Ein genaues Modell eines variablen Sterns von Cepheid - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Platz ist groß. Sehr groß. Astronomisch so könnte man sogar sagen. Das hat keinen Einfluss auf dieses Projekt, ich wollte nur das Wortspiel verwenden.

Kein Wunder, dass es viele Sterne am Nachthimmel gibt. Es mag jedoch einige, die neu im Bereich der Astrophysik oder Astronomie sind, überraschen, zu erfahren, dass es viele verschiedene Arten von Sternen gibt. Ein bestimmter Typ heißt Cepheid Variable Star und diese sind schön, interessant und nützlich in einem. Auf den ersten Blick sehen Cepheiden aus wie jeder andere Stern, aber wenn Sie einen Cepheiden einige Nächte hintereinander beobachten, werden Sie feststellen, dass er zu pulsieren scheint, seine Helligkeit ändert sich im Laufe einiger Tage in dunklere und dann hellere Zustände. Beobachten Sie lange genug und Sie werden feststellen, dass sich diese „Pulsationsperioden“nicht ändern. Dies macht Cepheiden einzigartig und nützlich - es stellt sich heraus, dass ihre Pulsationsperiode direkt mit ihrer Größe zusammenhängt. Wenn wir also die Zeit zählen, die der Stern braucht, um von hell zu dunkel und wieder zurück zu gehen, können wir sagen, wie groß er ist. Wir können dies dann verwenden, um weitere Informationen über den Stern zu erhalten, z. B. wie weit er entfernt ist, seine tatsächliche Helligkeit (Leuchtkraft) usw. Das ist alles, was Sie wissen müssen, um zu verstehen, was bei diesem Projekt vor sich geht, aber wenn Sie interessiert sind Wenn Sie mehr lernen möchten, besuchen Sie diese Wikipedia-Seite zu Cepheiden.

Kannst du auch nur zum Spaß herausfinden, welche Cepheid ich in diesem Projekt modelliere? (Der Hinweis ist im Bild oben und die Antwort befindet sich im letzten Abschnitt)

Lieferungen

- Papier (18x54cm oder 7,1x21,3 )

- Arduino UNO und sein Kabel

- Weiße LED x3

- 220 Ω Widerstände x3

- Ein 2x16-Segment-LCD

- Ein 10 kΩ Potentiometer

- Ein lötfreies Steckbrett

- M-M-Breadboard-Drähte x12

- M-F-Breadboard-Drähte x18

- Eine 9-V-Batterie und ein Stromanschluss

- Etwas Pappe

- Eine 500ml Plastikflasche

- Schwarze Farbe & Sharpie

- Abdeckband

- Sekundenkleber & Heißkleber (Die Klebepistole wird auch hier benötigt)

- Schere

Schritt 1: Der Stern

Das erste zu lösende Problem war der Stern selbst: Wie entsteht ein annähernd kugelförmiges Objekt, das sowohl ästhetisch ansprechend ist als auch Licht durchlässt? Ich entschied, dass Origami den Job machen würde und suchte online nach Origami-Kugeln. Ich habe einige gefunden, aber sie waren entweder extrem schwierig oder wurden falsch beworben (im Ernst, die Menge an quaderförmigen "Kugeln", die ich bei Google gefunden habe, war beunruhigend). Nach einiger Zeit fand ich jedoch einen, der mir gefiel und der nach ein paar Übungsdurchgängen relativ einfach zu ziehen war. Die Anweisungen sind wie folgt, und es gibt eine Vorlage zum Falten in den obigen Bildern.

1. Falten Sie Ihr Papier in 24 gleiche Streifen. Ich würde empfehlen, es in 3 zu teilen und dann jeden Abschnitt in zwei Hälften zu falten. Fahren Sie mit der Halbierung fort, bis insgesamt 24 rechteckige Abschnitte vorhanden sind. Die Falten sollten kleine Täler im Papier bilden. (Siehe die roten Linien in Bild 2).

2. Drehen Sie das Papier um und machen Sie eine Markierung in der oberen rechten Ecke des Papiers. Zählen Sie dann 4 Falten und machen Sie eine weitere Markierung am unteren Ende der vierten Falte. Machen Sie eine diagonale Falte zwischen diesen beiden Markierungen. Dann verschieben Sie die Markierungen um zwei gerade Falten und machen dort eine weitere diagonale Falte. Fahren Sie damit fort, bis Sie das Ende des Papiers erreicht haben. (Siehe die grünen Linien im zweiten Bild).

3. Nachdem Sie das Ende des Papiers erreicht haben, machen Sie die gleichen Falten, aber schräg in die entgegengesetzte Richtung. (d.h. beginnen Sie in der oberen linken Ecke und wiederholen Sie die diagonalen Falten ab Schritt 2 in die entgegengesetzte Richtung). Siehe die blauen Linien im zweiten Bild oben.

4. Suchen Sie die Mitte der rechten Kante und markieren Sie sie. Machen Sie dann eine diagonale Falte bis zum unteren Ende der geraden Falte zwei Falten. Machen Sie dann eine weitere Falte von der Oberseite dieser geraden Falte bis zur Mitte der Kante. Wiederholen Sie dies für die linke Kante, wieder oben und unten der geraden Falte zwei Falten. (Siehe die braunen Linien im zweiten Bild zur Orientierung).

5. Schließlich müssen Sie das Papier falten, um die Kugel zu machen. Ich empfehle, jede Falte, die Sie gemacht haben, durchzugehen, um sicherzustellen, dass sie alle gut definiert sind. Betrachten Sie das letzte Bild zur Orientierung und falten Sie das Papier so, dass die Flächen der mit A gekennzeichneten Dreiecke die Flächen der B-Dreiecke berühren. Nach dem ersten Falten sollte sich die kurze Kante zu einem Halbkreis krümmen und wenn Sie alles gefaltet haben, sollte sich das Ergebnis zu der Brückenform in Bild 4 entfalten.

6. Um von der Brücke zur Kugel zu gelangen, verbinden Sie die Enden der Brücke. Ich tat dies, indem ich die Gesichter der ersten Diamanten von jedem Ende aufeinander legte und zusammenklebte. Halte die beiden Gesichter zusammen und gib ein paar Tropfen Sekundenkleber dazwischen, um sie an Ort und Stelle zu halten. Sichern Sie zuletzt alle Punkte oben am Stern, indem Sie einen Tropfen Sekundenkleber auf die Spitze des Sterns geben. Ich würde dafür Sekundenkleber empfehlen, da Sie das Papier nicht ewig zusammenhalten müssen, während der Kleber langsam trocknet und Sie beginnen, Ihre Lebensentscheidungen zu hinterfragen. Der untere Punkt ist, wo die Drähte hineinkommen, also lassen Sie es offen.

Ich fand es der komplexeste Teil dieses Projekts, den Stern zu machen, aber es war nicht so schlimm, als ich den Dreh raus hatte, wie man das Papier zusammenfaltet. Ich persönlich würde diesen Ball mit einem Schwierigkeitsgrad von 3 Blatt Papier bewerten. Viel Spaß und versuche, nicht frustriert zu schreien.

Schritt 2: Die Basis

Um meine Basis zu machen, habe ich mit dem kleinen Wiegending angefangen, das ich in der Osterei-Box gefunden habe, die ich vor ein paar Wochen bekommen habe. Ich habe es einfach umgedreht, auf eine Größe von 7 cm (2,8") gekürzt und dann schwarz lackiert. Möglicherweise haben Sie diesen seltsam spezifischen Artikel nicht zur Hand, also habe ich eine grobe Vorlage für Sie erstellt, die Sie selbst erstellen können aus Pappe (siehe Bild 2). Wenn Sie es gemacht haben, schneiden Sie ein kreisförmiges Loch in das dünne Ende der Oberseite mit einem Durchmesser von 4 cm (1,6"), Mittelpunkt ca. 3,5 cm (1,4") von der Oberseite entfernt Kante (Bild 4). Als nächstes schneiden Sie ein rechteckiges Loch 7x2,5 cm (2,8x0,1"), das 0,5 cm (0,2") von der unteren Kante entfernt zentriert ist. Die Lichter gehen durch das runde Loch und das LCD in das rechteckige.

Als nächstes brauchen wir etwas, um den Stern an Ort und Stelle zu halten. Ich habe mich dafür entschieden, es nicht direkt auf das Loch zu legen, da die Form des Sterns das Loch nicht vollständig bedeckt, sodass wir die Schaltung im Inneren der Basis sehen konnten, was, wenn Sie mich fragen, etwas schäbige Verarbeitung ist. Um dies zu umgehen, benötigen Sie die Kuppel von der Oberseite einer 500-ml-Wasserflasche (Schnitt ca. 4 cm von oben machen, Bild 6) und schwarz lackieren (Bild 8). Ich habe ein kleines Fenster in meinem gelassen, damit ich noch die Basis des Sterns sehen konnte. Ich dachte, es würde schöner aussehen, als wenn der Boden einfach im Abgrund verschwinden würde. Ich fand, dass die schwarze Farbe nicht so gut auf der Flasche haftete, also habe ich sie vor dem Hinzufügen der Farbe mit Grundierung (Bild 7) beschichtet. Leider habe ich eine Grundierung auf Ölbasis verwendet und das Ergebnis war ziemlich glatt wie zuvor. Verwenden Sie keine Grundierung auf Ölbasis.

Nach dem Malen habe ich eine kleine Papierrolle gemacht und sie schwarz gefärbt. Es wurde dann wie in Bild 9 mit Heißkleber in den Flaschenhals geklebt. Der Zweck besteht darin, die Drähte zu tarnen, wenn sie durch das Loch und in den Stern gehen, daher muss das Rohr gerade hoch genug sein, um alle freiliegenden Drähte zu verbergen, aber nicht hoch genug, um den Stern zu verschieben, wenn wir ihn im Inneren des Sterns ablegen Flaschenaufsatz (für die Höhe, die ich meine Flasche zugeschnitten habe, waren es 3,5 cm). Sie benötigen die Tube nicht, wenn Sie kein Fenster in Ihrer Flasche gelassen haben.

Der letzte Schritt bestand darin, die Stütze in ihrem Loch in der Basis zu befestigen. Tragen Sie den Heißkleber auf die Unterseite der Schachtel auf, um das unansehnliche Durcheinander zu vermeiden (Bild 10).

Wenn Sie mit der Montage der Basis fertig sind, verwenden Sie einen Sharpie für alle Stellen, die die Farbe nicht erreicht hat. Übertreiben Sie das Sharpie jedoch nicht, es gibt ein glänzenderes Finish als Farbe und dies wird in großen Mengen sichtbar. Ein paar Punkte hier und da sind aber in Ordnung.

Schritt 3: Der Code

Unten angehängt sollten Sie den Code für die Elektronik finden. Laden Sie es einfach herunter und installieren Sie es auf Ihrem Arduino. Wenn Sie nicht über die Arduino IDE verfügen, können Sie die offizielle Version hier herunterladen. Wählen Sie einfach die Version aus, die am besten zu Ihrem Gerät und Betriebssystem passt (ich verwende Version 1.8.12 für Windows 7 und höher).

Bevor Sie das Programm auf Ihr Board hochladen, benötigen Sie auch die LiquidCrystal-Bibliothek. Falls Sie diese Bibliothek noch nicht zur Hand haben, habe ich einen Link zu der von mir unten verwendeten angehängt. Laden Sie einfach die.zip-Datei herunter und legen Sie sie in den gleichen Ordner wie die Arduino-Skizze. Es muss nicht entpackt werden. Wenn das Programm nicht ausgeführt wird, finden Sie hier die offizielle Arduino-Anleitung zum Installieren und Ausführen von Bibliotheken.

LCD-Bibliothek. (Ich habe diese Bibliothek nicht erstellt, aber sie funktioniert gut mit dem Projekt. Gehen Sie einfach auf den Link und laden Sie Version 1.0.7 aus dem Abschnitt Downloads herunter. Der volle Kredit geht an den Autor der Bibliothek, nicht an mich).

Schritt 4: Die Schaltung

Das erste Bild ist der Schaltplan des Projekts. Eine Sache, die Sie beachten sollten, ist, dass die LEDs an den Enden der Drähte befestigt sind, um sie im Inneren des Sterns mit dem Steckbrett zu verbinden. Sie sollten dafür und auch für das LCD die M-F-Drähte verwenden. Wie Sie jedoch im zweiten Bild sehen können, hatte ich nicht genügend M-F-Drähte für alle Verbindungen zur Hand, also improvisierte ich mit Isolierband und Blu-Tack. Ich benutzte Isolierband, um die Drähte an den LED-Beinen zu halten (Bild 3) und ich benutzte Blu-Tack, um die Drähte an den LCD-Pins zu halten, da sie immer wieder abfielen, wahrscheinlich weil die Pins zu klein waren, damit das Klebeband gut haftete genug, um das Gewicht der Drähte zu tragen. Sie sollten M-F-Drähte verwenden, es ist viel weniger stressig. Auch die Drähte farblich kodieren, führt zu viel weniger Verwirrung.

Wie im zweiten Bild zu sehen ist, habe ich eine 9-V-Batterie verwendet, um das Board mit Strom zu versorgen, da es mühsam gewesen wäre, es über das Computerkabel mit Strom zu versorgen.

Das Potentiometer wurde auf etwa die Hälfte des Maximums (~5 kΩ) eingestellt, was für einen guten Kontrast für den Bildschirm sorgte.

Schritt 5: Die Endmontage