En exakt modell av en Cepheid -variabel stjärna: 5 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

Utrymmet är stort. Väldigt stor. Astronomiskt sett kan man till och med säga. Det har ingen betydelse för det här projektet, jag ville bara använda ordvitsen.

Det är ingen överraskning att det finns många stjärnor på natthimlen. Det kan dock förvåna några som är nya inom astrofysik eller astronomi att lära sig att det finns många olika typer av stjärnor. En särskild typ kallas en Cepheidvariabel stjärna och dessa är vackra, intressanta och användbara allt i ett. Vid en blick ser Cepheids ut precis som vilken stjärna som helst, men om du observerar en Cepheid några nätter i rad kommer du att märka att den verkar pulserande, dess ljusstyrka ändras till mörkare sedan ljusare tillstånd under några dagar. Observera tillräckligt länge och du kommer att märka att dessa "pulseringsperioder" inte förändras. Detta är det som gör Cepheids unika och användbara - det visar sig att deras pulseringsperiod är direkt relaterad till deras storlek, så om vi räknar den tid det tar stjärnan att gå från ljus till dim och tillbaka igen, kan vi se hur stor den är. Vi kan sedan använda detta för att ta reda på mer information om stjärnan som hur långt den är, dess faktiska ljusstyrka (Ljusstyrka), etc. Det är ungefär allt du behöver veta för att förstå vad som händer med detta projekt, men om du är intresserad För att luta dig mer, kolla in den här Wikipedia -sidan om Cepheids.

För skojs skull, kan du räkna ut vilken Cepheid jag modellerar i det här projektet? (Ledtråden finns i bilden ovan och svaret finns i det sista avsnittet)

Tillbehör

- Papper (18x54cm eller 7,1x21,3 )

- Arduino UNO & dess kabel

- Vit LED x3

- 220 Ω motstånd x3

- En 2x16 segment LCD

- En 10 kΩ potentiometer

- En lödlös brödbräda

- M-M brödbrädetrådar x12

- M-F brödbrädetrådar x18

- Ett 9v batteri och en strömkontakt

- Någon kartong

- En 500 ml plastflaska

- Black Paint & Sharpie

- Maskeringstejp

- Superlim och varmt lim (Limpistolen kommer också att behövas här)

- Sax

Steg 1: Stjärnan

Det första problemet att lösa var själva stjärnan: Hur gör vi ett grovt sfäriskt föremål som både är estetiskt tilltalande och släpper igenom ljus? Jag bestämde mig för att origami skulle göra jobbet och letade online efter origamisfärer. Jag hittade ganska många men de var antingen extremt svåra eller falskt annonserade (seriöst, mängden kuboida "sfärer" jag hittade på Google var oroande). Men efter ett tag hittade jag en som jag gillade och som var relativt enkel att dra av efter några övningar. Instruktionerna är följande, och det finns en mall för att fälla in bilderna ovan.

1. Vik papperet i 24 lika stora remsor. Jag skulle rekommendera att dela den i 3 och sedan vika varje sektion på mitten. Fortsätt halvera tills det finns totalt 24 rektangulära sektioner. Veckorna ska göra små dalar i papperet. (Se de röda linjerna i bild 2).

2. Vänd på pappret och markera det i det övre högra hörnet av papperet. Räkna sedan 4 veck om och gör ytterligare ett märke längst ner i den fjärde vikningen. Gör en diagonal vikning mellan dessa två märken. Flytta sedan märkena två raka veck över och gör en annan diagonal vikning där. Fortsätt med detta tills du har nått slutet av papperet. (Se de gröna linjerna i den andra bilden).

3. När du har nått slutet av papperet gör du samma vikningar men snedställda i motsatt riktning. (dvs. starta i det övre vänstra hörnet och upprepa de diagonala vikningarna från steg 2 i motsatt riktning). Se de blå linjerna i den andra bilden ovan.

4. Hitta mitten av den högra kanten och markera den. Gör sedan en diagonal vikning till botten av den raka vikningen två veck över. Gör sedan ytterligare en vikning från toppen av denna raka vikning till mitten av kanten. Upprepa detta för vänster kant, igen till toppen och botten av den raka vikningen två veck över. (Se de bruna linjerna i den andra bilden för vägledning).

5. Slutligen måste du vika papperet för att göra sfären. Jag rekommenderar att du går igenom alla veck du har gjort för att se till att de alla är väldefinierade. Titta på den sista bilden för vägledning, vik papperet så att trianglarnas ytor märkta med A rör vid B -trianglarnas ytor. Efter den allra första uppsättningen vikningar ska den korta kanten kurva till en halvcirkel och när du har vikit allt ska resultatet komma att bli broformen i bild 4.

6. För att komma från bron till sfären, anslut ändarna på bron. Jag gjorde detta genom att placera ytorna på de första diamanterna från varje ände på varandra och limma ihop dem. Håll ihop de två ansiktena och lägg några droppar superlim mellan dem för att hålla dem på plats. Slutligen säkra alla punkter på toppen av stjärnan genom att placera en droppe superlim på stjärnans spets. Jag skulle rekommendera superlim för detta eftersom du inte behöver hålla ihop papperet i evigheter medan limmet långsamt torkar och du börjar ifrågasätta dina livsval. Den nedersta punkten är där trådarna kommer in så låt den vara öppen.

Jag tyckte att göra stjärnan till den mest komplexa delen av det här projektet, men det var inte så illa när jag förstod hur jag skulle lägga ihop papperet. Jag skulle personligen betygsätta denna boll med en svårighetsgrad på 3 pappersark. Ha kul och försök att inte skrika av frustration.

Steg 2: Basen

För att göra min bas började jag med den lilla vagga som jag hittade inuti påskäggslådan jag fick några veckor tillbaka. Jag vände helt enkelt ut och in, klippte ner den till storlek så att den var 7 cm (2,8 tum) hög och målade den sedan svart. Du kanske inte har den här märkligt specifika artikeln till hands så jag gjorde en grov mall för dig att göra din egen ur kartong (se bild 2). När du har gjort det, skär du ett cirkulärt hål i den tunna änden av ovansidan med en diameter på 4 cm (1,6 "), mittpunkt cirka 3,5 cm (1,4") från toppen kant (bild 4). Skär sedan ett rektangulärt hål 7x2,5cm (2,8x0,1 ") centrerat 0,5cm (0,2") från underkanten. Ljusen går genom det cirkulära hålet och LCD -skärmen i det rektangulära.

Därefter behöver vi något för att hålla stjärnan på plats. Jag valde att inte lägga den direkt på hålet eftersom stjärnans form inte täcker hålet helt så vi skulle ha kunnat se kretsarna inuti basen, vilket är lite snuskigt utförande om du frågar mig. För att komma runt detta behöver du kupolen från toppen av en 500 ml vattenflaska (Gör snittet cirka 4 cm från toppen, bild 6) och måla den svart (bild 8). Jag lämnade ett litet fönster i mitt så att jag fortfarande kunde se stjärnan. Jag trodde att det skulle se snyggare ut än om botten bara försvann i avgrunden. Jag fann att den svarta färgen inte fastnade för bra i flaskan så jag belagde den med primer (bild 7) innan jag lade till färgen. Tyvärr använde jag en oljebaserad primer och resultatet var ungefär lika smidigt som tidigare. Använd inte en oljebaserad primer.

Efter målningen gjorde jag ett litet rör av papper och färgade det i svart. Den limmades sedan i flaskhalsen som visas på bild 9 med varmt lim. Syftet med detta är att kamouflera trådarna när de går genom hålet och in i stjärnan, så röret måste vara precis tillräckligt högt för att dölja alla exponerade ledningar, men inte tillräckligt hög för att förskjuta stjärnan när vi vilar den inuti flaskans topp (för höjden jag klippte min flaska var den 3,5 cm / 1,4 ). Du behöver inte röret om du inte har lämnat ett fönster i flaskan.

Det sista steget var att fästa stödet i sitt hål i basen. Applicera det heta limet på lådans undersida för att undvika att se den fula röran (bild 10).

När du är klar med att montera basen, använd en skärpa för alla platser som färgen inte nådde. Överdriv inte skärpan, det ger en blankare finish än färg och detta kommer att visas i stora mängder. Några prickar här och där är dock bra.

Steg 3: Koden

Bifogad nedan bör du hitta koden för elektroniken. Ladda bara ner den och installera den på din Arduino. Om du inte har Arduino IDE kan du ladda ner den officiella versionen här. Välj bara den version som passar din enhet och ditt operativsystem bäst (jag använder version 1.8.12 för Windows 7 och senare).

Innan du laddar upp programmet till din tavla måste du också ha LiquidCrystal -biblioteket. Om du inte redan har det här biblioteket till hands har jag bifogat en länk till det jag använde nedan. Ladda bara ner.zip -filen och lägg den i samma mapp som arduino -skissen. Det finns ingen anledning att packa upp den. Om programmet inte körs här är den officiella arduino -guiden för att installera och köra bibliotek.

LCD -bibliotek. (Jag skapade inte det här biblioteket, men det fungerar bra med projektet. Gå bara till länken och ladda ner version 1.0.7 från avsnittet Nedladdningar. Full kredit går till bibliotekets författare, inte jag).

Steg 4: Kretsloppet

Den första bilden är projektets kretsschema. En sak du bör lägga märke till är att lysdioderna är fästa vid trådändarna för att ansluta dem till brödbrädan medan de är inne i stjärnan. Du bör använda M-F-trådarna för detta och även för LCD-skärmen. Men som du kanske kan se på den andra bilden hade jag inte tillräckligt med M-F-ledningar till hands för alla anslutningar, så jag improviserade med eltejp och blu-tack. Jag använde eltejp för att hålla ledningarna vid LED-benen (bild 3) och jag använde blu-tack för att hålla trådarna mot LCD-stiften när de fortsatte att falla av, förmodligen för att stiften var för små för att tejpen skulle hålla fast bra tillräckligt för att klara trådarnas vikt. Du bör använda M-F-ledningar, det är mycket mindre påfrestande. Färgkodar också trådarna, det leder till mycket mindre förvirring.

Som kan ses i den andra bilden använde jag ett 9v batteri för att driva kortet eftersom det hade varit ett besvär att driva det via datorkabeln.

Potentiometern var inställd på ungefär halvvägs till max (~ 5 kΩ), vilket gav en bra kontrastnivå för skärmen.

Steg 5: Slutsamlingen