Arduino Dust Study: 8 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Hvordan ville det være at bo på Mars? Er luften åndbar? Er det sikkert? Hvor meget støv er der? Hvor hyppige er stormene? Har du nogensinde undret dig over svaret på et af disse spørgsmål?

Trin 1: Introduktion

Vores navne er Christian, Brianna og Emma. Vi har dækket mange emner i løbet af vores tid i vores fysik klasse. Vi har lært om elektricitet, forskellige former for kræfter, raketter, robotik, programmering, bevægelse og meget mere.

Vores mål med dette projekt er at skabe en funktionel CubeSat eller en miniaturiseret satellit til rumforskning, der indeholder en programmeret støvsensor, for at lære mere om støvstormønstre på Mars.

Denne CubeSat skal kunne modstå atmosfæren på Mars. For at teste dens holdbarhed, udholdt den en rystetest for at sikre, at CubeSat er stærk nok.

Vores største begrænsning for dette projekt var størrelseskravene til CubeSat. Vi har masser af stykker og ledninger, og det var svært at få dem alle indvendigt. En anden begrænsning, vi havde, var tiden. Vi havde mange komponenter inkorporeret, såsom at bygge CubeSat, programmering og kodning. Fortsæt med at læse vores Instructable for at lære mere!

Trin 2: Materialer

Til Arduino og programmering:

1. Støvføler

2. Arduino Uno

3. HDMI-ledning

4. 2 ledninger

5. Pins

6. Computer til programmering

7. SD -kort

8. SD -kortholder

9. SD-kortlæser

10. Batteripakke

11. Batterikabel

12. brødbræt*

13. Kondensator på 470uF*

Til CubeSat:

12. Popsicle Sticks (mindst 120)

13. Varm limpistol

14. Velcro

15. Dremel Tool

16. Sandpapir

Til test:

17. Papirhåndklæder

18. Kaffefiltre

20. Stor glasbryder

21. Handsker / Ovnvotter

22. Lettere / Tændstikker

Trin 3: Nødvendigt og brugt værktøj og sikkerhedspraksis

- Det første værktøj, vi brugte, var en varm limpistol. Det blev brugt til at klæbe vores popsicle -pinde sammen, mens vi byggede vores CubeSat. Vær meget forsigtig med ikke at få lim på dine hænder eller røre ved pistolens dyse, da det vil være meget varmt.

- Vi brugte også trådskærere til at skære et hul i CubeSat, så støvsensoren kunne indsamle data. Dette værktøj fungerede godt med popsicle sticks og var let at bruge. Når du bruger dette værktøj, skal du være forsigtig med ikke at klemme din finger eller på anden måde trimme noget, du ikke mener.

- Et andet værktøj, vi brugte, var sandpapir. Efter at have skåret hullet i CubeSat var det vigtigt, at vi glattede de skarpe kanter ud. Dette værktøj kræver ingen særlige sikkerhedsforanstaltninger, men det vil sandsynligvis skabe lidt rod for dig at rydde op.

- Vi brugte også et Dremel -værktøj. Vi brugte det til hurtigt at slibe de brede hjørner af CubeSat af. Brug af dette værktøj kræver ekstrem forsigtighed, og det er vigtigt, at du bærer øjenbeskyttelse. Det vil også lave rod af støv og små stykker, så sørg for at rydde op i dit arbejdsområde!

- Det sidste værktøj, vi brugte, var en lighter. Vi brugte det til at tænde kaffefiltre og køkkenrulle i brand, for at skabe støv og røg for vores Arduino at fornemme. Mens du bruger dette værktøj, skal du sørge for at binde håret tilbage, undgå at bære løst tøj og bære øjenbeskyttelse. Sørg for altid at holde godt øje med flammen for at sikre, at den forbliver indeholdt. Det ville også være smart at have overvågning af voksne eller lærere!

Trin 4: Sådan bygger du en CubeSat

Omkring 120 Popsicle sticks er nødvendige for at bygge Cubesat. Videoen ovenfor viser, hvordan vi stablede stængerne oven på hinanden og varmlimede hver stok for at sikre, at de ikke går i stykker.

Cubesat har 1 hylde og en top. Hylden og toppen er kun seks popsicle -pinde, der er varmt limet sammen.

I bunden er batteriet og SD -kortet velcro i. På toppen af hylden holdes brødbrættet fast af velcro og Arduino sidder oven på brødbrættet.

For støvsensoren skal du bruge trådskærerne til at skære et hul i siden af Cubesat, så støvføleren kan passe ind. Vi brugte noget andetape til at holde støvføleren på plads.

Til sidst skal du bruge velcro til at fastgøre toppen på Cubesat.

Du kan se vores endelige designskitse ovenover.

Trin 5: Sådan tilsluttes en Arduino- og støvsensor

1. Til tilslutning af støvopsamler og arduino
2. Tag en ledning, og sæt den i jorden (GND) stiften ved hjælp af 5v stiften.
3. Tag nu den anden ende af den ledning, og sæt den i den SORT ledning på støvsensoren
4. Tag den anden ledning, og tilslut den til 5v -stiften
5. Tag nu den anden ende af ledningen, og sæt den i den RØDE ledning på støvsensoren
6. Tag derefter penne og sæt dem i de digitale stifter: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. Sæt den BLÅ ledning i stiften ved 13
8. Sæt derefter GUL ledning i stiften ved 8

Kode til støvsensoren (kode fra

kilde

Trin 6: Sådan gør du Arduino- og støvsensoren bærbar

Til vores projekt havde vi brug for en måde at indsamle data på, når vores cubesat og støvsensor var i bevægelse. Vi besluttede, at et SD -kort ville gøre tricket. Her er SD -kortets ledninger og kode.

Sådan tilsluttes et SD -kort om nødvendigt (*Bemærk farven på ledningerne ændrede sig på billedet, og de ekstra stifter er ikke nødvendige)

1. Den blå ledning i støvføleren går til ethvert sted på brødbrættet
2. Den røde ledning på SD -kortlæseren (VCC) går ethvert sted i samme række som den blå ledning på brødbrættet
3. tag nu en ekstra ledning (hvid ledning på foto), stik den i samme række som de blå og røde ledninger og den anden ende af ledningens stik i GND på Arduino
4. Den orange ledning på støvsensoren tilsluttes A5
5. Den grønne ledning fastgøres til digital pin 7
6. Den lilla ledning på SD -kortet (CS) fastgøres til digitalpin 4
7. Den sorte ledning på SD -kortet (MOSI) fastgøres til digital pin 11
8. Den orange ledning på SD -kortet (MISO) fastgøres til digital pin 12
9. Den blå ledning på SD -kortet (SCK) fastgøres til digital pin 13
10. Den gule ledning på SD -kortet (GND) fastgøres til en jordstift (GND)
11. Sæt kondensatoren i brødbrættet
12. Den røde ledning på støvsensoren fastgøres til brødbrættet i samme række som kondensatorens korte ben.
13. Tag endelig en ekstra ledning (rød på billedet), og stik den ene ende i samme række som kondensatorens lange ben og den anden ende af ledningen går til 5v.

Kode til SD -kort og støvsensor

Trin 7: Resultater og lektioner

*Cubesat blev evalueret og markeret af fru Wingfield (lærer)

Demensioner og messe

Vægt: 2,91 kg. Bredde: 110 mm. på hver side

Længde: 106 mm. på hver side

Indledende test:

Flyvetest- fuldført

Under denne test forblev Cubesat i takt

Sensoren stod over for vores "Mars" i halvdelen af tiden og sidemåder den anden halvdel af tiden.

Vibrationstest - Komplet

Vi lavede disse vibrationstest for at skabe tillid til, at satellitten kan modstå opsendelsesmiljøet og stadig kan fungere efter.

Resultater af vibrationstest

.12 sekunder pr. Omrystning

Periode- 2,13 sekunder pr. Cyklus

Alle de elektriske stik blev tilsluttet og sikret. Cubesaten kunne ikke passe ind i kassen, så vi brugte tape til at fastgøre cubesaten. Det dermal værktøj og sandpapir blev brugt til at slibe ned på Cubesats sider for at passe i kassen, og det løste problemet.

Endelige flyrejseresultater

Frekvens- 0,47 cyklusser i sekundet

Hastighed- 3,39 meter i sekundet

Acceleration- 9,99 m/s ^2

Centripetal Force- 29,07 kg/s ^2

Snorelængde- 1,26 m.

Vi lærte, at støvsensoren opsamlede røg fra brand og gav os de bedste data. Vi lærte også at løse problemer

I løbet af dette projekt lærte vi alle mange værdifulde lektioner. De virkelige lektioner, vi lærte, var at arbejde igennem alt, selvom det bliver svært at gøre. Vi arbejdede med en cubesat og en støvsensor. Den lettere af de to var cubesaten, der designede og byggede den på et par dage. Cubesat var et rigtig godt design, der bruges til at rumme alle vores sensorer. Støvsensoren og Arduino var meget svære at beregne med. Først fungerede koden ikke, men mens vi fik koden til at fungere, viste ledningerne sig at være forkerte. Et par lærere kom os til undsætning for at hjælpe med dem begge for at hjælpe os med at finde vores data. Med læring af livstimer fandt vi også ud af nye ting om cubesats og sensorer. Før vidste vi ikke, hvad en cubesat var, og vi vidste heller ikke, hvordan sensorer og ledninger fungerede. Gennem dette projekt blev Brianna ekspert i ledninger og kodning, mens Emma og Christian blev fantastiske bygninger, mens de også lærte nye oplysninger om kodning og ledninger. Alt i alt lærte vi så mange nye ting og havde det sjovt, mens vi gjorde det. Tak til fru Wingfield for at designe dette projekt for os at lave og være en lærer, der virkelig elsker at undervise og have det sjovt med sine elever.

Trin 8: Støvsensordata

Grafen til højre er de data, støvsensoren modtog. Fotoet til venstre er, hvordan grafen skulle have set ud.

Sensoren havde problemer med at indsamle store data.

Hvis nogen har mere kendskab til støvsensoren og hvordan man får de korrekte data, bedes du kommentere denne nedbrydelige.