Arduino stofstudie: 8 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Hoe zou het zijn om op Mars te leven? Is de lucht ademend? Is het veilig? Hoeveel stof is er? Hoe vaak komen de stormen voor? Heb je je ooit het antwoord op een van deze vragen afgevraagd?

Stap 1: Inleiding

Onze namen zijn Christian, Brianna en Emma. We hebben veel onderwerpen behandeld tijdens onze tijd in onze natuurkundeles. We hebben geleerd over elektriciteit, verschillende soorten krachten, raketten, robotica, programmeren, beweging en nog veel meer.

Ons doel voor dit project is om een functionele CubeSat te maken, of een geminiaturiseerde satelliet voor ruimteonderzoek, die een geprogrammeerde stofsensor bevat, om meer te leren over de stofstormpatronen op Mars.

Deze CubeSat moet de atmosfeer van Mars kunnen weerstaan. Om zijn duurzaamheid te testen, heeft hij een schudtest doorstaan om er zeker van te zijn dat de CubeSat sterk genoeg is.

Onze belangrijkste beperking voor dit project waren de grootte-eisen van de CubeSat. We hebben veel stukken en draden, en het was moeilijk om ze allemaal erin te passen. Een andere beperking die we hadden was tijd. We hadden veel componenten ingebouwd, zoals het bouwen van de CubeSat, programmeren en coderen. Blijf onze Instructable lezen voor meer informatie!

Stap 2: Materialen

Voor Arduino & Programmeren:

1. Stofsensor

2. Arduino Uno

3. HDMI-kabel

4. 2 draden

5. Pinnen

6. Computer om te programmeren

7. SD-kaart

8. SD-kaarthouder

9. SD-kaartlezer

10. Batterijpakket

11. Batterijkabel

12. Broodplank*

13. Condensator van 470uF*

Voor CubeSat:

12. Ijslollystokjes (minimaal 120)

13. Heet lijmpistool

14. Klittenband

15. Dremel-tool

16. Schuurpapier

Om uit te proberen:

17. Papieren handdoeken

18. Koffiefilters

20. Grote glasbreker

21. Handschoenen / Ovenwanten

22. Aansteker / lucifers

Stap 3: Benodigde en gebruikte hulpmiddelen en veiligheidspraktijken

- Het eerste gereedschap dat we gebruikten was een heet lijmpistool. Het werd gebruikt om onze ijslollystokjes aan elkaar te hechten tijdens het bouwen van onze CubeSat. Wees heel voorzichtig dat u geen lijm op uw handen krijgt of de spuitmond van het pistool aanraakt, aangezien deze erg heet zal zijn.

- We hebben ook draadknippers gebruikt om een gat in de CubeSat te maken, zodat de stofsensor gegevens kon verzamelen. Deze tool werkte goed met de ijslollystokjes en was gemakkelijk te gebruiken. Let er bij het gebruik van dit hulpmiddel op dat u uw vinger niet bekneld raakt of anderszins iets afsnijdt wat u niet wilt.

- Een ander hulpmiddel dat we gebruikten was schuurpapier. Nadat we het gat in de CubeSat hadden gezaagd, was het essentieel dat we de scherpe randen glad maakten. Deze tool vereist geen speciale veiligheidsmaatregelen, maar zal waarschijnlijk een beetje een puinhoop veroorzaken om op te ruimen.

- We hebben ook een Dremel-tool gebruikt. We hebben het gebruikt om de brede hoeken van de CubeSat snel af te schuren. Het gebruik van dit hulpmiddel vereist uiterste voorzichtigheid en het is essentieel dat u oogbescherming draagt. Het maakt ook een puinhoop van stof en kleine stukjes, dus zorg ervoor dat je je werkruimte opruimt!

- Het laatste gereedschap dat we gebruikten was een aansteker. We gebruikten het om koffiefilters en papieren handdoeken in brand te steken, om stof en rook te creëren voor onze Arduino om te voelen. Zorg er tijdens het gebruik van dit hulpmiddel voor dat u het haar naar achteren bindt, vermijd het dragen van losse kleding en draag oogbescherming. Zorg ervoor dat u de vlam altijd goed in de gaten houdt om ervoor te zorgen dat deze in bedwang blijft. Het zou ook slim zijn om toezicht van een volwassene of een leraar te hebben!

Stap 4: Hoe een CubeSat te bouwen?

Er zijn ongeveer 120 ijslollystokjes nodig om de Cubesat te bouwen. De video hierboven laat zien hoe we de stokjes op elkaar hebben gestapeld en elke stok heet gelijmd om ervoor te zorgen dat ze niet breken..

De Cubesat heeft 1 plank en een blad. De plank en de bovenkant zijn slechts zes ijslollystokjes die heet aan elkaar zijn gelijmd.

Aan de onderkant zitten de batterij en de SD-kaart met klittenband. Bovenop de plank wordt het breadboard vastgehouden door klittenband en de Arduino zit bovenop het breadboard.

Gebruik voor de stofsensor de draadknippers om een gat in de zijkant van de Cubesat te maken waar de stofsensor in past. We hebben wat ducktape gebruikt om de stofsensor op zijn plaats te houden.

Gebruik tenslotte klittenband om de Top op de Cubesat te bevestigen.

U kunt onze definitieve ontwerpschets hierboven zien.

Stap 5: Hoe een Arduino en stofsensor te bedraden?

1. Om de stofafscheider en arduino te bedraden:
2. Neem een draad en steek deze in de grondpin (GND) met de 5v-pin.
3. Neem nu het andere uiteinde van die draad en steek deze in de ZWARTE draad op de stofsensor
4. Neem de andere draad en steek deze in de 5v pin
5. Neem nu het andere uiteinde van de draad en steek deze in de RODE draad op de stofsensor
6. Neem vervolgens de pennen en plaats ze in de digitale pinnen: GND, 13, 12, ~11, ~10, ~9, 8
7. Steek de BLAUWE draad in de pin op 13
8. Steek vervolgens de GELE draad in de pin op 8

Code voor de stofsensor (code van

bron

Stap 6: Hoe maak je de Arduino en stofsensor draagbaar?

Voor ons project hadden we een manier nodig om gegevens te verzamelen wanneer onze Cubesat- en stofsensor in beweging was. We besloten dat een SD-kaart voldoende zou zijn. Hier is de bedrading en code van de SD-kaart.

Hoe een SD-kaart te bedraden indien nodig (* let op de kleur van de draden is op de foto veranderd en de extra pinnen zijn niet nodig)

1. De blauwe draad in de stofsensor gaat naar elke plaats op de broodplank
2. De rode draad op de SD-kaartlezer (VCC) gaat overal in dezelfde rij als de blauwe draad op het breadboard
3. neem nu een extra draad (witte draad op de foto), steek die in dezelfde rij als de blauwe en rode draden en het andere uiteinde van de draad wordt aangesloten op GND op de Arduino
4. De oranje draad op de stofsensor wordt aangesloten op A5
5. De groene draad wordt bevestigd aan digitale pin 7
6. De paarse draad op de SD-kaart (CS) wordt bevestigd aan digitale pin 4
7. De zwarte draad op de SD-kaart (MOSI) wordt bevestigd aan digitale pin 11
8. De oranje draad op de SD-kaart (MISO) wordt bevestigd aan digitale pin 12
9. De blauwe draad op de SD-kaart (SCK) wordt bevestigd aan digitale pin 13
10. De gele draad op de SD-kaart (GND) wordt bevestigd aan een aardingspin (GND)
11. Zet de condensator in de broodplank
12. De rode draad op de stofsensor wordt bevestigd aan het breadboard in dezelfde rij als het korte been van de condensator.
13. Neem ten slotte een extra draad (rood op de foto) en steek het ene uiteinde in dezelfde rij als het lange been van de condensator en het andere uiteinde van de draad gaat naar 5v.

Code voor de SD-kaart en stofsensor

Stap 7: Resultaten en geleerde lessen

*Cubesat werd beoordeeld en afgevinkt door mevrouw Wingfield (leraar)

Afmetingen en massa

Massa: 2,91 kg. Breedte: 110mm. aan elke kant

Lengte: 106mm. aan elke kant

Voorlopige testen:

Vluchttest - Voltooid

Tijdens deze test bleef de Cubesat in tact

De Sensor keek de helft van de tijd naar onze "Mars" en de andere helft van de tijd opzij.

Trillingstests - Voltooid

We hebben deze trillingstests gedaan om het vertrouwen vast te stellen dat de satelliet bestand is tegen de lanceringsomgeving en daarna nog steeds kan functioneren.

Resultaten van trillingstests

0,12 seconden per shake

Periode - 2,13 seconden per cyclus

Alle elektrische connectoren bleven aangesloten en beveiligd. De Cubesat paste niet in de doos, dus hebben we tape gebruikt om de Cubesat vast te zetten. Het dermale gereedschap en schuurpapier werden gebruikt om de zijkanten van de Cubesat te schuren om in de doos te passen en dat loste het probleem op.

Definitieve vluchtresultaten

Frequentie - 0,47 cycli per seconde

Snelheid - 3,39 meter per seconde

Versnelling- 9,99 m/s ^2

Middelpuntzoekende kracht - 29,07 kg/s ^2

Lengte touw - 1,26 m.

We kwamen erachter dat de stofsensor rook van vuur oppikte en ons de beste gegevens gaf. We hebben ook geleerd hoe we problemen kunnen oplossen

Tijdens dit project hebben we allemaal veel waardevolle lessen geleerd. De echte levenslessen die we leerden, waren om alles door te werken, zelfs als het moeilijk wordt om te doen. We werkten met een cubesat en een stofsensor. De makkelijkste van de twee was de cubesat, die hij in een paar dagen ontwierp en bouwde. De Cubesat was een heel goed ontwerp om al onze sensoren in te bewaren. De stofsensor en Arduino waren erg moeilijk om mee te rekenen. In eerste instantie werkte de code niet, maar terwijl we de code werkten, bleek de bedrading niet correct. Een paar leraren kwamen ons te hulp om met beide te helpen om ons te helpen onze gegevens te vinden. Met het leren van levenslessen kwamen we ook nieuwe dingen te weten over cubesats en sensoren. Vroeger wisten we niet wat een cubesat was, en ook niet hoe sensoren en bedrading werkten. Tijdens dit project werd Brianna een expert op het gebied van bedrading en codering, terwijl Emma en Christian geweldige gebouwen werden terwijl ze ook nieuwe informatie leerden over codering en bedrading. Al met al hebben we zoveel nieuwe dingen geleerd en plezier gehad tijdens het doen. Bedankt aan mevrouw Wingfield voor het ontwerpen van dit project voor ons om te doen en om een leraar te zijn die oprecht houdt van lesgeven en plezier maken met haar studenten.

Stap 8: Stofsensorgegevens

De grafiek aan de rechterkant zijn de gegevens die de stofsensor heeft ontvangen. De foto links is hoe de grafiek eruit had moeten zien.

De sensor had problemen met het verzamelen van geweldige gegevens.

Als iemand meer kennis heeft van de stofsensor en hoe je de juiste gegevens kunt krijgen, geef dan commentaar op dit intestrucible.