De ultieme weerballon datalogger op grote hoogte - Ajarnpa

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

Registreer weerballongegevens op grote hoogte met de ultieme datalogger voor weerballonnen op grote hoogte.

Een weerballon op grote hoogte, ook wel bekend als een ballon op grote hoogte of HAB, is een enorme ballon gevuld met helium. Deze ballonnen zijn een platform waarmee experimenten, gegevensverzamelaars of praktisch alles in de buurt van de ruimte kunnen komen. Ballonnen bereiken vaak een hoogte van 80, 000 voet en sommige gaan meer dan 100, 000 voet. Een hab heeft meestal een nuttige lading met een parachute, radarreflector en een pakket. Het pakket bevat meestal een camera en een GPS-eenheid die wordt gebruikt om de ballon te volgen en te herstellen.

Naarmate de ballon hoger wordt, daalt de druk. Met minder druk buiten de ballon zet de ballon uit en wordt uiteindelijk zo groot dat hij knalt! De parachute brengt de lading vervolgens terug naar de grond, vaak vele kilometers verwijderd van waar de ballon werd gelanceerd.

Mijn school gebruikt deze ballonnen regelmatig om video's van de kromming van de aarde vast te leggen. Met extreme temperatuur- en drukveranderingen, grote hoeveelheden straling en windsnelheid kunnen veel interessante gegevens van deze vluchten worden vastgelegd.

Dit project begon vier jaar geleden met een socratisch seminar over ruimte. Het seminar fungeerde als inspiratie. Mijn leeftijdsgenoten besloten dat ze de ruimte wilden bereiken. Raak het onaanraakbare aan. Ze besloten dat de manier om de ruimte te bereiken met weerballonnen zou zijn. Sla vier jaar later over en we hebben 16 ballonnen gelanceerd. 15 zijn teruggevonden, wat een zeer indrukwekkend trackrecord is voor het ophalen van weerballonnen. Dit jaar ben ik naar de middelbare school gegaan en heb ik me bij het weerballonlanceringsteam aangesloten. Toen ik me realiseerde dat er geen gegevens werden vastgelegd, wilde ik dat veranderen. Mijn eerste datalogger was de eenvoudigste Arduino High Altitude Balloon Data Logger. Deze nieuwe versie legt meer gegevens vast, waardoor het de titel van ultiem verdient. Hiermee worden hoogte, temperatuur, windsnelheden, stijg- en daalsnelheden, breedtegraad, lengtegraad, tijd en datum vastgelegd en opgeslagen op een microSD-kaart. Deze versie maakt ook gebruik van perfboard om de duurzaamheid te vergroten en het risico te verlagen. Het ontwerp is zo gemaakt dat er een Arduino Nano bovenop kan worden gestoken. De gegevens die uit deze datalogger worden verzameld, stellen ons, studenten, in staat om de rand van de ruimte te raken. We kunnen het onaanraakbare aanraken!

Deze nieuwe datalogger biedt meer gegevens dan de meeste ballonloggers die kunnen worden gekocht. Het kan ook worden gebouwd voor minder dan $ 80, terwijl een winkel die er een heeft gekocht u meer dan $ 200 kost. Laten we beginnen!

Stap 1: Onderdelen, programma's, gereedschappen en bibliotheken

Onderdelen

Arduino - Een Nano is het beste omdat deze bovenop kan worden geklikt. Ik heb ook Arduino Uno's gebruikt met draden die eraan zijn bevestigd

Ik zou je aanraden om een echte Arduino te gebruiken, omdat veel van de klonen mogelijk niet werken bij de koude temperaturen waaraan de datalogger wordt blootgesteld. De koudste temperatuur geregistreerd op onze vlucht was -58 Fahrenheit. Met de juiste bescherming tegen weersinvloeden en handwarmers kan een kloon werken.

$ 5- $ 22 (afhankelijk van kwaliteit)

store.arduino.cc/usa/arduino-nano

GPS-eenheid - Dit biedt tijd, datum, hoogte, afdaling, stijging en windsnelheidsgegevens

Ik zou dit apparaat ten zeerste aanbevelen. De meeste GPS-apparaten werken niet boven 60, 000 voet. Omdat ballonnen op grote hoogte hoger gaan, werken die niet. In de vliegmodus werkt dit apparaat tot 160.000 voet.

store.uputronics.com/?route=product/product&product_id=72

$30

MicroSD-datalogger - Deze bevat een MicroSD-kaart en stelt ons in staat de gegevens die we verzamelen op te slaan

Er zijn veel van deze op de markt en zeker een aantal voor goedkoper. Ik ging voor deze omdat hij licht van gewicht is, Sparkfun geweldige documentatie heeft en heel gemakkelijk te gebruiken is. Wanneer aangesloten op pinnen 0 en 1, schrijft de functie Serial.print ernaar. Het is zo makkelijk!

www.sparkfun.com/products/13712

$15

Temperatuursensor - Ik gebruik er een om de buitentemperatuur te leveren, maar er kan eenvoudig een extra worden toegevoegd om de temperatuur van binnenuit de lading te leveren

Ik heb de tmp36 temperatuursensor gebruikt. Deze analoge sensor werkt zonder het vertragingscommando. De gps unit kan niet met vertragingen werken daarom is deze sensor ideaal. Om nog maar te zwijgen van het is spotgoedkoop en vereist slechts een enkele analoge pin. Het werkt ook op 3,3 volt, waar het hele circuit op draait. Dit onderdeel is in principe een perfecte match!

www.sparkfun.com/products/10988?_ga=2.172610019.1551218892.1497109594-2078877195.1494480624

$1.50

1k Weerstanden (2x) - Deze worden gebruikt voor de ontvangstlijnen van de GPS en MicroSD Data Logger

De Arduino levert 5 volt aan deze pinnen. Een weerstand van 1k verlaagt de spanning naar een veilig niveau voor deze units.

www.ebay.com/p/?iid=171673253642&lpid=82&&&ul_noapp=true&chn=ps

75¢

LED - Deze knippert elke keer dat er gegevens worden verzameld (optioneel)

De Arduino en MicroSd knipperen ook elke keer dat er gegevens worden verzameld. Dit maakt het echter duidelijker. De draden hierop kunnen ook worden verlengd zodat de led uitsteekt. Dit wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat gegevensregistratie plaatsvindt.

www.ebay.com/itm/200-pcs-3mm-5mm-LED-Light-White-Yellow-Red-Green-Assortment-Kit-for-Arduino-/222107543639

1¢

Perf Board - Dit zorgt voor een meer permanent circuit en vermindert het risico omdat draden niet kunnen vallen. In plaats daarvan zou een breadboard of pcb kunnen worden gebruikt

www.amazon.com/dp/B01N3161JP?psc=1

50¢

Batterijconnector - Ik gebruik een 9v-batterij op mijn lanceringen. Hiermee wordt de batterij aan het circuit bevestigd. Ik soldeer de verbindingsverbinding van jumperdraden hierop om een gemakkelijkere verbinding te bieden

www.amazon.com/Battery-Connector-Plastic-A…

70¢

Micro-tuimelschakelaar - ik gebruik deze om het apparaat in te schakelen. Hierdoor kan ik de batterij aangesloten houden terwijl het systeem uitgeschakeld blijft (optioneel)

Ik heb de mijne gered van een maanlamp. Elke microschakelaar zal werken.

MicroSwitchLink

20¢

Mannelijke en vrouwelijke headers - Gebruik deze om componenten zoals de GPS en Arduino los te laten van het circuit. (Aanbevolen)

www.ebay.com/itm/50x-40-Pin-Male-Header-0-1-2-54mm-Tin-Square-Breadboard-Headers-Strip-USA-/150838019293?hash=item231ea584dd:m:mXokS4Rsf4dLAyh0G8C5RFw

$1

MicroSD-kaart - Ik zou een kaart van 4-16 GB aanraden. De logs nemen niet veel ruimte in beslag

Mijn datalogger liep van 6.30 uur tot 13.30 uur en gebruikte slechts 88 kilobyte aan ruimte. Dat is minder dan 1/10 van een megabyte.

www.amazon.com/gp/product/B004ZIENBA/ref=oh_aui_detailpage_o09_s00?ie=UTF8&psc=1

$7

Krachtbron - De ruimte is koud, dus vloeibare batterijen zullen bevriezen. Dit betekent geen alkaline batterijen. Lithiumbatterijen werken uitstekend! Ik heb een 9v batterij gebruikt

www.amazon.com/Odec-9V-Rechargeable-Batter…

$1

Totale kosten komen op $ 79,66! Commerciële houthakkers kosten ongeveer $ 250, dus beschouw dit als een korting van 68%. Je hebt waarschijnlijk ook veel van deze items, zoals de Arduino, SD-kaart, enz. Die de kosten verlagen. Laten we beginnen met bouwen

Programma's

Het enige programma dat nodig is, is de Arduino IDE. Dit is de native Arduino-taal en wordt gebruikt om de code te uploaden, code te schrijven en om te testen. U kunt de software hier gratis downloaden:

Bibliotheken

We gebruiken twee bibliotheken in deze schets. De NeoGPS-bibliotheek wordt gebruikt om te communiceren met de GPS-eenheid. De seriële softwarebibliotheek maakt seriële communicatie op extra pinnen mogelijk. We maken verbinding met zowel de GPS- als MicroSd-datalogger via seriële communicatie.

NeoGPS

SoftwareSerial - Elke seriële softwarebibliotheek kan worden gebruikt. Ik had deze al gedownload, dus ik heb hem gebruikt.

Hulp nodig bij het installeren van een bibliotheek? Lees dit:

Gereedschap

Soldeerbout - Headers moeten aan meerdere componenten worden bevestigd en een soldeerbout wordt gebruikt om componenten aan perfboard te bevestigen en tracks te maken.

Soldeer - Gebruikt in combinatie met soldeerbout.

Stap 2: Het circuit samenstellen

U moet headers op een paar componenten solderen. Lees hier hoe je dat doet:

Volg het breadboard- of perfboard-schema hierboven. Bevestig de aarde van de temperatuursensor niet aan de aarde van de GPS of microSD-datalogger, omdat dit uw temperatuurgegevens verpest. Als je een perf-bord gebruikt, bekijk dan deze tutorial over het maken van tracks. Dit is een techniek:

Wees voorzichtig bij het bevestigen van componenten. Zorg voor de juiste polariteit en pinnen. Controleer uw verbindingen twee keer!

Arduino - GPS3.3v --- VCC

GND --- GND

D3 ----- 1k weerstand ----- RX

D4 ------ TX

Arduino -- OpenLog

Reset --- GRN

D0 ---- TXD1 ---- 1k weerstand ---- RX

3.3v ----- VCC

GND ---- GND

GND ---- ZWART

Arduino -- Temp Sensor - Gebruik de bovenstaande foto om te bepalen welk been welke is

3.3v ------ VCC

GND ---- GND (Dit moet ofwel op zijn eigen Arduino-pin zitten of op de voeding GND worden aangesloten. Indien aangesloten op GPS of logger, zal het de temperatuurgegevens scheeftrekken.)

Signaal --- A5

Arduino -- LED

D13 ------ + (langer been)

GND ------ - (korter been)

Arduino -- Batterijconnector

Vin ---- Micro-tuimelschakelaar ---- Positief (Rood)

GND ----- Negatief (Zwart)

Stap 3: Programmeren

We gebruiken twee bibliotheken in dit programma, NeoGPS en SoftwareSerial. Ze kunnen beide worden gedownload van de onderdelenpagina van deze Instructable. Bij het koppelen van GPS aan een Arduino-programma wordt meestal de TinyGPS-bibliotheek gebruikt. Ik kreeg het echter niet werkend met de GPS die we gebruiken.

De SoftwareSerial-bibliotheek stelt ons in staat om twee apparaten op de Arduino aan te sluiten via een seriële softwareverbinding. Zowel de GPS als de MicroSD datalogger gebruiken dit. Andere bibliotheken kunnen dit ook en zouden met de code moeten werken. Ik had deze al op mijn computer en het werkt, dus ik heb het gebruikt.

De code is gebaseerd op mijn laatste datalogger. De belangrijkste verandering is de toevoeging van de temperatuursensor. GPS is gebaseerd op satellieten. Dit betekent dat de GPS eerst verbinding moet maken met satellieten voordat deze gegevens kan weergeven. Een slot bestaat uit het feit dat de GPS is verbonden met vier satellieten. Een snelle opmerking is dat hoe meer satellieten de GPS is aangesloten, hoe nauwkeuriger de gegevens zijn die worden verstrekt. Het programma drukt het aantal satellieten af dat op elke datalijn is aangesloten. Het was voor het grootste deel van mijn vlucht verbonden met twaalf satellieten.

Het programma moet mogelijk worden gewijzigd zodat het voor u werkt. Hoewel alle code kan worden gewijzigd, raad ik aan om de tijdzone, tijd tussen metingen en meeteenheid voor de temperatuur te wijzigen. Een typische weerballon blijft ongeveer twee uur in de lucht. De GPS ontvangt elke seconde gegevens van de satellieten. Dit betekent dat als we alle verzonden gegevens opslaan, we 7.000 metingen hebben. Omdat ik geen interesse heb in het tekenen van 7.000 gegevensinvoer, kies ik ervoor om elke 30e meting te loggen. Dit levert mij 240 datapunten op. Een wat redelijker getal.

Je vraagt je misschien af waarom we een variabele i en een if-statement gebruiken om elke 30e meting op te slaan in plaats van alleen een vertragingscommando te gebruiken en 30 seconden te wachten. Het antwoord is dat GPS-metingen erg delicaat zijn. Een vertraging van 30 seconden betekent dat de GPS niet elke dataset vastlegt en ervoor zorgt dat onze gegevens in de war raken.

U moet deze waarden wijzigen in uw offset van Coordinated Universal Time (UTC).

Als je de jouwe niet weet, kun je hem hier vinden:

statische const int32_t

zone_uren = -8L; // PST

statische const int32_t

zone_minuten = 0L; // meestal nul

Deze regel moet worden gewijzigd in hoe vaak u een meting wilt laten opnemen. Ik heb de mijne ingesteld op een meting om de 30 seconden.

als (i == 30) {

Als u niet in de VS woont, wilt u waarschijnlijk temperatuurmetingen in Celsius. Om dit te doen, verwijder je het commentaar van deze regel:

// Serial.print ("Graden C "); // uncomment als je celsius wilt

// Serial.println (gradenC); // uncomment als je celsius wilt

Als je geen fahrenheit-lezingen wilt, becommentarieer dan dit:

Serial.print("Graden F "); //commentaar als je geen fahrenheit Serial.println(degreesF) wilt; //commentaar als je geen fahrenheit wilt

Code wordt niet geüpload?

De Arduino moet worden losgekoppeld van het circuit terwijl nieuwe code wordt geüpload. De Arduino krijgt de nieuwe code via seriële communicatie op pinnen D0 en D1 toegestuurd. Deze twee pinnen zijn ook de pinnen die worden gebruikt voor de MicroSd-datalogger. Dit betekent dat de MicroSD-datalogger moet worden losgekoppeld om de code te kunnen uploaden.

Stap 4: Testen

Zodra alle verbindingen zijn gemaakt en de code is geüpload, is het tijd om onze datalogger te testen. Om dit te doen, sluit u de Arduino op dezelfde manier aan op de computer als u code zou uploaden. Zorg ervoor dat de seriële poort correct is en open vervolgens de seriële monitor. Als alle verbindingen correct zijn gemaakt, wordt dit weergegeven:

NMEAloc. INO: begonnenfix objectgrootte = 31 NMEAGPS objectgrootte = 84 Op zoek naar GPS-apparaat op SoftwareSerial (RX pin 4, TX pin 3) High Altitude Weather Balloon Data Logger door Aaron Price

Tijd Breedtegraad Lengtegraad SAT Windsnelheid Windsnelheid Hoogte (deg) (deg) knopen mph cm -------------------------------- -------------------------------------------------- ------------------------------

Als de GPS verkeerd is aangesloten, wordt dit weergegeven:

UBlox-vluchtmodus instellen: B562624240FFFF63000010270050FA0FA06402C10000000000000016DC * ACK-reactie lezen: (MISLUKT!)

Zorg ervoor dat de led knippert telkens wanneer een nieuw stuk gegevens de seriële monitor binnenkomt. De MicroSd-datalogger knippert ook elke keer dat er gegevens worden geregistreerd.

U zult merken dat de GPS u een enkel vraagteken stuurt. Dit komt omdat GPS-apparaten tijd nodig hebben om op te starten en verbinding te maken met satellieten. Dit apparaat heeft meestal ongeveer acht minuten nodig om me de volledige reeks gegevens te sturen. Binnen ongeveer vijf uur begint het u datum- en tijdgegevens te sturen, gevolgd door een vraagteken. De eerste paar punten zullen waarschijnlijk onjuist zijn, maar daarna wordt de juiste datum en tijd weergegeven. Als u uw datum en tijd niet ontvangt, raadpleeg dan de code om ervoor te zorgen dat de juiste tijdzone wordt gecorrigeerd. Lees het programmeergedeelte van dit Instructable om te leren hoe dat te doen.

Uiteindelijk zal de seriële monitor alle gegevens weergeven. Kopieer en plak de lengte- en breedtegraad en bereid je voor om geschokt te zijn door de resultaten. De nauwkeurigheid is opmerkelijk!

Controleer de temperatuurgegevens om er zeker van te zijn dat deze correct zijn. Als de temperatuur wordt afgelezen als een schromelijk onrealistisch getal (160+), is de temperatuursensor niet of niet goed aangesloten. Raadpleeg het schema. Als de temperatuurmeting vluchtig is of hoger is dan zou moeten (d.w.z. de temperatuur is 65 fahrenhoogte en de sensor rapporteert deze als 85), dan deelt de sensor waarschijnlijk een grondpen met de GPS, microSD-datalogger of beide. De temperatuursensor moet een eigen aardpen hebben of een aardpen delen met alleen de ingangsaarde.

U moet nu uw microSD-kaart formatteren en wissen. We hebben een fat16- of fat32-bestandstype nodig. Ik volgde deze tutorial van GoPro:

Test vervolgens het circuit zonder dat de computer is aangesloten. Steek een microSD-kaart in de datalogger en gebruik een stroombron om de Arduino stroom te geven. Laat het twintig minuten draaien en koppel dan de stroom los. Koppel de microSD-kaart los en sluit deze aan op uw computer. U zou moeten zien dat er een configuratiebestand is gemaakt (dit gebeurt alleen als er geen eerder configuratiebestand is gemaakt). Elke keer dat de Arduino wordt gereset of aangesloten, wordt er een nieuw bestand gemaakt.

Nieuwe bibliotheken en versies van de Arduino IDE zijn vrijgegeven sinds de conceptie van dit project. Hierdoor kregen meerdere gebruikers vervelende foutmeldingen. Gebruiker RahilV2 had dit probleem en vond een oplossing

"Ik heb de initiële fout hersteld en dat was omdat de. INO de oude gps-poortnaam gebruikt die 'gpsPort' is in plaats van 'gps_port'. Het preprocessor-symbool is ook veranderd. Alle voorbeeldprogramma's gebruiken nu 'GPS_PORT_NAME' in plaats van ' USING_GPS_PORT'."

Bedankt RahilV2!

Stap 5: Bescherming van de elektronica

Een opmerking voor mensen die een perf-bord gebruiken, door het circuit op een metalen oppervlak te plaatsen, wordt het circuit kortgesloten. Ik gebruikte een plastic pijp rond enkele bouten om mijn perfboard boven een plastic vel te hangen. Je kunt de onderkant heet lijmen, op karton of schuim plakken, of een pakket gebruiken dat geen elektriciteit geleidt. U kunt deze plastic buizen 3D-printen om over uw bouten te glijden vanaf hier:

Ik heb vrouwelijke headers op het perf-bord bevestigd waar de GPS zit, zodat de GPS gemakkelijk van het circuit kan worden geklikt. De GPS-eenheid is kwetsbaar. De chipantennes kunnen breken en het toestel is gevoelig voor statische elektriciteit. Ik heb nog geen van deze units kapot gehad. Ik bewaar de GPS in de statisch afgeschermde tas waarin deze wordt geleverd om de GPS te beschermen.

Of je nu een breadboard gebruikt of alleen jumperdraden voor de batterijconnector, ik raad aan om hete lijm te gebruiken om ervoor te zorgen dat de jumperdraden in hun sockets blijven zitten. Het zou jammer zijn als je je ballon zou terughalen om te ontdekken dat hij niet is gelogd omdat er een jumperdraad is losgeraakt.

Handverwarmers worden geadviseerd omdat ze alles warm en functionerend houden. Ik verleng meestal de lengte van mijn batterijconnectoren, zodat ik de batterij in een apart compartiment van de elektronica kan bewaren. Ik heb handwarmers direct op de batterij gezet. Hoewel de elektronica zou moeten kunnen functioneren zonder handwarmers, zou ik aanraden om ze te gebruiken. Plaats een of twee handwarmers in de buurt van de elektronica en zet de handwarmer vast zodat deze de elektronica niet raakt. De stralingswarmte van de handwarmers is voldoende om de elektronica in goede staat te houden.

Stap 6: Lancering

Meestal sluit ik de datalogger ongeveer twintig minuten voordat we van plan zijn de ballon los te laten op mijn computer aan. Het is niet nodig om de logger op de computer aan te sluiten. Ik doe dit om ervoor te zorgen dat de GPS werkt en dat ik een satellietslot heb. Zodra de logger alle gegevens weergeeft, draai ik de tuimelschakelaar om en koppel ik de computer los. Omdat het circuit altijd een stroombron heeft, blijft de GPS warm en gaat hij verder met loggen met een satellietslot. Hiermee wordt een nieuw bestand op de microSD-kaart gemaakt.

Om 06:58 lanceerden we de ballon. We waren van plan eerder te lanceren, maar onze eerste ballon kreeg een scheur. We waren onze slang vergeten om de ballon aan de heliumtank te bevestigen. Dus hebben we de ballon rechtstreeks op het mondstuk van de heliumtank bevestigd. De trillingen op het mondstuk zorgen voor een scheur in de ballon. Gelukkig hadden we een extra ballon mee. We gebruikten een gesneden tuinslang als onze geïmproviseerde slang en het werkte!

Het pakket bestond uit een geïsoleerde lunchbox. De datalogger zat binnen met de handwarmers. Een gat in de lunchbox zorgde ervoor dat de camera in de lunchbox kon blijven met behoud van een onbelemmerd zicht. We gebruikten een GoPro-sessie voor deze lancering. Het nam foto's van de reis! Aan de zijkant en bovenkant van de lunchbox waren twee SPOT GPS-units bevestigd. We gebruikten deze om ons pakket te volgen. In de zijkant van de lunchbox is een kleine spleet gemaakt om de temperatuursensor uit te laten steken en deze bloot te stellen aan de buitenlucht.

Stap 7: Herstel

Ik heb een Duracell 9v-batterij gebruikt tijdens mijn laatste lancering. Ik heb de spanning van de batterij gemeten als 9,56 volt voordat ik hem in de datalogger stopte. Ik heb de batterij rond 06.30 uur aangesloten. Nadat de ballon was geland, werd teruggevonden, naar school werd gereden en het pakket werd geopend, was het 13.30 uur. Ik opende de payload en ontdekte dat de datalogger nog steeds aan het loggen was! Ik heb toen de spanning van de 9v batterij gemeten. Naarmate een batterij wordt gebruikt, neemt de spanning af. De accu stond nu op 7,5 volt. Na zeven uur datalogging was de batterij nog steeds in goede staat.

De ballon en het pakket landden ten zuiden van Ramona in een kleine kloof. Het herstelteam reed ongeveer een uur en wandelde toen de rest van de weg. Poison Ivy en hoge temperaturen vormden een obstakel, maar ze zetten door en slaagden erin de ballon te herstellen. Ze keerden terug naar de school en overhandigden me het pakket. Ik was verrast dat de datalogger nog steeds actief was. Dit stemde mij optimistisch. Ik heb de batterij losgekoppeld en voorzichtig de microSD-kaart eruit gehaald. Ik rende toen naar mijn computer. Dit is voor mij het meest zenuwslopende en opwindende deel van de reis. Heeft de datalogger gewerkt? Ik rommelde in mijn rugzak om de SD-kaartadapter te vinden. De laatste twee vluchten werkte de logger niet meer op 40.000 voet omdat ik de GPS verkeerd in de vliegmodus had gezet. Omdat de enige manier waarop ik hoogten van meer dan 40.000 voet kan bereiken, is met weerballonnen, ik had geen idee of mijn nieuwe code zou werken.

Ik stopte de microSD-kaart in mijn computer, opende het bestand en zag een logboek vol gegevens. Ik begon door de gegevens te scrollen… SUCCES!! Het logboek ging de hele vlucht door.

Stap 8: Analyse en wetenschap

De uitdrukking "derde keer de charme" klinkt waar. We hebben gegevens voor de hele vlucht vastgelegd! De ballon bereikte een maximale hoogte van 91.087 voet en de koudste temperatuur was -58 graden Fahrenheit.

Onze gegevens bevestigen en stemmen overeen met veel van de bekende wetenschap. De bodem van de stratosfeer was bijvoorbeeld -40 tot -58 graden Fahrenheit, terwijl op het hoogtepunt van de vlucht de temperatuur -1,75 graden Fahrenheit was. Mensen leven in de onderste laag van de atmosfeer van de aarde, de troposfeer. In de troposfeer daalt de temperatuur naarmate men hoger wordt. Het tegenovergestelde is waar in de stratosfeer. In feite kan de top van de stratosfeer vijf graden boven nul zijn.

Ik was verrast dat de ballon zo lineair opsteeg. Ik zou denken dat als de atmosfeer dunner wordt, de opstijgsnelheid van de ballonnen zou veranderen. Ik was echter niet verrast door de curve in de daalsnelheid van de ballon. Mijn hypothese waarom de ballon snel valt en vervolgens geleidelijk vertraagt, heeft te maken met de parachute. Op het hoogtepunt is er zo weinig lucht dat ik denk dat de parachute niet zo effectief was. Parachutes gebruiken luchtweerstand en wrijving om langzaam op de grond te vallen, dus als er weinig lucht is, is de parachute niet zo effectief. Naarmate het pakket lager wordt, neemt de luchtweerstand toe omdat er meer luchtdruk en meer lucht is. Hierdoor is de parachute effectiever en daalt het pakket langzamer.

Vanwege temperatuur en windsnelheden verklaar ik de slechtste hoogte om in te leven 45, 551 voet. Op deze hoogte ondervond het pakket een kille -58 graden Fahrenheit. Alsof dit nog niet genoeg was, waaide de wind 45 mijl per uur. Hoewel ik problemen had met het vinden van gegevens over het effect van wind op gevoelstemperatuur bij deze temperatuur, ontdekte ik dat -25 graden Fahrenheit weer met een wind van 45 mijl per uur resulteert in een gevoelstemperatuur van -95 graden. Ik ontdekte ook dat koude temperaturen van -60 graden blootgesteld vlees in 30 seconden bevriezen. Toch is dit waarschijnlijk geen ideale vakantieplek. Zoals te zien is op de foto hierboven, is er een geweldig uitzicht vanaf deze hoogte! Lees hier meer over windchill:

Ik had deze gegevens niet kunnen weergeven en bestuderen zonder de hulp van mijn zus, die de gegevens van alle 240 gegevensregels invoerde. Voordelen van jongere broers en zussen:)

Stap 9: Conclusie

Dit is een absoluut succes. We hebben gegevens over hoogte, temperatuur, windsnelheid, stijgsnelheid, daalsnelheid, tijd, datum, breedtegraad en lengtegraad geregistreerd over de hele vlucht. Dit is een must voor ervaren ballonvaarders op grote hoogte en voor het eerst lanceerders!

Na vier jaar ballonlancering hebben we eindelijk een volledige vlucht geregistreerd. We kwamen er eindelijk achter hoe hoog onze ballonnen vliegen. We kwamen een beetje dichter bij het ervaren van de ruimte. We kwamen een beetje dichter bij het aanraken van het onaantastbare!

Een ander cool aspect van de datalogger is dat alle gegevens een tijdstempel hebben. Dit betekent dat u de gegevens kunt vergelijken met foto's die tijdens de reis zijn gemaakt, zodat u de hoogte en exacte locatie weet waarop elke foto is genomen!

Dit project is eenvoudig te repliceren en aan te passen voor uw eigen doeleinden. Voeg eenvoudig extra temperatuursensoren, druk- en vochtigheidssensoren, geigertellers toe, de mogelijkheden zijn eindeloos. Zolang de sensor zonder vertraging kan worden gebruikt, zou het moeten werken!

Bedankt dat je de tijd hebt genomen om deze Instructable te lezen. Ik vind het leuk om vragen te beantwoorden, opmerkingen te beantwoorden en handige tips en ideeën te geven, dus schiet weg in de opmerkingen hieronder.

Deze Instructable zit ook in sommige wedstrijden, stem alsjeblieft als je genoten hebt of iets nieuws hebt geleerd! Door prijzen te winnen, kan ik nieuwe tools verdienen om betere en geavanceerdere projecten te maken

Runner Up in de Untouchable Challenge

Hoofdprijs in de Explore Science Contest 2017