Meten aan Golven: 5 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Deze instructie is ontwikkeld door groep 10 voor het vak 'Meten aan Water'. Het meetinstrument dat is ontworpen, is bedoeld om de eigenschappen van golven te meten. Deze worden de golfhoogte, de periode, en de richtingen van bedoeld. Er is gebruik gemaakt van een Photon particle als embedded systeem, gevormde een hoogtesensor, gevormd uit meerdere weerstandjes, en een accelerometer aangesloten worden om de hoogte en de richting te meten.

De Instructable wordt in de volgende vijf stappen verdeeld:

1. Hoogtesensor
2. Stroomkring
3. Software en berekeningen
4. Constructie
5. Aansluiting

Benodigdheden

Meetbak:

• Deeltjesfoton
• Mobiel en laptop
• Versnellingsmeter
• Breadboard
• Enkele doorverbindingsdraden, waavan 2 lange van ~30 cm
• 10 weerstanden van 10k Ohm
• 1 weerstand van 100k Ohm
• Waterdicht bakje

Opstelling:

• Houten plaat 10 cm x 30 cm x 1 cm
• Houten stok 3 cm x 3 cm x 50 cm
• Houten latje 6 mm x 6 mm x 40 cm
• IJzerdraad
• Duck tape
• Schroeven 3, 5 cm
• Twee bakstenen

Gereedschap:

• Buig- en kniptang
• handboei
• Soldeerbout en blik
• Schaar

Stap 1: Hoogtesensor

- 10 weerstanden van 10k Ohms- 2 lange jumperdraden- Soldeerbout en schaar

Voor de hoogtesensor dien je 10 weerstanden van 10k ohms aan elkaar te solderen. De afstand tussen de bovenkant van elke weerstand dient ~1, 5 cm te zijn. Aan de twee uiterste weerstanden moeten de twee lange jumper wires worden gesoldeerd.

Stap 2: Circuit

• foton
• Versnellingsmeter
• 100k ohm weerstand
• Breadboard
• Doorverbindingsdraden
• Hoogtesensor (stap 1)

Plaats de Photon en accelerometer onder elkaar op het breadboard. Verbind de GND van de accelerometer met de GND van de Photon. Verbindt de VCC en CS van de accelerometer met de V3.3 van de Photon. Verbindt SDA en SCL van de accelerometer met de D0 en D1 van de Photon.

Plaats vervolgens de 100K Ohms weerstand op de breadboard. Sluit een van de uiteindes aan de GND en de andere aan de A0 van de foton. Sluit de onderkant van de hoogtesensor aan de V3.3 van de foton en de bovenkant van de hoogtesensor aan de A0 van de foton.

Stap 3: Software En Kalibratie

Bijgeleverd is de code die via build.particle.io geflasht kan worden op de Photon.

De code heeft enkele calibratie mogelijkheden. Er is gebruik gemaakt van de Arduino IDE om de seriële output van de Photon te bekijken.

Om de accelerometer te kalibreren kan je de volgende tutorial volgen:Accelerometer Calibratie

De ontvangen waarden vul je in regel 56-74 van de code in (Foto 2).

In regels 227 en 294 voer je in vanaf welke hoek (45 graden) de accelerometer een trigger moet geven voor de richting.

Kalibratie: Om de hoogte van de sensor te bepalen, moet je de sensor in zijn geheel in het te meten water plaatsen. Lees vervolgens de spanning af in de Serial Output van de Arduino IDE. Deze waarde voer je in voor v0 (Foto 3). Ga zo elke weerstand af je bij v9 bent aangekomen. Je laat het water dus één weerstand zakken.

Stap 4: Constructie

• Houten plaat 10 cm x 30 cm x 1 cm
• Houten stok 3cm x 3cm x 50 cm
• Houten lat 6 mm x 6 mm x 40 cm
• 2x schroef 3, 5 cm
• IJzerdraad
• handboei

Maak de houten stok vast aan de houten plaat door middel van twee schroeven. De stok dient loodrecht en in het midden van de plaat te worden vast geboord. Hierdoor ontstaat een horizontaal fundament met een verticale stok erop. Maak vervolgens aan beidedraad van het latje een ringetje van ijzer. Zorg dat twee de lussen zich in het zelfde platte vlak vlak (dus niet in kruislingse richting). Tot slot moet het latje aan de stok vastgemaakt worden. Boven de houten stok ook een lus van ijzerdraad te worden geconstrueerd. Tijdens het maken van deze lus moet één van de twee lussen van het latje hier worden gehaald, zodat de twee stokken ook aan elkaar vastzitten.

Stap 5: Aansluiting

• Constructie
• Stroomkring
• Hoogtesensor
• Waterdicht bakje
• Duck tape
• 2 bakstenen

Tape aan de vaste stok van de constructie de hoogtesensor vast met ducktape (Zie foto 1 en 2). Plaats het circuit in het waterdichte bakje en tape het goed dicht met ducktape. Zorg ervoor dat de draad van de batterij en de draden van de hoogtesensor door de deksel zijn gehaald (Zie foto 3). Maak op de deksel van het bakje een lus van ijzerdraad. Dit kan door het ijzerdraad grotendeel vast te tapen aan de deksel. Zorg voor dat er genoeg contactoppervlakte is tussen de tape het ijzerdraad en de deksel (foto 4). Deze lus dient vervolgens door de overige lus van het latje te worden gehaald. Hierdoor zit het bakje enorm aan de beweegbare lat.

De constructie in het water wordt geplaatst, been dan twee zware stenen op het fundament (houten plaat). Dit gaat de constructie niet drijven.