არდუინოს მტვრის შესწავლა: 8 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

როგორი იქნებოდა მარსზე ცხოვრება? ჰაერი სუნთქავს? უსაფრთხოა? რამდენი მტვერია იქ? რამდენად ხშირია ქარიშხლები? ოდესმე გაინტერესებთ ამ რომელიმე კითხვაზე პასუხი?

ნაბიჯი 1: შესავალი

ჩვენი სახელებია კრისტიანი, ბრაიანა და ემა. ჩვენ განვიხილეთ მრავალი თემა ფიზიკის გაკვეთილზე. ჩვენ ვისწავლეთ ელექტროენერგია, სხვადასხვა სახის ძალები, რაკეტები, რობოტიკა, პროგრამირება, მოძრაობა და მრავალი სხვა.

ამ პროექტის მიზანია შევქმნათ ფუნქციონალური CubeSat, ან კოსმოსური კვლევის მინიატურული თანამგზავრი, რომელიც შეიცავს დაპროგრამებულ მტვრის სენსორს, რათა მეტი გავიგოთ მარსზე მტვრის ქარიშხლის ნიმუშების შესახებ.

ამ CubeSat- ს უნდა შეეძლოს გაუძლოს მარსის ატმოსფეროს. მისი გამძლეობის შესამოწმებლად, მან გაიარა შერყევის ტესტი, რათა დარწმუნებულიყო, რომ CubeSat საკმარისად ძლიერია.

ამ პროექტის მთავარი შეზღუდვა იყო CubeSat- ის ზომის მოთხოვნები. ჩვენ გვაქვს ბევრი ნაჭერი და მავთული, და ძნელი იყო მათი ყველა შიგნით მოთავსება. კიდევ ერთი შეზღუდვა, რაც გვქონდა, იყო დრო. ჩვენ ბევრი კომპონენტი გვქონდა ჩართული, როგორიცაა CubeSat– ის აგება, პროგრამირება და კოდირება. განაგრძეთ ჩვენი ინსტრუქციის კითხვა, რომ მეტი გაიგოთ!

ნაბიჯი 2: მასალები

არდუინოსა და პროგრამირებისთვის:

1. მტვრის სენსორი

2. Arduino Uno

3. HDMI კაბელი

4. 2 მავთული

5. ქინძისთავები

6. კომპიუტერი პროგრამირებისათვის

7. SD ბარათი

8. SD ბარათის მფლობელი

9. SD ბარათის მკითხველი

10. ბატარეის პაკეტი

11. ბატარეის კაბელი

12. პურის დაფა*

13. კონდენსატორი 470uF*

CubeSat– ისთვის:

12. Popsicle ჩხირები (მინიმუმ 120)

13. ცხელი წებოს იარაღი

14. Velcro

15. Dremel Tool

16. ქვიშის ქაღალდი

ტესტირებისთვის:

17. ქაღალდის პირსახოცები

18. ყავის ფილტრები

20. დიდი მინის ამომრთველი

21. ხელთათმანები / ღუმელის ხელთათმანები

22. სანთებელა / მატჩები

ნაბიჯი 3: საჭირო ინსტრუმენტები და გამოყენება და უსაფრთხოების პრაქტიკა

- პირველი ინსტრუმენტი, რომელიც ჩვენ გამოვიყენეთ იყო ცხელი წებოს იარაღი. იგი გამოიყენებოდა ჩვენი ყურძნის ჩხირების შესაერთებლად ჩვენი CubeSat– ის აგებისას. იყავით ძალიან ფრთხილად, რომ არ მიიღოთ წებო თქვენს ხელებზე და არ შეეხოთ იარაღის საქშენს, რადგან ის ძალიან ცხელი იქნება.

- ჩვენ ასევე გამოვიყენეთ მავთულის საჭრელები CubeSat– ში ხვრელის გასაჭრელად, ისე რომ მტვრის სენსორმა შეძლოს მონაცემების შეგროვება. ეს ინსტრუმენტი კარგად მუშაობდა ყურძნის ჩხირებთან და მისი გამოყენება ადვილი იყო. ამ ინსტრუმენტის გამოყენებისას ფრთხილად იყავით, რომ არ დაიჭიროთ თითი ან სხვაგვარად არ მორთოთ ის, რასაც არ აპირებთ.

- კიდევ ერთი ინსტრუმენტი, რომელიც ჩვენ გამოვიყენეთ იყო ქვიშაქვა. CubeSat– ში ხვრელის გაჭრის შემდეგ, აუცილებელი იყო, რომ ჩვენ გავასწორეთ მკვეთრი კიდეები. ეს ინსტრუმენტი არ საჭიროებს უსაფრთხოების განსაკუთრებულ ზომებს, მაგრამ, სავარაუდოდ, არეულობას შეგიქმნით დასუფთავების მიზნით.

- ჩვენ ასევე გამოვიყენეთ დრემელის ინსტრუმენტი. ჩვენ ვიყენებდით მას სწრაფად გამოსაშრობად CubeSat– ის ფართო კუთხეებიდან. ამ ინსტრუმენტის გამოყენება მოითხოვს უკიდურეს სიფრთხილეს და აუცილებელია თქვენ ატაროთ თვალის დაცვა. ასევე, ეს გახდის მტვერს და პატარა ნაჭრებს, ასე რომ დარწმუნდით, რომ გაასუფთავეთ თქვენი სამუშაო ადგილი!

- საბოლოო ინსტრუმენტი, რომელიც ჩვენ გამოვიყენეთ იყო სანთებელა. ჩვენ გამოვიყენეთ ყავის ფილტრების და ქაღალდის პირსახოცების გასანათებლად, რათა შევქმნათ მტვერი და კვამლი ჩვენი არდუინოსთვის. ამ ინსტრუმენტის გამოყენებისას, დარწმუნდით, რომ შეაერთეთ თმა უკან, მოერიდეთ ფხვიერი ტანსაცმლის ტარებას და ატარეთ თვალის დაცვა. დარწმუნდით, რომ ყოველთვის ყურადღებით ადევნებთ თვალს ცეცხლს, რათა დარწმუნდეთ, რომ ის შემორჩენილია. ასევე, ჭკვიანური იქნებოდა მოზრდილების ან მასწავლებლების ზედამხედველობა!

ნაბიჯი 4: როგორ ავაშენოთ CubeSat

Cubesat– ის ასაშენებლად საჭიროა დაახლოებით 120 Popsicle ჯოხი. ზემოთ მოყვანილი ვიდეო გვიჩვენებს, თუ როგორ დავაყენეთ ჩხირები ერთმანეთზე ცხელი წებოთი თითოეული ჯოხი, რათა დავრწმუნდეთ, რომ არ გაიტეხება..

კუბებს აქვს 1 თარო და ზედა. თარო და ზედა არის მხოლოდ ექვსი ყლორტი, რომლებიც ერთმანეთზე ცხელ წებოა.

ბოლოში ბატარეა და SD ბარათი არის Velcro შემოსული. თაროზე თავზე პურის დაფა ინახება Velcro– ში და Arduino ზის პურის დაფის თავზე.

მტვრის სენსორისთვის გამოიყენეთ მავთულის საჭრელი კუბესატის მხარეს ხვრელი, რათა მტვრის სენსორი მოთავსდეს. ჩვენ გამოვიყენეთ იხვის ფირზე მტვრის სენსორის დასაჭერად.

ბოლოს გამოიყენეთ Velcro, რომ დაიჭიროთ ზედა კუბიზატზე.

თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ ჩვენი საბოლოო დიზაინის ესკიზი ზემოთ.

ნაბიჯი 5: როგორ დააკავშიროთ არდუინო და მტვრის სენსორი

1. მავთულის შემგროვებელი და არდუინო
2. აიღეთ მავთული და შეაერთეთ იგი მიწაში (GND) პინში 5v პინით.
3. ახლა აიღეთ ამ მავთულის მეორე ბოლო და შეაერთეთ იგი მავთულის სენსორზე მავთულის შავ მავთულში
4. აიღეთ მეორე მავთული და შეაერთეთ იგი 5v პინზე
5. ახლა აიღეთ მავთულის მეორე ბოლო და შეაერთეთ იგი წითელ მავთულში მტვრის სენსორზე
6. შემდეგ აიღეთ კალმები და ჩადეთ ციფრულ ქინძისთავებში: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. შეაერთეთ ცისფერი მავთული პინში 13 -ზე
8. შემდეგ შეაერთეთ ყვითელი მავთული პინში 8 -ზე

მტვრის სენსორის კოდი (კოდი

წყარო

ნაბიჯი 6: როგორ გავხადოთ არდუინოს და მტვრის სენსორი პორტატული

ჩვენი პროექტისთვის ჩვენ გვჭირდებოდა მონაცემების შეგროვება, როდესაც ჩვენი კუბურები და მტვრის სენსორი მოძრაობისას. ჩვენ გადავწყვიტეთ, რომ SD ბარათი შეასრულა. აქ არის SD ბარათის გაყვანილობა და კოდი.

საჭიროების შემთხვევაში, როგორ გავაბალოთ SD ბარათი (*გაითვალისწინეთ, რომ მავთულის შეღებვა შეიცვალა ფოტოში და დამატებითი ქინძისთავები არ არის საჭირო)

1. მტვრის სენსორში ლურჯი მავთული მიდის პურის დაფაზე ნებისმიერ ადგილას
2. SD მავთულის SD ბარათის მკითხველზე (VCC) მიდის ნებისმიერი ადგილი იმავე რიგში, როგორც ლურჯი მავთული პურის დაფაზე
3. ახლა აიღეთ დამატებითი მავთული (თეთრი მავთული ფოტოში), შეაერთეთ იგი იმავე რიგში, როგორც ლურჯი და წითელი მავთულები და მავთულის მეორე ბოლო ჩამონტაჟებულია GND– ში Arduino– ზე
4. მტვრის სენსორზე ნარინჯისფერი მავთული მიმაგრებულია A5- ზე
5. მწვანე მავთული მიმაგრებულია ციფრულ პინზე 7
6. SD ბარათზე (CS) იისფერი მავთული მიმაგრებულია digitalpin 4 -თან
7. SD ბარათი (MOSI) შავი მავთული მიმაგრებულია ციფრულ პინზე 11
8. ფორთოხლის მავთული SD ბარათზე (MISO) მიმაგრებულია ციფრულ პინ 12 -ზე
9. SD ბარათის (SCK) ლურჯი მავთული მიმაგრებულია ციფრულ პინ 13 -ზე
10. SD ბარათზე (GND) ყვითელი მავთული მიმაგრებულია დამიწებულ პინზე (GND)
11. ჩადეთ კონდენსატორი პურის დაფაში
12. მტვრის სენსორზე წითელი მავთული მიმაგრებულია პურის დაფაზე იმავე რიგში, როგორც კონდენსატორის მოკლე ფეხი.
13. ბოლოს აიღეთ დამატებითი მავთული (ფოტოში წითელი) და შეაერთეთ ერთი ბოლო იმავე რიგში, როგორც კონდენსატორის გრძელი ფეხი, ხოლო მავთულის მეორე ბოლო მიდის 5 ვ -მდე.

კოდი SD ბარათისა და მტვრის სენსორისთვის

ნაბიჯი 7: შედეგები და გაკვეთილები

*Cubesat შეაფასა და შემოწმდა ქალბატონ ვინგფილდის მიერ (მასწავლებელი)

დემონსტრირება და მასა

წონა: 2.91 კგ. სიგანე: 110 მმ. თითოეულ მხარეს

სიგრძე: 106 მმ. თითოეულ მხარეს

წინასწარი ტესტები:

ფრენის ტესტი- დასრულებულია

ამ გამოცდის დროს Cubesat დარჩა ტაქტი

სენსორი ნახევარ დროში შეექმნა ჩვენს "მარსს", ხოლო მეორე ნახევარში.

ვიბრაციის ტესტები - დასრულებულია

ჩვენ ვიბრაციის ეს ტესტები ჩავატარეთ იმის დასადგენად, რომ სატელიტს შეუძლია გაუძლოს გაშვების გარემოს და შემდგომ მაინც შეძლოს ფუნქციონირება.

ვიბრაციის ტესტების შედეგები

.12 წამი თითო შერყევა

პერიოდი- 2.13 წამი ციკლზე

ყველა ელექტრული კონექტორი დარჩა დაკავშირებული და დაცული. კუბურები ვერ მოთავსდა ყუთში, ასე რომ ჩვენ გამოვიყენეთ ლენტი, რათა კუბურები ჩავდოთ ქვემოთ. დერმული ინსტრუმენტი და ქვიშის ქაღალდი გამოიყენეს კუბესატის გვერდებზე ყუთში ჩასასმელად და ამან გადაჭრა პრობლემა.

ფრენის საბოლოო შედეგები

სიხშირე- 0.47 ციკლი წამში

სიჩქარე- 3.39 მეტრი წამში

აჩქარება- 9.99 მ/წმ ^2

ცენტრიდანული ძალა- 29.07 კგ/წ ^2

სიმების სიგრძე- 1,26 მ.

ჩვენ შევიტყვეთ, რომ მტვრის სენსორმა აიღო კვამლი ცეცხლიდან და მოგვაწოდა საუკეთესო მონაცემები. ჩვენ ასევე ვისწავლეთ პრობლემის გადაჭრა

ამ პროექტის განმავლობაში ჩვენ ყველამ ვისწავლეთ ბევრი ღირებული გაკვეთილი. რეალური ცხოვრებისეული გაკვეთილები, რაც ჩვენ ვისწავლეთ იყო ყველაფრის დამუშავება, თუნდაც ამის გაკეთება ძნელი იყოს. ჩვენ ვმუშაობდით კუბურსა და მტვრის სენსორთან. ორიდან უფრო ადვილი იყო კუბურები, დაპროექტება და აშენება რამდენიმე დღეში. კუბურები მართლაც კარგი დიზაინი იყო, რომელიც გამოყენებული იყო ჩვენი ყველა სენსორის შესანახად. მტვრის სენსორის და არდუინოს გამოთვლა ძალიან რთული იყო. თავიდან კოდი არ მუშაობდა, თუმცა, სანამ კოდი ვიმუშავეთ, გაყვანილობა არასწორი აღმოჩნდა. რამოდენიმე მასწავლებელი მოვიდა ჩვენს დასახმარებლად, რათა ორივე მათგანმა დაგვეხმაროს ჩვენი მონაცემების პოვნაში. ცხოვრების გაკვეთილების სწავლით, ჩვენ ასევე აღმოვაჩინეთ ახალი ინფორმაცია კუბების და სენსორების შესახებ. მანამდე ჩვენ არ ვიცოდით რა იყო კუბურები და არც ის ვიცოდით როგორ მუშაობდა სენსორები და გაყვანილობა. ამ პროექტის განმავლობაში ბრაიანა გახდა გაყვანილობისა და კოდირების ექსპერტი, ხოლო ემა და კრისტიანი გახდნენ საოცარი შენობები, ასევე ისწავლეს ახალი ინფორმაცია კოდირებისა და გაყვანილობის შესახებ. საერთო ჯამში, ჩვენ ვისწავლეთ ბევრი ახალი რამ და ვიმხიარულეთ ამის გაკეთებისას. მადლობა ქალბატონ ვინგფილდს იმისთვის, რომ შეიმუშავა ეს პროექტი ჩვენთვის და იყო მასწავლებელი, რომელსაც გულწრფელად უყვარს სწავლა და გართობა თავის მოსწავლეებთან ერთად.

ნაბიჯი 8: მტვრის სენსორის მონაცემები

გრაფიკი მარჯვნივ არის მტვრის სენსორის მიერ მიღებული მონაცემები. ფოტო მარცხნივ არის ის, რაც გრაფიკი უნდა გამოიყურებოდეს.

სენსორს უჭირდა დიდი მონაცემების შეგროვება.

თუ ვინმეს აქვს მეტი ცოდნა მტვრის სენსორის შესახებ და როგორ მოიპოვოს სათანადო მონაცემები გთხოვთ დაწეროთ კომენტარი ამ ნაწლავზე.