Een nauwkeurig model van een Cepheïde variabele ster - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

De ruimte is groot. Erg groot. Astronomisch gezien zou je zelfs kunnen zeggen. Dat heeft geen invloed op dit project, ik wilde gewoon de woordspeling gebruiken.

Het is geen verrassing dat er veel sterren aan de nachtelijke hemel staan. Het kan echter sommigen verbazen die nieuw zijn in het rijk van astrofysica of astronomie om te horen dat er veel verschillende soorten sterren zijn. Een bepaald type wordt een Cepheid Variable Star genoemd en deze zijn mooi, interessant en nuttig in één. In één oogopslag zien Cepheïden er net zo uit als elke andere ster, maar als je een Cepheïde een paar nachten achter elkaar observeert, zul je merken dat hij lijkt te pulseren, waarbij de helderheid in de loop van een paar dagen verandert in zwakker en helderder. Observeer lang genoeg en je zult merken dat deze 'pulsatieperioden' niet veranderen. Dit is wat Cepheïden uniek en nuttig maakt - het blijkt dat hun pulsatieperiode direct gerelateerd is aan hun grootte, dus als we de tijd tellen die de ster nodig heeft om van helder naar zwak en weer terug te gaan, kunnen we zien hoe groot het is. We kunnen dit dan gebruiken om meer informatie over de ster te achterhalen, zoals hoe ver hij is, zijn werkelijke helderheid (helderheid), enz. Dat is ongeveer alles wat u moet weten om te begrijpen wat er met dit project aan de hand is, maar als u geïnteresseerd bent als je meer wilt weten, ga dan naar deze Wikipedia-pagina over Cepheïden.

En, gewoon voor de lol, kun je erachter komen welke Cepheïde ik in dit project modelleer? (De aanwijzing staat in de afbeelding hierboven en het antwoord staat in de laatste sectie)

Benodigdheden

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

- Arduino UNO en zijn kabel

- Witte LED x3

- 220 Ω weerstanden x3

- Een 2x16 segment LCD

- Een 10 kΩ Potentiometer

- Een soldeerloze breadboard

- MM Breadboard-draden x12"

- M-F Breadboard-draden x18"

- Een 9v-batterij en een stroomconnector

- Wat karton

- Een plastic fles van 500 ml

- Zwarte verf & Sharpie

- Afplakband

- Superlijm en hete lijm (hier heb je ook het lijmpistool nodig)

- Schaar

Stap 1: De ster

Het eerste probleem dat we moesten oplossen was de ster zelf: hoe maken we een ruwweg bolvormig object dat zowel esthetisch aangenaam is als licht doorlaat? Ik besloot dat origami het werk zou doen en dus zocht ik online naar origami-bollen. Ik heb er nogal wat gevonden, maar ze waren ofwel extreem moeilijk of er werd valselijk geadverteerd (serieus, de hoeveelheid kubusvormige 'bollen' die ik op Google vond, was verontrustend). Na een tijdje vond ik er echter een die ik leuk vond, en die relatief eenvoudig te maken was na een paar keer oefenen. De instructies zijn als volgt, en er is een sjabloon om in de bovenstaande afbeeldingen te vouwen.

1. Vouw je papier in 24 gelijke stroken. Ik zou aanraden om het in 3 delen te verdelen en vervolgens elke sectie in tweeën te vouwen. Ga door met halveren totdat er in totaal 24 rechthoekige secties zijn. De vouwen moeten kleine valleien in het papier maken. (Zie de rode lijnen in afbeelding 2).

2. Draai het papier om en markeer in de rechterbovenhoek van het papier. Tel dan 4 vouwen om en maak nog een markering aan de onderkant van de vierde vouw. Maak een diagonale vouw tussen deze twee markeringen. Verplaats vervolgens de markeringen twee rechte vouwen over en maak daar nog een diagonale vouw. Ga hiermee door totdat je het einde van het papier hebt bereikt. (Zie de groene lijnen in de tweede afbeelding).

3. Nadat u het einde van het papier hebt bereikt, maakt u dezelfde vouwen, maar schuin in de tegenovergestelde richting. (d.w.z. begin in de linkerbovenhoek en herhaal de diagonale vouwen vanaf stap 2 in de tegenovergestelde richting). Zie de blauwe lijnen in de tweede afbeelding hierboven.

4. Zoek het midden van de rechterrand en markeer het. Maak vervolgens een diagonale vouw naar de onderkant van de rechte vouw twee vouwen over. Maak dan nog een vouw vanaf de bovenkant van deze rechte vouw naar het midden van de rand. Herhaal dit voor de linkerrand, nogmaals naar de boven- en onderkant van de rechte vouw met twee vouwen om. (Zie de bruine lijnen in de tweede afbeelding voor hulp).

5. Ten slotte moet je het papier vouwen om de bol te maken. Ik raad aan om elke vouw die je hebt gemaakt door te nemen om er zeker van te zijn dat ze allemaal goed gedefinieerd zijn. Kijk naar de laatste afbeelding voor hulp en vouw het papier zo dat de vlakken van de driehoeken met het label A de vlakken van de B-driehoeken raken. Na de allereerste set vouwen zou de korte rand in een halve cirkel moeten buigen en als je alles hebt gevouwen, zou het resultaat moeten ontvouwen om de brugvorm in afbeelding 4 te krijgen.

6. Om van de brug naar de bol te komen, verbindt u de uiteinden van de brug. Ik deed dit door de vlakken van de eerste diamanten van elk uiteinde op elkaar te plaatsen en aan elkaar te lijmen. Houd de twee gezichten bij elkaar en doe een paar druppels secondelijm ertussen om ze op hun plaats te houden. Bevestig ten slotte alle punten aan de bovenkant van de ster door een druppel secondelijm op de punt van de ster te plaatsen. Ik zou superlijm hiervoor aanraden, omdat je het papier niet eeuwenlang bij elkaar hoeft te houden terwijl de lijm langzaam droogt en je je levenskeuzes in twijfel begint te trekken. Het onderste punt is waar de draden binnenkomen, dus laat het open.

Ik vond het maken van de ster het meest complexe onderdeel van dit project, maar het was niet zo erg toen ik eenmaal onder de knie had hoe ik het papier in elkaar moest vouwen. Persoonlijk zou ik deze bal beoordelen op een moeilijkheidsgraad van 3 vellen papier. Veel plezier en probeer niet te schreeuwen van frustratie.

Stap 2: De basis

Om mijn basis te maken begon ik met het kleine wiegding dat ik vond in de doos met paaseieren die ik een paar weken terug kreeg. Ik heb het gewoon binnenstebuiten gekeerd, het op maat gesneden zodat het 7 cm lang was en het vervolgens zwart geverfd. Misschien heb je dit vreemd specifieke item niet bij de hand, dus ik heb een ruwe sjabloon voor je gemaakt om je eigen te maken uit karton (zie afbeelding 2). Zodra je het hebt gemaakt, snijd je een cirkelvormig gat in het dunne uiteinde van het bovenvlak met een diameter van 4 cm (1,6"), middelpunt ongeveer 3,5 cm (1,4") van de bovenkant af rand (Afbeelding 4). Snijd vervolgens een rechthoekig gat van 7x2,5 cm (2,8x0,1") gecentreerd op 0,5 cm (0,2") van de onderrand. De lichten gaan door het ronde gat en het LCD-scherm in het rechthoekige gat.

Vervolgens hebben we iets nodig om de ster op zijn plaats te houden. Ik heb ervoor gekozen om het niet direct op het gat te plaatsen, omdat de vorm van de ster het gat niet volledig bedekt, dus we hadden de schakelingen in de basis kunnen zien, wat een beetje slordig vakmanschap is als je het mij vraagt. Om dit te omzeilen, heb je de koepel van de bovenkant van een waterfles van 500 ml nodig (maak de snede ongeveer 4 cm vanaf de bovenkant, afbeelding 6) en schilder deze zwart (afbeelding 8). Ik liet een klein raampje in het mijne zodat ik de basis van de ster nog kon zien. Ik dacht dat het er mooier uit zou zien dan als de bodem gewoon in de afgrond zou verdwijnen. Ik ontdekte dat de zwarte verf niet zo goed aan de fles bleef plakken, dus ik smeerde hem in met primer (afbeelding 7) voordat ik de kleur toevoegde. Helaas heb ik een op olie gebaseerde primer gebruikt en het resultaat was vrijwel net zo glad als voorheen. Gebruik geen primer op oliebasis.

Na het schilderen heb ik een tubetje papier gemaakt en in zwart gekleurd. Het werd vervolgens met hete lijm in de hals van de fles gelijmd, zoals weergegeven in afbeelding 9. Het doel hiervan is om de draden te camoufleren wanneer ze door het gat en in de ster gaan, dus de buis moet net hoog genoeg zijn om alle blootliggende bedrading te verbergen, maar niet lang genoeg om de ster te verplaatsen wanneer we hem in de ster laten rusten. flesdop (voor de hoogte die ik mijn fles sneed was het 3,5 cm / 1,4 ). Je hebt de buis niet nodig als je geen venster in je fles hebt gelaten.

De laatste stap was om de steun in het gat in de basis te bevestigen. Breng de hete lijm aan op de onderkant van de doos om te voorkomen dat je de lelijke puinhoop ziet (afbeelding 10).

Als u klaar bent met het monteren van de basis, gebruikt u een scherp voorwerp voor alle plekken die de verf niet heeft bereikt. Overdrijf de sharpie echter niet, het geeft een glanzendere afwerking dan verf en dit zal in grote hoeveelheden te zien zijn. Een paar puntjes hier en daar is echter prima.

Stap 3: De code

Hieronder vindt u de code voor de elektronica. Download het eenvoudig en installeer het op uw Arduino. Als je de Arduino IDE niet hebt, kun je hier de officiële versie downloaden. Kies gewoon de versie die het beste bij uw apparaat en besturingssysteem past (ik gebruik versie 1.8.12 voor Windows 7 en hoger).

Voordat u het programma naar uw bord uploadt, moet u ook de LiquidCrystal-bibliotheek hebben. Als je deze bibliotheek nog niet bij de hand hebt, heb ik een link toegevoegd aan degene die ik hieronder heb gebruikt. Download eenvoudig het.zip-bestand en plaats het in dezelfde map als de Arduino-schets. Het is niet nodig om het uit te pakken. Als het programma niet draait, is hier de officiële Arduino-gids voor het installeren en uitvoeren van bibliotheken.

LCD-bibliotheek. (Ik heb deze bibliotheek niet gemaakt, maar het werkt goed met het project. Ga gewoon naar de link en download versie 1.0.7 onder de sectie Downloads. Het volledige krediet gaat naar de auteur van de bibliotheek, niet naar mij).

Stap 4: Het circuit

De eerste afbeelding is het schakelschema van het project. Een ding dat u moet opmerken, is dat de LED's aan de uiteinden van de draden zijn bevestigd om ze aan te sluiten op het breadboard terwijl ze zich in de ster bevinden. U moet hiervoor de M-F-draden gebruiken en ook voor het LCD-scherm. Zoals je misschien kunt zien in de tweede afbeelding, had ik niet genoeg M-F-draden bij de hand voor alle verbindingen, dus ik improviseerde met elektrische tape en blu-tack. Ik gebruikte elektrische tape om de draden aan de LED-poten te houden (afbeelding 3) en ik gebruikte blu-tack om de draden aan de LCD-pinnen te houden terwijl ze eraf vielen, waarschijnlijk omdat de pinnen te klein waren om de tape goed te laten plakken genoeg om het gewicht van de draden te dragen. Je zou M-F-draden moeten gebruiken, het is een stuk minder stressvol. Ook kleurcode de draden, het leidt tot veel minder verwarring.

Zoals te zien is in de tweede afbeelding, heb ik een 9v-batterij gebruikt om het bord van stroom te voorzien, omdat het een gedoe zou zijn geweest om het via de computerkabel van stroom te voorzien.

De potentiometer was ongeveer halverwege op zijn maximum ingesteld (~ 5 kΩ), wat een goed contrast voor het scherm opleverde.

Stap 5: De eindmontage