Arduino Dust Study: 8 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Hvordan ville det være å bo på Mars? Er luften pustende? Er det trygt? Hvor mye støv er det? Hvor hyppige er stormene? Har du noen gang lurt på svaret på noen av disse spørsmålene?

Trinn 1: Introduksjon

Vi heter Christian, Brianna og Emma. Vi har dekket mange temaer i løpet av vår tid i vår fysikk klasse. Vi har lært om elektrisitet, forskjellige typer krefter, raketter, robotikk, programmering, bevegelse og mye mer.

Målet vårt med dette prosjektet er å lage en funksjonell CubeSat, eller en miniatyrisert satellitt for romforskning, som inneholder en programmert støvsensor, for å lære mer om støvstormønstrene på Mars.

Denne CubeSat må tåle atmosfæren på Mars. For å teste holdbarheten, tålte den en ristetest for å sikre at CubeSat er sterk nok.

Vår viktigste begrensning for dette prosjektet var størrelseskravene til CubeSat. Vi har mange stykker og ledninger, og det var vanskelig å få dem alle innvendig. En annen begrensning vi hadde var tiden. Vi hadde mange komponenter innarbeidet, for eksempel å bygge CubeSat, programmering og koding. Fortsett å lese instruksjonene våre for å lære mer!

Trinn 2: Materialer

For Arduino og programmering:

1. Støvføler

2. Arduino Uno

3. HDMI-ledning

4. 2 ledninger

5. Pins

6. Datamaskin for programmering

7. SD -kort

8. SD -kortholder

9. SD-kortleser

10. Batteripakke

11. Batterikabel

12. brødbrett*

13. Kondensator på 470uF*

For CubeSat:

12. Popsicle Pinner (minst 120)

13. Varm limpistol

14. Borrelås

15. Dremel Tool

16. Sandpapir

For testing:

17. Papirhåndklær

18. Kaffefiltre

20. Stor glassbryter

21. Hansker / Ovnvotter

22. Lettere / fyrstikker

Trinn 3: Nødvendige og brukte verktøy og sikkerhetspraksis

- Det første verktøyet vi brukte var en varm limpistol. Den ble brukt til å feste popsicle -pinnene våre sammen mens vi bygde vår CubeSat. Vær veldig forsiktig så du ikke får lim på hendene eller berører dysen på pistolen, da det blir veldig varmt.

- Vi brukte også wire cutters til å kutte et hull i CubeSat, slik at støvsensoren kunne samle data. Dette verktøyet fungerte bra med popsicle -pinnene, og var enkelt å bruke. Når du bruker dette verktøyet, vær forsiktig så du ikke klemmer fingeren eller på annen måte klipper noe du ikke mener.

- Et annet verktøy vi brukte var sandpapir. Etter å ha kuttet hullet i CubeSat, var det viktig at vi glattet ut de skarpe kantene. Dette verktøyet krever ingen spesielle sikkerhetstiltak, men vil sannsynligvis skape litt rot for deg å rydde opp.

- Vi brukte også et Dremel -verktøy. Vi brukte den til å raskt slipe av de brede hjørnene på CubeSat. Bruk av dette verktøyet krever ekstrem forsiktighet, og det er viktig at du bruker øyevern. Det vil også lage et rot av støv og små biter, så sørg for at du rydder opp i arbeidsområdet!

- Det siste verktøyet vi brukte var en lighter. Vi brukte den til å tenne kaffefiltre og tørkepapir i brann, for å skape støv og røyk for Arduinoen vår. Mens du bruker dette verktøyet, må du sørge for å knytte håret tilbake, unngå å bruke løse klær og bruke øyevern. Sørg for å alltid holde godt øye med flammen for å sikre at den forblir inneholdt. Det ville også være smart å ha tilsyn av voksne eller lærere!

Trinn 4: Hvordan bygge en CubeSat

Omtrent 120 Popsicle -pinner trengs for å bygge Cubesat. Videoen ovenfor demonstrerer hvordan vi stablet pinnene oppå hverandre og limte hver pinne for å sikre at de ikke går i stykker.

Cubesat har 1 hylle og topp. Hyllen og toppen er bare seks popsicle -pinner som er varmt limt sammen.

I bunnen er batteriet og SD -kortet borrelås. På toppen av hyllen holdes brødbrettet inne med borrelås og Arduino sitter på toppen av brødbrettet.

For støvsensoren bruker du trådkutterne til å kutte et hull i siden av Cubesat for at støvsensoren skal passe inn. Vi brukte litt andetape for å holde støvsensoren på plass.

Til slutt bruker du borrelås for å feste toppen på Cubesat.

Du kan se vår endelige designskisse ovenfor.

Trinn 5: Slik kobler du en Arduino- og støvsensor

1. Å koble støvsamleren og arduinoen
2. Ta en ledning og koble den til bakken (GND) -pinnen med 5v -pinnen.
3. Ta nå den andre enden av ledningen og koble den til den SVARTe ledningen på støvsensoren
4. Ta den andre ledningen og koble den til 5V -pinnen
5. Ta nå den andre enden av ledningen og koble den til den RØDE ledningen på støvsensoren
6. Ta deretter pennene og legg dem i de digitale pinnene: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. Koble den BLÅ ledningen til pinnen ved 13
8. Koble deretter GUL ledning til pinnen ved 8

Kode for støvsensoren (kode fra

kilde

Trinn 6: Hvordan lage Arduino og støvsensor bærbar

For prosjektet vårt trengte vi en måte å samle data på når kubesat og støvsensor var i bevegelse. Vi bestemte oss for at et SD -kort ville gjøre susen. Her er SD -kortets ledninger og kode.

Hvordan koble et SD -kort om nødvendig (*Vær oppmerksom på fargene på ledningene endret seg på bildet, og de ekstra pinnene er ikke nødvendig)

1. Den blå ledningen i støvsensoren går til ethvert sted på brødbrettet
2. Den røde ledningen på SD -kortleseren (VCC) går hvor som helst i samme rad som den blå ledningen på brødbrettet
3. ta nå en ekstra ledning (hvit ledning på bildet), plugg den inn i samme rad som de blå og røde ledningene og den andre enden av ledningen plugger inn i GND på Arduino
4. Den oransje ledningen på støvsensoren festes til A5
5. Den grønne ledningen festes til digital pin 7
6. Den lilla ledningen på SD -kortet (CS) festes til digitalpinne 4
7. Den svarte ledningen på SD -kortet (MOSI) festes til digital pin 11
8. Den oransje ledningen på SD -kortet (MISO) festes til den digitale pinnen 12
9. Den blå ledningen på SD -kortet (SCK) festes til digital pin 13
10. Den gule ledningen på SD -kortet (GND) festes til en jordet pinne (GND)
11. Sett kondensatoren i brødbrettet
12. Den røde ledningen på støvsensoren festes til brødbrettet i samme rad som kondensatorens korte ben.
13. Ta til slutt en ekstra ledning (rød på bildet) og plugg den ene enden i samme rad som kondensatorens lange ben og den andre enden av ledningen går til 5v.

Kode for SD -kort og støvsensor

Trinn 7: Lærte resultater og leksjoner

*Cubesat ble evaluert og sjekket av Mrs. Wingfield (lærer)

Demens og messe

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

Lengde: 106 mm. på hver side

Foreløpige tester:

Flytest- fullført

Under denne testen forble Cubesat i takt

Sensoren møtte vår "Mars" halvparten av tiden og sideveier den andre halvdelen av tiden.

Vibrasjonstester - fullført

Vi gjorde disse vibrasjonstestene for å etablere tillit til at satellitten tåler oppskytningsmiljøet og fortsatt kan fungere etterpå.

Resultater av vibrasjonstester

.12 sekunder per risting

Periode- 2,13 sekunder per syklus

Alle de elektriske kontaktene holdt seg tilkoblet og sikret. Cubesat klarte ikke å passe inn i esken, så vi brukte tape for å feste cubesaten. Dermalverktøyet og sandpapiret ble brukt til å slipe ned Cubesats sider for å passe i esken, og det løste problemet.

Endelige flyresultater

Frekvens- 0,47 sykluser per sekund

Hastighet- 3,39 meter i sekundet

Akselerasjon- 9,99 m/s ^2

Centripetal Force- 29,07 kg/s ^2

Lengde på snor- 1,26 m.

Vi lærte at støvsensoren tok opp røyk fra brann og ga oss de beste dataene. Vi har også lært hvordan vi skal løse problemer

Gjennom dette prosjektet lærte vi alle mange verdifulle leksjoner. De virkelige lærdommene vi lærte var å jobbe gjennom alt, selv om det blir vanskelig å gjøre. Vi jobbet med en cubesat og en støvsensor. Den enkleste av de to var cubesaten, som designet og bygde den på et par dager. Cubesat var en veldig god design som brukes til å holde alle sensorene våre. Støvsensoren og Arduino var veldig vanskelig å beregne med. Først fungerte ikke koden, men mens vi fikk koden til å fungere, viste det seg at ledningene var feil. Et par lærere kom oss til unnsetning for å hjelpe med begge dem for å hjelpe oss med å finne dataene våre. Ved å lære livstimer fant vi også ut nye ting om cubesats og sensorer. Før visste vi ikke hva en cubesat var, og vi visste heller ikke hvordan sensorer og ledninger fungerte. Gjennom dette prosjektet ble Brianna ekspert på ledninger og koding, mens Emma og Christian ble fantastiske bygninger mens de også lærte ny informasjon om koding og ledninger. Alt i alt lærte vi så mange nye ting og koste oss mens vi gjorde det. Takk til fru Wingfield for at du har designet dette prosjektet for oss og å være en lærer som virkelig elsker å undervise og ha det gøy med studentene sine.

Trinn 8: Støvsensordata

Grafen til høyre er dataene støvføleren mottok. Bildet til venstre er hvordan grafen skulle ha sett ut.

Sensoren hadde problemer med å samle inn flotte data.

Hvis noen har mer kunnskap om støvsensoren og hvordan du får de riktige dataene, vennligst kommenter denne nedbrytbare.