Arduino Staubstudie - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Wie wäre es, auf dem Mars zu leben? Ist die Luft atmungsaktiv? Ist es sicher? Wie viel Staub ist da? Wie häufig sind die Stürme? Haben Sie sich jemals die Antwort auf eine dieser Fragen gefragt?

Schritt 1: Einführung

Unsere Namen sind Christian, Brianna und Emma. Während unserer Zeit in unserem Physikunterricht haben wir viele Themen behandelt. Wir haben etwas über Elektrizität, verschiedene Arten von Kräften, Raketen, Robotik, Programmierung, Bewegung und vieles mehr gelernt.

Unser Ziel für dieses Projekt ist es, einen funktionsfähigen CubeSat oder einen miniaturisierten Satelliten für die Weltraumforschung zu entwickeln, der einen programmierten Staubsensor enthält, um mehr über die Staubsturmmuster auf dem Mars zu erfahren.

Dieser CubeSat muss der Atmosphäre des Mars standhalten können. Um seine Haltbarkeit zu testen, wurde er einem Schütteltest unterzogen, um sicherzustellen, dass der CubeSat stark genug ist.

Unsere Haupteinschränkung für dieses Projekt waren die Größenanforderungen des CubeSat. Wir haben viele Teile und Drähte, und es war schwierig, sie alle hineinzupassen. Eine weitere Einschränkung, die wir hatten, war die Zeit. Wir hatten viele Komponenten integriert, wie den Bau des CubeSat, die Programmierung und die Codierung. Lesen Sie weiter unser Instructable, um mehr zu erfahren!

Schritt 2: Materialien

Für Arduino & Programmierung:

1. Staubsensor

2. Arduino Uno

3. HDMI-Kabel

4. 2 Drähte

5. Pins

6. Computer zum Programmieren

7. SD-Karte

8. SD-Kartenhalter

9. SD-Kartenleser

10. Batteriepack

11. Batteriekabel

12. Brotbrett*

13. Kondensator von 470uF*

Für CubeSat:

12. Eis am Stiel (mindestens 120)

13. Heißklebepistole

14. Klettverschluss

15. Dremel Werkzeug

16. Schleifpapier

Zum Prüfen:

17. Papierhandtücher

18. Kaffeefilter

20. Großer Glasbrecher

21. Handschuhe / Ofenhandschuhe

22. Feuerzeug / Streichhölzer

Schritt 3: Benötigte und verwendete Werkzeuge und Sicherheitspraktiken

- Das erste Werkzeug, das wir benutzten, war eine Heißklebepistole. Es wurde verwendet, um unsere Eis am Stiel beim Bau unseres CubeSat zusammenzukleben. Achten Sie darauf, dass kein Klebstoff auf Ihre Hände gelangt oder die Düse der Pistole berührt, da diese sehr heiß ist.

- Wir haben auch mit Drahtschneidern ein Loch in den CubeSat geschnitten, damit der Staubsensor Daten sammeln konnte. Dieses Werkzeug funktionierte gut mit den Eisstielen und war einfach zu bedienen. Achten Sie bei der Verwendung dieses Werkzeugs darauf, sich nicht den Finger einzuklemmen oder anderweitig etwas zu schneiden, was Sie nicht wollen.

- Ein weiteres Werkzeug, das wir benutzten, war Sandpapier. Nachdem wir das Loch in den CubeSat geschnitten hatten, mussten wir unbedingt die scharfen Kanten glätten. Dieses Tool erfordert keine besonderen Sicherheitsvorkehrungen, wird jedoch wahrscheinlich ein wenig Chaos für Sie beim Aufräumen verursachen.

- Wir haben auch ein Dremel-Tool verwendet. Wir haben damit die breiten Ecken des CubeSat schnell abgeschliffen. Die Verwendung dieses Werkzeugs erfordert äußerste Vorsicht, und Sie müssen unbedingt einen Augenschutz tragen. Außerdem wird es Staub und kleine Stücke durcheinander bringen, also stellen Sie sicher, dass Sie Ihren Arbeitsplatz aufräumen!

- Das letzte Werkzeug, das wir verwendet haben, war ein Feuerzeug. Wir haben damit Kaffeefilter und Papierhandtücher angezündet, um Staub und Rauch für unseren Arduino zu erzeugen. Achten Sie bei der Verwendung dieses Werkzeugs darauf, dass Sie die Haare zurückbinden, keine weite Kleidung tragen und einen Augenschutz tragen. Achten Sie darauf, die Flamme immer im Auge zu behalten, um sicherzustellen, dass sie eingeschlossen bleibt. Außerdem wäre es klug, eine Aufsicht von Erwachsenen oder Lehrern zu haben!

Schritt 4: So bauen Sie einen CubeSat

Um den Cubesat zu bauen, werden etwa 120 Eis am Stiel benötigt. Das Video oben zeigt, wie wir die Stäbchen übereinander gestapelt haben, indem wir jeden Stäbchen heiß verklebt haben, um sicherzustellen, dass sie nicht brechen.

Der Cubesat hat 1 Einlegeboden und eine Oberseite. Das Regal und die Oberseite sind nur sechs Eis am Stiel, die heiß zusammengeklebt werden.

Unten sind der Akku und die SD-Karte mit Klettverschluss. Oben auf dem Regal wird das Steckbrett mit Klettverschluss gehalten und das Arduino sitzt auf dem Steckbrett.

Für den Staubsensor verwenden Sie den Drahtschneider, um ein Loch in die Seite des Cubesat zu schneiden, in das der Staubsensor passt. Wir haben etwas Entenband verwendet, um den Staubsensor an Ort und Stelle zu halten.

Verwenden Sie zuletzt Klettverschluss, um das Top am Cubesat zu befestigen.

Sie können unsere endgültige Designskizze oben sehen.

Schritt 5: So verdrahten Sie einen Arduino und einen Staubsensor?

1. Um den Staubsammler und das Arduino zu verdrahten
2. Nehmen Sie ein Kabel und stecken Sie es mit dem 5V-Pin in den Massestift (GND).
3. Nehmen Sie nun das andere Ende dieses Kabels und stecken Sie es in das SCHWARZE Kabel am Staubsensor
4. Nehmen Sie das andere Kabel und stecken Sie es in den 5-V-Pin ein
5. Nehmen Sie nun das andere Ende des Kabels und stecken Sie es in das ROTE Kabel am Staubsensor
6. Als nächstes nehmen Sie die Stifte und stecken sie in die digitalen Pins: GND, 13, 12, ~11, ~10, ~9, 8
7. Stecken Sie das BLAUE Kabel in den Stift bei 13
8. Stecken Sie dann das GELBE Kabel in den Stift bei 8

Code für den Staubsensor (Code von

Quelle

Schritt 6: So machen Sie den Arduino und den Staubsensor tragbar

Für unser Projekt brauchten wir eine Möglichkeit, Daten zu sammeln, wenn unser Cubesat und der Staubsensor in Bewegung sind. Wir entschieden uns, eine SD-Karte zu verwenden. Hier ist die SD-Kartenverkabelung und der Code.

So verdrahten Sie bei Bedarf eine SD-Karte (*beachten Sie, dass sich die Farbe der Drähte auf dem Foto geändert hat und die zusätzlichen Pins nicht benötigt werden)

1. Das blaue Kabel im Staubsensor geht an eine beliebige Stelle auf dem Brotbrett
2. Das rote Kabel am SD-Kartenleser (VCC) geht an eine beliebige Stelle in der gleichen Reihe wie das blaue Kabel auf der Steckplatine
3. Nehmen Sie nun ein zusätzliches Kabel (weißes Kabel auf dem Foto), stecken Sie es in die gleiche Reihe wie die blauen und roten Kabel und das andere Ende des Kabels steckt in GND auf dem Arduino
4. Das orangefarbene Kabel am Staubsensor wird an A5. angeschlossen
5. Das grüne Kabel wird an den digitalen Pin 7. angeschlossen
6. Der violette Draht auf der SD-Karte (CS) wird an Digitalpin 4. angeschlossen
7. Das schwarze Kabel der SD-Karte (MOSI) wird an den digitalen Pin 11. angeschlossen
8. Das orangefarbene Kabel der SD-Karte (MISO) wird an den digitalen Pin 12. angeschlossen
9. Das blaue Kabel der SD-Karte (SCK) wird an den digitalen Pin 13. angeschlossen
10. Das gelbe Kabel der SD-Karte (GND) wird an einen Erdungsstift (GND) angeschlossen
11. Setzen Sie den Kondensator in das Brotbrett
12. Das rote Kabel des Staubsensors wird in derselben Reihe wie das kurze Bein des Kondensators an der Steckplatine befestigt.
13. Schließlich nehmen Sie einen zusätzlichen Draht (rot im Foto) und stecken Sie ein Ende in die gleiche Reihe wie das lange Bein des Kondensators und das andere Ende des Drahtes geht an 5V.

Code für SD-Karte und Staubsensor

Schritt 7: Ergebnisse und gewonnene Erkenntnisse

*Cubesat wurde von Frau Wingfield (Lehrerin) bewertet und abgehakt

Demensionen und Masse

Masse: 2,91 kg. Breite: 110mm. auf jeder Seite

Länge: 106 mm. auf jeder Seite

Vorversuche:

Flugtest - abgeschlossen

Während dieses Tests blieb der Cubesat in Takt

Der Sensor war die Hälfte der Zeit unserem "Mars" zugewandt und die andere Hälfte der Seite.

Vibrationstests - abgeschlossen

Wir haben diese Vibrationstests durchgeführt, um die Gewissheit zu erlangen, dass der Satellit der Startumgebung standhält und auch danach noch funktionsfähig ist.

Ergebnisse von Vibrationstests

0,12 Sekunden pro Shake

Zeitraum - 2,13 Sekunden pro Zyklus

Alle elektrischen Anschlüsse blieben verbunden und gesichert. Der Cubesat passte nicht in die Box, also haben wir den Cubesat mit Klebeband befestigt. Das Dermal-Tool und das Sandpapier wurden verwendet, um die Seiten des Cubesat so abzuschleifen, dass sie in die Box passen, und das hat das Problem behoben.

Endgültige Flugergebnisse

Frequenz - 0,47 Zyklen pro Sekunde

Geschwindigkeit - 3,39 Meter pro Sekunde

Beschleunigung - 9,99 m/s ^2

Zentripetalkraft - 29,07 kg/s ^2

Länge der Schnur - 1,26 m.

Wir erfuhren, dass der Staubsensor Feuerrauch aufnahm und uns die besten Daten lieferte. Wir haben auch gelernt, wie man Probleme löst

Während dieses Projekts haben wir alle viele wertvolle Lektionen gelernt. Die Lektionen aus dem wirklichen Leben, die wir gelernt haben, bestand darin, alles durchzuarbeiten, auch wenn es schwierig wird. Wir haben mit einem Cubesat und einem Staubsensor gearbeitet. Der einfachere von beiden war der Cubesat, der in ein paar Tagen entworfen und gebaut wurde. Der Cubesat war ein wirklich gutes Design, um alle unsere Sensoren zu halten. Der Staubsensor und Arduino waren sehr schwer zu berechnen. Zuerst funktionierte der Code nicht, aber während wir den Code zum Laufen brachten, stellte sich heraus, dass die Verdrahtung falsch war. Ein paar Lehrer kamen uns zu Hilfe, um uns bei beiden zu helfen, unsere Daten zu finden. Mit Learning Life Lessons haben wir auch Neues über Cubesats und Sensoren erfahren. Vorher wussten wir nicht, was ein Cubesat ist, noch wussten wir, wie Sensoren und Verkabelung funktionieren. Während dieses Projekts wurde Brianna zu einer Expertin für Verkabelung und Codierung, während Emma und Christian zu erstaunlichen Gebäuden wurden und gleichzeitig neue Informationen über Codierung und Verkabelung lernten. Alles in allem haben wir so viel Neues gelernt und hatten Spaß dabei. Vielen Dank an Frau Wingfield, die dieses Projekt für uns entworfen hat und eine Lehrerin ist, die es wirklich liebt zu unterrichten und mit ihren Schülern Spaß zu haben.

Schritt 8: Staubsensordaten

Die rechte Grafik zeigt die Daten, die der Staubsensor empfangen hat. Das Foto auf der linken Seite ist, wie die Grafik hätte aussehen sollen.

Der Sensor hatte Probleme, große Daten zu sammeln.

Wenn jemand mehr Wissen über den Staubsensor hat und wie man die richtigen Daten erhält, kommentieren Sie bitte dieses unzerstörbare.