. Инструмент Dremel

16. Наждачная бумага.

Для тестирования:

17. Бумажные полотенца.

18. Фильтры для кофе.

20. Большой разбойник стекла

21. Перчатки / рукавицы для духовки

22. Зажигалка / спички

Шаг 3. Необходимые и используемые инструменты и меры безопасности

- Первым инструментом, который мы использовали, был термоклеевой пистолет. Он использовался для склеивания наших палочек от мороженого при создании нашего CubeSat. Будьте очень осторожны, чтобы клей не попал на руки и не коснулся сопла пистолета, так как он будет очень горячим.

- Мы также использовали кусачки, чтобы вырезать отверстие в CubeSat, чтобы датчик пыли мог собирать данные. Этот инструмент хорошо работал с палочками для мороженого, и им было легко пользоваться. При использовании этого инструмента будьте осторожны, чтобы не прищемить палец или иным образом не обрезать то, чего вы не собираетесь делать.

- Еще одним инструментом, который мы использовали, была наждачная бумага. После вырезания отверстия в CubeSat необходимо было сгладить острые края. Этот инструмент не требует каких-либо особых мер предосторожности, но, скорее всего, он создаст вам немного беспорядка, чтобы вы его убрали.

- Еще мы использовали инструмент Dremel. Мы использовали его, чтобы быстро зачистить широкие углы CubeSat. Использование этого инструмента требует особой осторожности и обязательно надевать защитные очки. Кроме того, он создаст беспорядок из пыли и мелких кусочков, поэтому убедитесь, что вы очистили свое рабочее место!

- Последним инструментом, который мы использовали, была зажигалка. Мы использовали его, чтобы зажечь кофейные фильтры и бумажные полотенца, чтобы создать пыль и дым, которые наш Arduino мог бы почувствовать. При использовании этого инструмента обязательно соберите волосы назад, не надевайте свободную одежду и надевайте защитные очки. Обязательно внимательно следите за пламенем, чтобы убедиться, что оно остается сдержанным. Кроме того, было бы разумно иметь под присмотром взрослых или учителя!

Шаг 4: Как построить CubeSat

Для сборки Cubesat необходимо около 120 палочек от мороженого. Видео вверху демонстрирует, как мы складывали палочки друг на друга, приклеивая каждую палку горячим способом, чтобы убедиться, что они не сломаются.

Cubesat имеет 1 полку и верхнюю часть. Полка и верх - это всего лишь шесть палочек для мороженого, склеенных горячим способом.

Внизу аккумулятор и SD-карта застегиваются на липучки. В верхней части полки макетная плата удерживается липучкой, а Arduino находится на верхней части макета.

Для датчика пыли используйте кусачки, чтобы вырезать отверстие на боковой стороне Cubesat, чтобы в него мог поместиться датчик пыли. Мы использовали утиную ленту, чтобы удерживать датчик пыли на месте.

Наконец, используйте липучку, чтобы закрепить верх на Cubesat.

Вы можете увидеть наш окончательный эскиз дизайна вверху.

Шаг 5: Как подключить Arduino и датчик пыли

1. Для подключения пылесборника и ардуино
2. Возьмите провод и подключите его к контакту заземления (GND) контактом 5 В.
3. Теперь возьмите другой конец этого провода и вставьте его в ЧЕРНЫЙ провод на датчике пыли.
4. Возьмите другой провод и подключите его к контакту 5 В.
5. Теперь возьмите другой конец провода и вставьте его в КРАСНЫЙ провод на датчике пыли.
6. Затем возьмите ручки и вставьте их в цифровые контакты: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8.
7. Подключите СИНИЙ провод к контакту 13.
8. Затем подключите ЖЕЛТЫЙ провод к контакту 8.

Код для датчика пыли (код с

источник

Шаг 6: Как сделать Arduino и датчик пыли портативными

Для нашего проекта нам нужен был способ сбора данных, когда наш кубический датчик пыли и пыли во время движения. Мы решили, что SD-карта подойдет. Вот проводка и код SD-карты.

Как подключить SD-карту при необходимости (* обратите внимание, что цвет проводов на фотографии изменился, и дополнительные контакты не нужны)

1. Синий провод в датчике пыли идет в любое место на макетной плате.
2. Красный провод устройства чтения SD-карт (VCC) проходит в любом месте в том же ряду, что и синий провод на макетной плате.
3. Теперь возьмите дополнительный провод (белый провод на фото), подключите его к тому же ряду, что и синий и красный провода, а другой конец провода подключается к GND на Arduino.
4. Оранжевый провод датчика пыли подключается к A5.
5. Зеленый провод подключается к цифровому контакту 7.
6. Фиолетовый провод на SD-карте (CS) подключается к цифровому контакту 4.
7. Черный провод на SD-карте (MOSI) подключается к цифровому контакту 11.
8. Оранжевый провод на SD-карте (MISO) подключается к цифровому контакту 12.
9. Синий провод на SD-карте (SCK) подключается к цифровому контакту 13.
10. Желтый провод на SD-карте (GND) подключается к контакту заземления (GND).
11. Вставляем конденсатор в макетную плату
12. Красный провод датчика пыли подключается к макетной плате в том же ряду, что и короткая ножка конденсатора.
13. Наконец, возьмите дополнительный провод (красный на фото) и подключите один конец в том же ряду, что и длинная ножка конденсатора, а другой конец провода идет на 5 В.

Код для SD-карты и датчика пыли

Шаг 7. Результаты и извлеченные уроки

* Cubesat был оценен и проверен миссис Вингфилд (учитель)

Размеры и масса

Масса: 2,91 кг. Ширина: 110 мм. с каждой стороны

Длина: 106 мм. с каждой стороны

Предварительные тесты:

Летные испытания - завершены

Во время этого теста Cubesat оставался неизменным.

Сенсор половину времени смотрел на наш «Марс», а вторую половину - в сторону.

Испытания на вибрацию - завершены

Мы провели эти испытания на вибрацию, чтобы установить уверенность в том, что спутник сможет выдержать условия запуска и по-прежнему сможет работать после этого.

Результаты вибрационных испытаний

0,12 секунды на встряхивание

Период - 2,13 секунды на цикл

Все электрические разъемы оставались подключенными и закрепленными. Cubesat не мог поместиться в коробку, поэтому мы использовали скотч, чтобы закрепить его. Кожный инструмент и наждачная бумага были использованы для шлифования сторон Cubesat, чтобы они поместились в коробке, и это устранило проблему.

Окончательные результаты полета

Частота - 0,47 цикла в секунду

Скорость - 3,39 метра в секунду.

Разгон - 9,99 м / с ^ 2

Центростремительная сила - 29,07 кг / с ^ 2

Длина струны - 1,26 м.

Мы узнали, что датчик пыли улавливал дым от огня и дал нам лучшие данные. Мы также узнали, как решать проблемы

В ходе этого проекта мы все извлекли много ценных уроков. Уроки реальной жизни, которые мы извлекли, заключались в том, чтобы работать над всем, даже если это становится трудно. Работали с кубесатом и датчиком пыли. Более простым из двух был Cubesat, спроектировавший и построивший его за пару дней. Cubesat был действительно хорошей конструкцией, использовавшейся для размещения всех наших датчиков. С датчиком пыли и Arduino было очень сложно вычислить. Сначала код не работал, но пока код работал, разводка оказалась неверной. Пара учителей пришла нам на помощь, чтобы помочь с обоими из них, чтобы помочь нам найти наши данные. Изучая уроки жизни, мы также узнали что-то новое о куб-спутниках и датчиках. Раньше мы не знали, что такое Cubesat, и не знали, как работают датчики и проводка. На протяжении всего этого проекта Брианна стала экспертом в области проводки и кодирования, а Эмма и Кристиан стали удивительными зданиями, а также изучили новую информацию о кодировании и подключении. В общем, мы узнали так много нового и получили от этого удовольствие. Спасибо миссис Вингфилд за разработку этого проекта для нас и за то, что вы учитель, который искренне любит преподавать и веселиться со своими учениками.

Шаг 8: данные датчика пыли

График справа - это данные, полученные датчиком пыли. Фотография слева - это то, как должен был выглядеть график.

У датчика возникли проблемы со сбором точных данных.

Если у кого-то есть больше знаний о датчике пыли и о том, как получить правильные данные, прокомментируйте этот интегрируемый объект.