مطالعه گرد و غبار آردوینو: 8 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

زندگی در مریخ چگونه خواهد بود؟ آیا هوا قابل تنفس است؟ آیا ایمن است؟ چقدر گرد و غبار وجود دارد؟ تعداد توفان ها چقدر است؟ آیا تا به حال به پاسخ هر یک از این سوالات فکر کرده اید؟

مرحله 1: مقدمه

نامهای ما کریستین ، برایانا و اما هستند. ما در طول زمان خود در کلاس فیزیک خود مباحث بسیاری را پوشش داده ایم. ما در مورد برق ، انواع مختلف نیروها ، موشک ، روباتیک ، برنامه نویسی ، حرکت و موارد دیگر آموخته ایم.

هدف ما از این پروژه ایجاد یک CubeSat کاربردی یا ماهواره مینیاتوری برای تحقیقات فضایی است که شامل یک سنسور برنامه ریزی شده گرد و غبار است تا بتوانیم با الگوهای طوفان گرد و غبار در مریخ بیشتر آشنا شویم.

این CubeSat باید بتواند جو مریخ را تحمل کند. برای آزمایش دوام آن ، یک آزمایش لرزش را تحمل کرد تا مطمئن شوید CubeSat به اندازه کافی قوی است.

محدودیت اصلی ما برای این پروژه الزامات اندازه CubeSat بود. ما قطعات و سیم های زیادی داریم و قرار دادن همه آنها در داخل کار دشواری بود. یکی دیگر از محدودیت های ما زمان بود. ما اجزای زیادی مانند ساخت CubeSat ، برنامه نویسی و برنامه نویسی را در اختیار داشتیم. برای کسب اطلاعات بیشتر به مطالعه دستورالعمل ما ادامه دهید!

مرحله 2: مواد

برای آردوینو و برنامه نویسی:

1. سنسور گرد و غبار

2. Arduino Uno

3. سیم HDMI

4. 2 سیم

5. پین

6. کامپیوتر برای برنامه نویسی

7. کارت SD

8. دارنده کارت SD

9. کارت خوان SD

10. بسته باتری

11. کابل باتری

12. تخته نان*

13. خازن 470uF*

برای CubeSat:

12. چوب بستنی (حداقل 120)

13. تفنگ چسب داغ

14. Velcro

15. ابزار Dremel

16. کاغذ سنباده

برای آزمایش:

17. حوله های کاغذی

18. فیلترهای قهوه

20. شیشه شکن بزرگ

21. دستکش / دستکش فر

22. فندک / کبریت

مرحله 3: ابزارهای مورد نیاز و مورد استفاده و اقدامات ایمنی

- اولین وسیله ای که استفاده کردیم تفنگ چسب حرارتی بود. در هنگام ساخت CubeSat ما برای چسباندن چوب بستنی به یکدیگر استفاده شد. بسیار مراقب باشید که به دستان خود چسبی نزنید و نازل تفنگ را لمس نکنید ، زیرا بسیار گرم خواهد بود.

- ما همچنین از برش سیم برای برش سوراخ در CubeSat استفاده کردیم تا سنسور گرد و غبار بتواند داده ها را جمع آوری کند. این ابزار به خوبی با چوب بستنی کار می کرد و استفاده از آن آسان بود. هنگام استفاده از این ابزار ، مراقب باشید انگشت خود را نچسبانید یا در غیر این صورت چیزی را که منظور شما نیست کوتاه نکنید.

- یکی دیگر از ابزارهای مورد استفاده ما کاغذ سنباده بود. پس از برش سوراخ در CubeSat ، ضروری بود که لبه های تیز را صاف کنیم. این ابزار نیازی به اقدامات احتیاطی خاصی ندارد ، اما احتمالاً کمی نظم را برای شما ایجاد می کند.

- ما همچنین از ابزار Dremel استفاده کردیم. ما از آن برای سایش سریع گوشه های وسیع CubeSat استفاده کردیم. استفاده از این ابزار احتیاط زیادی را می طلبد و ضروری است که از محافظ چشم استفاده کنید. همچنین ، گرد و غبار و تکه های کوچک را به هم می ریزد ، بنابراین مطمئن شوید که فضای کار خود را تمیز کرده اید!

- آخرین ابزار مورد استفاده ما فندک بود. ما از آن برای روشن کردن فیلترهای قهوه و حوله های کاغذی در آتش استفاده کردیم تا گرد و غبار و دود را برای حس کردن آردوینو ایجاد کنیم. هنگام استفاده از این ابزار ، حتما موها را به پشت ببندید ، از پوشیدن لباس های گشاد خودداری کنید و از محافظ چشم استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که همیشه مراقب شعله باشید تا از مهار نشدن شعله اطمینان حاصل کنید. همچنین ، داشتن نظارت بزرگسالان یا معلم هوشمند خواهد بود!

مرحله 4: نحوه ساخت CubeSat

برای ساختن Cubesat حدود 120 چوب Popsicle مورد نیاز است. ویدئوی بالا نشان می دهد که چگونه چوب ها را روی هم چسبانده ایم و هر چوب را به صورت داغ چسبانده ایم تا مطمئن شویم که نمی شکند.

مکعب مکعبی دارای 1 قفسه و بالا است. قفسه و قسمت بالای آن فقط شش چوب بستنی است که داغ به هم چسبانده شده اند.

در قسمت پایین باتری و کارت SD Velcro هستند. در بالای قفسه تخته نان توسط Velcro نگه داشته شده و Arduino بالای تخته نان قرار دارد.

برای سنسور گرد و غبار ، از برش های سیم برای سوراخ کناری Cubesat استفاده کنید تا سنسور گرد و غبار در آن جا بگیرد. برای نگه داشتن سنسور گرد و غبار از مقداری نوار اردکی استفاده کردیم.

در نهایت از Velcro برای محکم کردن قسمت Top در Cubesat استفاده کنید.

می توانید طرح نهایی طرح ما را در بالا مشاهده کنید.

مرحله 5: نحوه سیم کشی آردوینو و سنسور گرد و غبار

1. برای جمع آوری گرد و غبار و آردوینو
2. یک سیم بردارید و آن را با پین 5 ولت به پین زمین (GND) وصل کنید.
3. حالا سر دیگر آن سیم را بردارید و آن را به سیم BLACK روی سنسور گرد و غبار وصل کنید
4. سیم دیگر را برداشته و به پین 5 ولت وصل کنید
5. حالا سر دیگر سیم را برداشته و آن را به سیم RED روی سنسور گرد و غبار وصل کنید
6. سپس قلم ها را برداشته و در پین های دیجیتال قرار دهید: GND ، 13 ، 12 ، 11 ~ ، 10 ~ ، 9 ، 8 پوند
7. سیم BLUE را در پین 13 در پین وصل کنید
8. سپس سیم زرد را در پین 8 به پین وصل کنید

کد برای سنسور گرد و غبار (کد از

منبع

مرحله 6: چگونه می توان سنسور آردوینو و گرد و غبار را قابل حمل کرد

برای پروژه ما به راهی برای جمع آوری داده ها در هنگام حرکت مکعب و سنسور گرد و غبار هنگام حرکت نیاز داشتیم. ما تصمیم گرفتیم که کارت SD این کار را انجام دهد. در اینجا سیم کشی و کد کارت SD است.

در صورت نیاز چگونه می توان کارت SD را سیم کشی کرد (*توجه داشته باشید رنگ سیم ها در عکس تغییر کرده است و نیازی به پین اضافی نیست)

1. سیم آبی در سنسور گرد و غبار به هر مکانی روی تخته نان می رود
2. سیم قرمز روی کارت خوان SD (VCC) در هر ردیفی با سیم آبی روی تخته نان قرار دارد
3. حالا یک سیم اضافی (سیم سفید در عکس) بردارید ، آن را در ردیف سیمهای آبی و قرمز و سر دیگر سیم را به GND در آردوینو وصل کنید
4. سیم نارنجی روی سنسور گرد و غبار به A5 متصل می شود
5. سیم سبز به پین دیجیتال 7 متصل می شود
6. سیم بنفش روی کارت SD (CS) به digitalpin 4 متصل می شود
7. سیم سیاه روی کارت SD (MOSI) به پین دیجیتال 11 متصل می شود
8. سیم نارنجی روی کارت SD (MISO) به پین دیجیتال 12 متصل می شود
9. سیم آبی کارت SD (SCK) به پین دیجیتال 13 متصل می شود
10. سیم زرد روی کارت SD (GND) به یک پایه زمین (GND) متصل می شود
11. خازن را داخل تخته نان بگذارید
12. سیم قرمز روی سنسور گرد و غبار به تخته نان در همان ردیف پای کوتاه خازن متصل می شود.
13. در نهایت یک سیم اضافی (قرمز در عکس) بگیرید و یک سر آن را در ردیف پای بلند خازن وصل کنید و سر دیگر سیم به 5 ولت برود.

کد کارت SD و سنسور گرد و غبار

مرحله 7: نتایج و درس های آموخته شده

*Cubesat توسط خانم Wingfield (معلم) ارزیابی و بررسی شد

تنوع و توده

وزن: 2.91 کیلوگرم عرض: 110 میلی متر در هر طرف

طول: 106 میلی متر در هر طرف

آزمایشات اولیه:

تست پرواز- کامل شد

در طول این آزمایش Cubesat در حالت درایت باقی ماند

سنسور در نیمی از زمان با مریخ و در نیمه دیگر از راه های جانبی روبرو شد.

آزمایشات ارتعاشی - کامل

ما این آزمایشات ارتعاشی را انجام دادیم تا اطمینان حاصل شود که ماهواره می تواند در برابر محیط پرتاب مقاومت کند و بعد از آن هنوز بتواند کار کند.

نتایج آزمایشات ارتعاش

.12 ثانیه در هر تکان دادن

دوره- 2.13 ثانیه در هر چرخه

همه اتصالات برق متصل و ایمن باقی ماندند. مکعب مکعبی نمی تواند در جعبه جا بیفتد ، بنابراین ما از نوار برای محکم کردن مکعب مکعبی استفاده کردیم. از ابزار پوستی و کاغذ ماسه برای سنباده زدن کناره های Cubesat برای جا دادن در جعبه استفاده شد و این مشکل را برطرف کرد.

نتایج نهایی پرواز

فرکانس- 0.47 چرخه در ثانیه

سرعت- 3.39 متر در ثانیه

شتاب- 9.99 متر بر ثانیه ^2

نیروی گریز از مرکز- 29.07 کیلوگرم در ثانیه ^2

طول رشته- 1.26 متر

ما دریافتیم که سنسور گرد و غبار دود ناشی از آتش را گرفته و بهترین اطلاعات را در اختیار ما قرار می دهد. ما همچنین نحوه حل مشکل را آموختیم

در طول این پروژه ، همه ما درس های ارزشمند زیادی آموختیم. درسهای واقعی زندگی که آموختیم این بود که همه چیز را حل کنیم ، حتی اگر انجام آن سخت شود. ما با یک مکعب و سنسور گرد و غبار کار کردیم. راحت تر از این دو مکعب بود ، طراحی و ساخت آن در چند روز. مکعب واقعاً طراحی خوبی بود که برای نگهداری همه سنسورهای ما استفاده می شد. محاسبه سنسور گرد و غبار و آردوینو بسیار سخت بود. در ابتدا ، کد کار نمی کرد ، با این حال ، در حالی که ما کد را کار کردیم ، سیم کشی نادرست بود. چند معلم برای کمک به هر دوی آنها به ما در یافتن داده های ما کمک کردند. با آموختن درس های زندگی ، ما چیزهای جدیدی در مورد مکعب ها و حسگرها پیدا کردیم. قبلا ، ما نمی دانستیم که مکعب چیست و همچنین نمی دانیم سنسورها و سیم کشی چگونه کار می کنند. در طول این پروژه ، برایانا متخصص سیم کشی و کد نویسی شد ، اما اما و کریستین به ساختمانهای شگفت انگیزی تبدیل شدند در حالی که اطلاعات جدیدی در مورد کدگذاری و سیم کشی نیز آموختند. در مجموع ، ما چیزهای جدید زیادی آموختیم و در حین انجام آن لذت بردیم. از خانم وینگفیلد تشکر می کنم که این پروژه را برای ما طراحی کرد و معلمی بود که واقعاً عاشق آموزش و سرگرمی با دانش آموزان خود است.

مرحله 8: داده های سنسور گرد و غبار

نمودار سمت راست اطلاعاتی است که سنسور گرد و غبار دریافت کرده است. عکس سمت چپ همان چیزی است که نمودار باید به نظر برسد.

سنسور در جمع آوری داده های بزرگ با مشکل روبرو بود.

اگر کسی اطلاعات بیشتری از سنسور گرد و غبار و نحوه بدست آوردن داده های مناسب دارد لطفاً در مورد این دستگاه قابل تخریب نظر دهید.