Ultimate High Altitude High Ball Weather Data Logger: 9 مرحله (همراه با تصاویر)

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

داده های بالون آب و هوای ارتفاع بالا را با آخرین ثبت کننده بالون آب و هوا در ارتفاع بالا ثبت کنید.

بالون آب و هوایی در ارتفاع بالا ، که به آن بالون ارتفاع بالا یا HAB نیز می گویند ، یک بالون عظیم است که از هلیوم پر شده است. این بالن ها یک بستر هستند که به آزمایشات ، جمع آوری داده ها یا تقریباً هر چیزی اجازه می دهد به فضا نزدیک شود. بالن ها اغلب به ارتفاع 80،000 پا و برخی از آنها به بیش از 100،000 پا می رسند. یک هاب به طور معمول دارای یک محموله حاوی چتر نجات ، بازتابنده رادار و یک بسته است. این بسته معمولاً شامل یک دوربین و یک واحد GPS است که برای ردیابی و بازیابی بادکنک استفاده می شود.

با افزایش ارتفاع بالون ، فشار کاهش می یابد. با فشار کمتر در خارج از بادکنک ، بادکنک منبسط می شود و در نهایت آنقدر بزرگ می شود که می پرید! سپس چتر نجات بار را به زمین باز می گرداند ، اغلب در فاصله چند مایلی محل پرتاب بالون.

مدرسه من به طور مرتب از این بادکنک ها برای ضبط فیلم از انحنای زمین استفاده می کند. با تغییرات شدید دما و فشار ، مقادیر زیادی تابش و سرعت باد ، می توان داده های جالبی از این پروازها به دست آورد.

این پروژه چهار سال پیش با یک سمینار اجتماعی درباره فضا آغاز شد. این سمینار الهام بخش بود. همسالان من تصمیم گرفتند که می خواهند به فضا برسند. دست نیافتنی ها را لمس کنید. آنها تصمیم گرفتند راه رسیدن به فضا با استفاده از بادکنک های هواشناسی باشد. چهار سال بعد جلو بروید و ما 16 بادکنک پرتاب کردیم. 15 مورد کشف شده است که یک رکورد بسیار قابل توجه برای بازیابی بادکنک های هوا است. امسال دبیرستان را شروع کردم و به تیم پرتاب بادکنک هوا متصل شدم. وقتی متوجه شدم هیچ داده ای ثبت نمی شود ، تصمیم گرفتم آن را تغییر دهم. اولین دیتا لاگر من ساده ترین دیتالاگر آردوینو بالون ارتفاع بالا بود. این نسخه جدید داده های بیشتری را ضبط می کند و عنوان نهایی را به دست می آورد. با این کار ، ارتفاع ، دما ، سرعت باد ، میزان صعود و نزول ، عرض جغرافیایی ، طول جغرافیایی ، زمان و تاریخ ثبت می شود و روی کارت microSD ذخیره می شود. این نسخه همچنین از پرف برد برای افزایش دوام و کاهش ریسک استفاده می کند. طراحی به گونه ای است که می توان یک آردوینو نانو را در بالا متصل کرد. داده های جمع آوری شده از این ثبت کننده اطلاعات به ما این امکان را می دهد که دانش آموزان لبه فضا را لمس کنند. ما می توانیم دست نخورده ها را لمس کنیم!

این دیتا لاگر اطلاعات بیشتری نسبت به بسیاری از چوب های چوبی که می توان خریداری کرد ، ارائه می دهد. همچنین می توان آن را با قیمت کمتر از 80 دلار ساخت ، در حالی که خرید یک فروشگاه بیش از 200 دلار برای شما هزینه دارد. بیایید شروع کنیم!

مرحله 1: قطعات ، برنامه ها ، ابزارها و کتابخانه ها

قطعات

آردوینو - یک نانو بهترین است زیرا می توان آن را در بالا چسباند. من همچنین از آردوینو اونو با سیم هایی که آن را متصل می کنم استفاده کردم

من به شما توصیه می کنم از آردوینو واقعی استفاده کنید زیرا ممکن است بسیاری از کلون ها در دمای سرد که دیتا لاگر در معرض آن است کار نکنند. سردترین دمای ثبت شده در پرواز ما -58 فارنهایت بود. با محافظت مناسب از آب و هوا و گرم کننده های دستی ، یک کلون می تواند کار کند.

5 تا 22 دلار (بسته به کیفیت)

store.arduino.cc/usa/arduino-nano

واحد GPS - این اطلاعات زمان ، تاریخ ، ارتفاع ، فرود ، صعود و سرعت باد را ارائه می دهد

من این واحد را به شدت توصیه می کنم. اکثر واحدهای GPS بالاتر از 60،000 فوت کار نمی کنند. از آنجا که بالن های ارتفاع بالاتر می روند ، آنها کار نمی کنند. هنگامی که در حالت پرواز هستید ، این واحد تا 160،000 پا کار می کند.

store.uputronics.com/؟route=product/product&product_id=72

$30

MicroSD Data Logger - این یک کارت MicroSD را در خود جای داده و به ما اجازه می دهد داده هایی را که جمع آوری می کنیم ذخیره کنیم

بسیاری از اینها در بازار وجود دارد و مطمئناً برخی ارزان تر هستند. من با این یکی رفتم چون سبک است ، Sparkfun مستندات بسیار خوبی دارد و استفاده از آن بسیار آسان است. وقتی به پین 0 و 1 متصل می شود ، تابع Serial.print برای آن می نویسد. به همین راحتی!

www.sparkfun.com/products/13712

$15

سنسور دما - من از یکی برای تهیه دمای بیرون استفاده می کنم ، اما به راحتی می توان یک دمای اضافی اضافه کرد تا دمای داخل بار را تأمین کند

من از سنسور دما tmp36 استفاده کردم. این سنسور آنالوگ بدون دستور تأخیر کار می کند. واحد GPS نمی تواند با تاخیر کار کند ، بنابراین این سنسور ایده آل است. ناگفته نماند که ارزان قیمت است و فقط به یک پین آنالوگ نیاز دارد. همچنین ، با ولتاژ 3.3 ولت کار می کند که کل مدار روی آن کار می کند. این جزء اساساً یک بازی کامل است!

www.sparkfun.com/products/10988؟_ga=2.172610019.1551218892.1497109594-2078877195.1494480624

$1.50

مقاومتهای 1k (2x) - اینها برای خطوط دریافت GPS و MicroSD Data Logger استفاده می شوند

آردوینو 5 ولت به این پین ها ارائه می دهد. یک مقاومت 1k ولتاژ را برای این واحدها به سطح ایمن می رساند.

www.ebay.com/p/؟iid=171673253642&lpid=82&&&ul_noapp=true&chn=ps

75¢

LED - هر بار که اطلاعات جمع آوری می شود چشمک می زند (اختیاری)

Arduino و MicroSd هر زمان که داده ها نیز جمع آوری می شوند چشمک می زنند. با این حال ، این امر آشکارتر می کند. سیم های روی این قسمت را می توان به گونه ای گسترش داد که لامپ به بیرون بچسبد. این مورد برای اطمینان از وقوع ورود اطلاعات استفاده می شود.

www.ebay.com/itm/200-pcs-3mm-5mm-LED- Light-White-Yellow-Red-Green-Assortment-Kit-for-Arduino-/222107543639

1¢

Perf Board - این اجازه می دهد تا مدار دائمی تری ایجاد شود و از آنجا که سیم ها نمی توانند سقوط کنند ، خطر را کاهش می دهد. می توانید به جای آن از تخته نان یا pcb استفاده کنید

www.amazon.com/dp/B01N3161JP؟psc=1

50¢

اتصال باتری - من هنگام راه اندازی از باتری 9 ولت استفاده می کنم. این باعث می شود که باتری به مدار متصل شود. من اتصالات اتصال سیم های بلوز را روی آنها لحیم کردم تا اتصال راحت تری ایجاد شود

www.amazon.com/Battery-Connector-Plastic-A…

70¢

Micro Toggle Switch - من از این دستگاه برای روشن کردن دستگاه استفاده می کنم. این به من امکان می دهد باتری را در حالی که سیستم خاموش است نگه دارم (اختیاری)

من خودم را از چراغ ماه نجات دادم. هر میکرو سوئیچ کار می کند.

MicroSwitchLink

20¢

سربرگ های زنانه و مردانه - از این موارد استفاده کنید تا اجزای مانند GPS و آردوینو از مدار جدا شوند. (توصیه شده)

www.ebay.com/itm/50x-40-Pin-Male-Header-0-1-2-54mm-Tin-Square-Breadboard-Headers-Strip-USA-/150838019293؟hash=item231ea584dd:m: mXokS4Rsf4dLAyh0G8C5RFw

$1

کارت MicroSD - من کارت 4-16 گیگابایت را توصیه می کنم. سیاهههای مربوط فضای زیادی را اشغال نمی کنند

دیتا لاگر من از 6:30 صبح تا 1:30 بعد از ظهر کار می کرد و فقط 88 کیلوبایت فضا استفاده می کرد. این کمتر از 1/10 مگابایت است.

www.amazon.com/gp/product/B004ZIENBA/ref=oh_aui_detailpage_o09_s00؟ie=UTF8&psc=1

$7

منبع قدرت - فضا سرد است بنابراین باتری های مایع یخ می زنند. این بدان معناست که هیچ باتری قلیایی وجود ندارد. باتری های لیتیوم عالی کار می کنند! من از باتری 9 ولت استفاده کردم

www.amazon.com/Odec-9V-Rechargeable-Batter…

$1

هزینه کل 79.66 دلار است! چوب های چوبی تجاری حدود 250 دلار هزینه دارند بنابراین 68 درصد تخفیف در نظر بگیرید. شما همچنین احتمالاً بسیاری از این موارد مانند Arduino ، Sd Card و غیره را دارید که هزینه آنها را کاهش می دهد. برسیم به ساختمان

برنامه ها

تنها برنامه مورد نیاز Arduino IDE است. این زبان بومی آردوینو است و برای بارگذاری کد ، نوشتن کد و آزمایش استفاده می شود. می توانید نرم افزار را به صورت رایگان از اینجا بارگیری کنید:

کتابخانه ها

ما در این طرح از دو کتابخانه استفاده می کنیم. کتابخانه NeoGPS برای تعامل با واحد GPS استفاده می شود. کتابخانه سریال نرم افزاری امکان برقراری ارتباط سریال در پین های اضافی را فراهم می کند. ما با استفاده از ارتباطات سریال به GPS و MicroSd data logger متصل می شویم.

NeoGPS

SoftwareSerial - از هر کتابخانه سریال نرم افزاری می توان استفاده کرد. من قبلاً این یکی را بارگیری کرده بودم ، بنابراین از آن استفاده کردم.

برای نصب کتابخانه به کمک نیاز دارید؟ این را بخوانید:

ابزارها

لحیم کاری - سربرگ ها باید به اجزای متعدد متصل شوند و از آهن لحیم کاری برای اتصال اجزاء به تخته ورق و ایجاد آهنگ استفاده می شود.

لحیم - در ترکیب با آهن لحیم کاری استفاده می شود.

مرحله 2: مدار را کنار هم قرار دهید

شما باید هدرها را روی چند جزء لحیم کنید. نحوه انجام این کار را در اینجا بیاموزید:

طرح شماتیک بالا یا تخته نان را دنبال کنید. سنسور دما را به زمین GPS یا دیتاگرامر microSD متصل نکنید زیرا داده های دما را خراب می کند. اگر از پرف برد استفاده می کنید ، این آموزش نحوه ایجاد آهنگ را تماشا کنید. این یک تکنیک است:

هنگام چسباندن قطعات مراقب باشید. مطمئن شوید که قطبیت و پین های صحیح را دارید. دوبار اتصالات خود را بررسی کنید!

آردوینو - GPS3.3v --- VCC

GND --- GND

D3 ----- 1k مقاومت ----- RX

D4 ------ TX

آردوینو - OpenLog

بازنشانی --- GRN

D0 ---- TXD1 ---- مقاومت 1k ---- RX

3.3v ----- VCC

GND ---- GND

GND ---- BLK

آردوینو - سنسور دما - از عکس بالا برای تشخیص اینکه کدام پا کدام است استفاده کنید

3.3v ------ VCC

GND ---- GND (این یا باید روی پین آردوینو خود باشد یا به منبع تغذیه GND متصل شود. در صورت اتصال به GPS یا logger ، داده های دما را منحرف می کند.)

سیگنال --- A5

آردوینو - LED

D13 ------ + (پا بلندتر)

GND -------(پای کوتاه)

آردوینو - اتصال باتری

Vin ---- Micro Toggle Switch ---- مثبت (قرمز)

GND ----- منفی (سیاه)

مرحله 3: برنامه نویسی

ما در این برنامه از دو کتابخانه NeoGPS و SoftwareSerial استفاده می کنیم. هر دو را می توان از صفحه قسمت های این دستورالعمل بارگیری کرد. هنگام اتصال GPS به یک برنامه آردوینو ، معمولاً از کتابخانه TinyGPS استفاده می شود. با این حال ، من نمی توانم آن را با GPS مورد استفاده کار کنم.

کتابخانه SoftwareSerial به ما اجازه می دهد تا دو دستگاه را از طریق اتصال سریال نرم افزاری به Arduino متصل کنیم. GPS و MicroSD data logger از این قابلیت استفاده می کنند. کتابخانه های دیگر نیز می توانند این کار را انجام دهند و باید با کد کار کنند. من قبلاً این را روی رایانه خود داشتم و کار می کند ، بنابراین از آن استفاده کردم.

کد بر اساس آخرین دیتا لاگر من است. تغییر اصلی اضافه شدن سنسور دما است. GPS بر اساس ماهواره است. این بدان معناست که GPS باید قبل از نمایش داده ها به ماهواره ها متصل شود. قفل شامل اتصال GPS به چهار ماهواره است. نکته مهم این است که هرچه GPS به ماهواره های بیشتری متصل باشد ، اطلاعات ارائه شده دقیق تر است. این برنامه تعداد ماهواره های متصل بر روی هر خط داده را چاپ می کند. در بیشتر پروازهای من به دوازده ماهواره متصل بود.

این برنامه ممکن است نیاز به تغییر داشته باشد تا برای شما کار کند. در حالی که همه کد ها قابل تغییر هستند ، من توصیه می کنم منطقه زمانی ، زمان بین قرائت ها و واحد اندازه گیری دما را تغییر دهید. یک بالون معمولی آب و هوا حدود دو ساعت در هوا پرواز می کند. GPS هر ثانیه اطلاعاتی را از ماهواره ها دریافت می کند. این بدان معناست که اگر هر قطعه داده ارسال شده را ذخیره کنیم ، 7000 خوانش خواهیم داشت. از آنجا که من علاقه ای به رسم نمودار 7000 ورودی داده ندارم ، ترجیح می دهم هر 30 خوانش را ثبت کنم. این 240 نقطه داده را در اختیار من می گذارد. کمی منطقی تر از یک عدد.

شاید برای شما این سال پیش آمده باشد که چرا ما از یک متغیر i و یک if برای ذخیره هر 30 قرائت به جای استفاده از دستور تاخیر و انتظار 30 ثانیه استفاده می کنیم. پاسخ این است که خواندن GPS بسیار ظریف است. تأخیر 30 ثانیه ای به این معناست که GPS همه مجموعه داده ها را ضبط نمی کند و باعث می شود داده های ما به هم بریزند.

شما باید این مقادیر را از زمان هماهنگ جهانی (UTC) به حالت متغیر تغییر دهید.

اگر خود را نمی شناسید ، می توانید آن را در اینجا پیدا کنید

static const int32_t

zone_hours = -8L ؛ // PST

static const int32_t

zone_minutes = 0L ؛ // معمولاً صفر

این خط باید به تعداد دفعاتی که می خواهید خواندن ثبت شود ، تغییر کند. من هر 30 ثانیه یک بار برای خواندن تنظیم می کنم.

اگر (i == 30) {

اگر در ایالات متحده زندگی نمی کنید ، احتمالاً اندازه گیری دما را برحسب درجه سانتی گراد می خواهید. برای انجام این کار ، این خط را کامنت نکنید:

// Serial.print ("درجه C") ؛ // اگر می خواهید درجه سانتیگراد داشته باشید اظهار نظر نکنید

// Serial.println (درجه سانتی گراد)؛ // اگر می خواهید درجه سانتیگراد داشته باشید اظهار نظر نکنید

اگر نمی خواهید فارنهایت خوانده شود ، این را کامنت کنید:

Serial.print ("درجه F") ؛ // اگر نمی خواهید فارنهایت Serial.println (degreeF)؛ // اگر فارنهایت نمی خواهید نظر بدهید

کد بارگذاری نمی شود؟

هنگام بارگذاری کد جدید ، آردوینو باید از مدار جدا شود. آردوینو کد جدید را از طریق ارتباط سریال در پین D0 و D1 ارسال می کند. این دو پین همچنین پین هایی هستند که برای Data Logger MicroSd استفاده می شوند. این بدان معناست که داده بارگیر MicroSD باید برای بارگذاری کد قطع شود.

مرحله 4: آزمایش

هنگامی که همه اتصالات برقرار شد و کد بارگذاری شد ، وقت آن است که دیتا لاگر خود را آزمایش کنیم. برای انجام این کار ، Arduino را به همان روشی که کد را بارگذاری می کنید به کامپیوتر وصل کنید. از درست بودن پورت سریال اطمینان حاصل کنید و سپس Serial Monitor را باز کنید. اگر همه اتصالات به درستی ایجاد شده باشند ، این نشان داده می شود:

NMEAloc. INO: startfix size object = 31 NMEAGPS size object = 84 در جستجوی دستگاه GPS در SoftwareSerial (پین RX 4 ، پین TX 3) داده های ثبت اطلاعات بالون هوا با ارتفاع بالا توسط Aaron Price

عرض جغرافیایی عرض جغرافیایی SAT سرعت باد سرعت باد ارتفاع (درجه) (درجه) گره mph سانتی متر -------------------------------- ------------------------------------------------------ ----------------------------------

اگر GPS به اشتباه متصل شده باشد ، این نشان داده می شود:

تنظیم حالت پرواز uBlox: B562624240FFFF63000010270050FA0FA06402C1000000000000000016DC * خواندن پاسخ ACK: (ناموفق!)

اطمینان حاصل کنید که LED هر بار که یک داده جدید وارد سرور مانیتور می شود چشمک می زند. دیتا لاگر MicroSd نیز هر بار که اطلاعات ضبط می شود چشمک می زند.

متوجه خواهید شد که GPS یک علامت سوال برای شما ارسال می کند. این به این دلیل است که واحدهای GPS برای راه اندازی و اتصال به ماهواره ها زمان می برند. این واحد به طور معمول حدود هشت دقیقه طول می کشد تا شروع به ارسال مجموعه کامل داده ها برای من کند. در عرض پنج ساعت ارسال داده های تاریخ و زمان و به دنبال آن علامت سوال آغاز می شود. چند نکته اول احتمالاً نادرست است ، اما سپس تاریخ و زمان صحیح را نشان می دهد. اگر تاریخ و زمان خود را دریافت نمی کنید ، برای اطمینان از تصحیح منطقه زمانی مناسب ، به کد مراجعه کنید. برای یادگیری نحوه انجام این کار ، بخش برنامه نویسی این Instructable را بخوانید.

سرانجام Serial Monitor تمام داده ها را نمایش می دهد. عرض و طول جغرافیایی را کپی و جایگذاری کنید و آماده شوید تا از نتایج شوکه شوید. دقت قابل توجه است!

داده های دما را بررسی کنید تا از صحت آن مطمئن شوید. اگر دما به عنوان یک عدد کاملاً غیرواقعی (160+) خوانده می شود ، سنسور دما یا به برق متصل نشده یا به اشتباه متصل شده است. به شماتیک رجوع کنید. اگر دما خوانا فرار یا بیشتر از آن باشد (یعنی دما 65 فارنهایت است و سنسور آن را 85 گزارش می کند) ، سنسور به احتمال زیاد یک پین زمین را با GPS ، داده ثبت کننده microSD یا هر دو به اشتراک می گذارد. سنسور دما یا باید پایه زمین مخصوص به خود را داشته باشد یا یک پایه زمین را فقط با زمین ورودی به اشتراک بگذارد.

اکنون باید کارت microSD خود را فرمت و پاک کنید. ما به یک نوع فایل fat16 یا fat32 نیاز داریم. من این آموزش را توسط GoPro دنبال کردم:

در مرحله بعد ، مدار را بدون اتصال کامپیوتر آزمایش کنید. یک کارت microSD را به دیتا لاگر وصل کرده و از منبع تغذیه برای تغذیه آردوینو استفاده کنید. اجازه دهید بیست دقیقه کار کند سپس برق را قطع کنید. کارت microSD را از برق بکشید و آن را به رایانه خود وصل کنید. باید ببینید یک فایل پیکربندی ایجاد شده است (این فقط زمانی اتفاق می افتد که یک فایل پیکربندی قبلی ساخته نشده باشد). هر بار که آردوینو ریست یا وصل می شود ، یک فایل جدید ایجاد می کند.

کتابخانه ها و نسخه های جدید Arduino IDE از زمان ایجاد این پروژه منتشر شده است. به همین دلیل ، چندین کاربر پیام های خطای ناخوشایندی دریافت می کردند. کاربر RahilV2 این مشکل را داشت و راه حلی پیدا کرد

"من خطای اولیه را برطرف کردم و این به این دلیل بود که. INO به جای" gps_port "از نام قدیمی پورت gps که" gpsPort "است استفاده می کند. نماد پیش پردازنده نیز تغییر کرده است. در همه برنامه های نمونه اکنون" GPS_PORT_NAME "به جای" USING_GPS_PORT '."

با تشکر از RahilV2!

مرحله 5: حفاظت از وسایل الکترونیکی

توجه به افرادی که از برد پرف استفاده می کنند ، قرار دادن مدار روی سطح فلزی باعث کوتاه شدن مدار می شود. من از یک لوله پلاستیکی در اطراف چند پیچ استفاده کردم تا تخته ورق خود را بالای یک ورق پلاستیکی آویزان کنم. می توانید قسمت زیرین را به صورت داغ بچسبانید ، آن را به مقوا یا فوم وصل کنید یا از بسته ای استفاده کنید که جریان الکتریسیته ندارد. می توانید این لوله های پلاستیکی را به صورت سه بعدی چاپ کنید تا از اینجا روی پیچ های خود بغلتید:

سرصفحه های زن را به برد perf که محل قرارگیری GPS است وصل کردم تا GPS به راحتی از مدار خارج شود. واحد GPS شکننده است. آنتن های تراشه می توانند شکسته شوند و دستگاه به الکتریسیته ساکن حساس است. من هیچ کدام از این واحدها را خراب نکرده ام. من GPS را در کیسه محافظ ایستا ذخیره می کنم تا از GPS محافظت شود.

خواه از تخته نان استفاده می کنید یا فقط از سیم های بلوز برای اتصال باتری استفاده می کنید ، توصیه می کنم از چسب حرارتی برای اطمینان از چسبندگی سیم های بلوز در سوکت آنها استفاده کنید. بازیابی بادکنک برای شما مشکل ساز می شود و متوجه می شوید که به دلیل جدا شدن سیم جامپر از آن جدا نشده است.

توصیه می شود گرم کننده های دستی را گرم نگه دارید و عملکرد خود را حفظ کنید. من معمولاً طول اتصالات باتری را افزایش می دهم و به من امکان می دهد باتری را در محفظه ای جدا از قطعات الکترونیکی ذخیره کنم. گرمکن های دستی را مستقیماً روی باتری می گذارم. در حالی که دستگاه های الکترونیکی باید بتوانند بدون گرم کننده های دستی کار کنند ، توصیه می کنم از آنها استفاده کنید. یک یا دو گرم کننده دست را در نزدیکی وسایل الکترونیکی قرار دهید و دست را گرم کنید تا به وسایل الکترونیکی دست نزند. گرمای تابشی گرم کننده های دستی در حفظ وضعیت لوازم الکترونیکی کافی است.

مرحله 6: راه اندازی کنید

من معمولاً دیتا لاگر را حدود بیست دقیقه قبل از اینکه بخواهیم بادکنک را رها کنیم ، به کامپیوترم وصل می کنم. اتصال لاگر به کامپیوتر ضروری نیست. من این کار را برای اطمینان از عملکرد GPS و داشتن قفل ماهواره انجام می دهم. هنگامی که logger تمام داده ها را نمایش می دهد ، من سوئیچ ضامن را تلنگر می زنم و کامپیوتر را قطع می کنم. از آنجا که مدار همیشه دارای منبع تغذیه است ، GPS داغ می ماند و با قفل ماهواره ای ورود به سیستم را ادامه می دهد. با این کار یک فایل جدید روی کارت microSD ایجاد می شود.

بالون را ساعت 6:58 صبح پرتاب کردیم. ما قصد داشتیم زودتر پرتاب کنیم ، اما اولین بالن ما باعث ایجاد ریپ شد. لوله خود را برای اتصال بالن به مخزن هلیوم فراموش کرده بودیم. بنابراین ، ما بالن را مستقیماً به نازل مخزن هلیوم وصل کردیم. ارتعاشات روی نازل باعث ایجاد شکاف در بادکنک می شود. خوشبختانه یک بادکنک یدکی آوردیم. ما از شلنگ باغ بریده به عنوان لوله بداهه خود استفاده کردیم و کار کرد!

بسته شامل یک ناهار خوری عایق بندی شده بود. دیتا لاگر با گرمکن های دستی داخل نشسته بود. سوراخی که در جعبه ناهار ایجاد شده بود ، راهی برای قرار گرفتن دوربین در داخل جعبه ناهار فراهم می کرد در حالی که نمای بدون مانع را حفظ می کرد.ما برای این راه اندازی از یک جلسه GoPro استفاده کردیم. از سفر عکس گرفت! دو دستگاه GPS نقطه ای به طرف و بالای جعبه ناهار متصل شده بود. ما از آنها برای ردیابی بسته خود استفاده کردیم. یک شکاف کوچک در کنار جعبه ناهار ایجاد شد تا اجازه دهد سنسور دما بیرون بیاید و آن را در معرض هوای بیرون قرار دهد.

مرحله 7: بازیابی

من در آخرین راه اندازی خود از باتری Duracell 9v استفاده کردم. ولتاژ باتری را قبل از اتصال به دیتا لاگر 9.56 ولت اندازه گیری کردم. حدود ساعت 6:30 صبح باتری را به برق وصل کردم. پس از فرود بادکنک ، بازیابی شد ، به مدرسه برگشت و بسته باز شد ، ساعت 1:30 بعد از ظهر بود. بار را باز کردم تا متوجه شوم که دیتاگر هنوز در حال ورود به سیستم است! سپس ولتاژ باتری 9 ولت را اندازه گیری کردم. با استفاده از باتری ، ولتاژ کاهش می یابد. باتری در حال حاضر 7.5 ولت بود. پس از هفت ساعت ثبت اطلاعات ، باتری هنوز در وضعیت مناسب بود.

بادکنک و بسته در جنوب رامونا در یک دره کوچک فرود آمد. تیم ریکاوری حدود یک ساعت رانندگی کردند و سپس بقیه راه را پیاده روی کردند. پیچک سمی و دمای گرم یک مانع بود ، با این حال آنها استقامت کردند و توانستند بادکنک را بازیابی کنند. آنها به مدرسه برگشتند و بسته را به من دادند. تعجب کردم که دیتا لاگر هنوز در حال کار است. این باعث خوش بینی من شد. باتری را جدا کردم و کارت microSD را با دقت بیرون آوردم. سپس به سمت کامپیوترم دویدم. این عصبی ترین و هیجان انگیزترین بخش سفر برای من است. آیا دیتا لاگر کار کرد؟ کوله پشتی ام را زیر و رو کردم تا آداپتور کارت SD را پیدا کنم. دو پرواز گذشته که چوب بر روی ارتفاع 40 هزار پا متوقف شده بود زیرا GPS را به اشتباه در حالت پرواز قرار داده بودم. از آنجایی که تنها راهی که می توانم به ارتفاعات بالای 40 هزار پا برسانم استفاده از بالن های هوا است ، من نمی دانستم که آیا کد جدید من کار می کند یا خیر.

کارت microSD را به کامپیوتر وصل کردم ، فایل را باز کردم و یک گزارش پر از داده دیدم. من شروع به پیمایش بین داده ها کردم … موفقیت !! ورود به سیستم در کل پرواز ادامه داشت.

مرحله 8: تجزیه و تحلیل و علم

عبارت "سومین بار جذابیت" صدق می کند. ما داده های کل پرواز را ثبت کردیم! بالن به حداکثر ارتفاع 91 ، 087 پا رسید و سردترین دما 58- درجه فارنهایت بود.

داده های ما بسیاری از علوم شناخته شده را تایید و همسو می کند. به عنوان مثال ، پایین استراتوسفر -40 تا -58 درجه فارنهایت بود در حالی که در اوج پرواز ، درجه حرارت 1.75- درجه فارنهایت بود. انسانها در پایین ترین لایه جو زمین یعنی تروپوسفر زندگی می کنند. در تروپوسفر ، درجه حرارت با افزایش ارتفاع کاهش می یابد. برعکس در استراتوسفر صادق است. در حقیقت ، بالای استراتوسفر می تواند پنج درجه بالای صفر باشد.

تعجب کردم که بادکنک به این شکل خطی بالا رفت. من فکر می کنم با کم شدن جو ، سرعت صعود بالن ها تغییر می کند. با این حال ، از منحنی سرعت فرود بالن تعجب نکردم. فرضیه من در مورد اینکه چرا بادکنک به سرعت سقوط می کند و سپس به تدریج کند می شود مربوط به چتر نجات است. در اوج ، هوا به قدری کم است که فکر می کنم چتر نجات به اندازه کافی موثر نبود. چتر نجات از مقاومت هوا و اصطکاک استفاده می کند تا به آرامی روی زمین بیفتد ، بنابراین اگر هوا کم باشد ، چتر نجات به اندازه کافی موثر نیست. با پایین آمدن بسته ، مقاومت هوا افزایش می یابد زیرا فشار هوا بیشتر و هوا بیشتر است. این امر باعث می شود چتر نجات م effectiveثرتر باشد و بسته به آرامی پایین بیاید.

با توجه به دما و سرعت باد ، بدترین ارتفاع برای زندگی را 45 ، 551 فوت اعلام می کنم. در این ارتفاع ، بسته سرد -58 درجه فارنهایت را تجربه کرد. اگر این کافی نبود ، بادها با سرعت 45 مایل در ساعت می وزیدند. در حالی که برای یافتن اطلاعاتی در مورد تأثیر باد بر بادگیر در این دما مشکل داشتم ، متوجه شدم که آب و هوای 25- درجه فارنهایت با باد 45 مایل در ساعت منجر به بادگیر 95- درجه می شود. من همچنین دریافتم که دمای 60 درجه سانتیگراد گوشت را در 30 ثانیه منجمد می کند. با این وجود ، احتمالاً این مکان ایده آل برای تعطیلات نیست. همانطور که در عکس بالا مشاهده می شود ، منظره ای عالی از این ارتفاع وجود دارد! اطلاعات بیشتر در مورد بادگیر در اینجا:

من نمی توانم این داده ها را بدون کمک خواهرم که اطلاعات 240 خط را وارد کرده بود ، نمایش داده و مطالعه کنم. مزایای داشتن خواهر و برادر کوچکتر:)

مرحله 9: نتیجه گیری

این یک موفقیت قطعی است. ارتفاع ، دما ، سرعت باد ، سرعت صعود ، نرخ فرود ، زمان ، تاریخ ، عرض جغرافیایی و طول جغرافیایی را در کل پرواز ثبت کردیم. این برای بالن های با تجربه در ارتفاع بالا و پرتاب کننده های اول ضروری است!

پس از چهار سال پرتاب بالون ، ما سرانجام اطلاعات کامل یک پرواز را ثبت کردیم. بالاخره متوجه شدیم که بالن های ما چقدر بلند پرواز می کنند. کمی به تجربه فضا نزدیک شدیم. کمی به لمس دست نیافتنی ها نزدیک شدیم!

یکی دیگر از جنبه های جالب دیتا لاگر این است که تمام داده ها دارای مهر زمان هستند. این بدان معناست که می توانید داده ها را با عکس های گرفته شده در سفر خط بندی کنید که به شما امکان می دهد از ارتفاع و محل دقیق هر عکس گرفته شده مطلع شوید!

این پروژه به آسانی قابل تکثیر و اصلاح برای اهداف شما است. به راحتی سنسورهای دما اضافی ، سنسورهای فشار و رطوبت ، شمارنده های geiger را اضافه کنید ، فرصت ها بی پایان است. تا زمانی که از سنسور می توان بدون تاخیر استفاده کرد ، باید کار کند!

از اینکه وقت گذاشتید و این دستورالعمل را مطالعه کردید متشکرم. من از پاسخ دادن به سوالات ، پاسخ دادن به نظرات و راهنمایی ها و ایده های مفید لذت می برم ، بنابراین در قسمت نظرات زیر عکس بگیرید.

این دستورالعمل همچنین در برخی مسابقات وجود دارد ، لطفاً اگر از چیز جدیدی لذت برده اید یا آموخته اید رای دهید! برنده شدن جوایز به من این امکان را می دهد تا ابزارهای جدیدی را برای ایجاد پروژه های بهتر و پیشرفته به دست آورم

در چالش دست نیافتنی نایب قهرمان

جایزه بزرگ در مسابقه Explore Science 2017