Arduino Dust Study: 8 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Hur skulle det vara att bo på Mars? Är luften andningsbar? Är det säkert? Hur mycket damm finns det? Hur ofta är stormarna? Har du någonsin undrat svaret på någon av dessa frågor?

Steg 1: Introduktion

Vi heter Christian, Brianna och Emma. Vi har täckt många ämnen under vår tid i vår fysikklass. Vi har lärt oss om el, olika typer av krafter, raketer, robotik, programmering, rörelse och mycket mer.

Vårt mål för detta projekt är att skapa en funktionell CubeSat, eller en miniatyriserad satellit för rymdforskning, som innehåller en programmerad dammsensor, för att lära sig mer om dammstormönstren på Mars.

Denna CubeSat måste klara Mars atmosfär. För att testa dess hållbarhet genomgick det ett skakprov för att se till att CubeSat är tillräckligt stark.

Vår främsta begränsning för detta projekt var storlekskraven för CubeSat. Vi har massor av bitar och trådar, och det var svårt att montera dem alla inuti. En annan begränsning vi hade var tiden. Vi hade många komponenter införlivade, till exempel att bygga CubeSat, programmering och kodning. Fortsätt läsa vår instruktionsbok för att lära dig mer!

Steg 2: Material

För Arduino och programmering:

1. Dammsensor

2. Arduino Uno

3. HDMI-sladd

4. 2 trådar

5. Pins

6. Dator för programmering

7. SD -kort

8. SD -korthållare

9. SD-kortläsare

10. Batteri

11. Batterikabel

12. Brödbräda*

13. Kondensator på 470uF*

För CubeSat:

12. Popsicle -pinnar (minst 120)

13. Hotlimpistol

14. Kardborre

15. Dremel Tool

16. Sandpapper

För provning:

17. Pappershanddukar

18. Kaffefilter

20. Stor glasbrytare

21. Handskar / ugnsvantar

22. Tändare / Matcher

Steg 3: Verktyg som behövs och används och säkerhetsmetoder

- Det första verktyget vi använde var en varm limpistol. Den användes för att fästa våra popsicle -pinnar ihop medan vi byggde vår CubeSat. Var mycket försiktig så att du inte får något lim på händerna eller vidrör munstycket på pistolen, eftersom det blir väldigt varmt.

- Vi använde också trådskärare för att klippa ett hål i CubeSat, så att dammsensorn kunde samla in data. Detta verktyg fungerade bra med popsicle -pinnar och var lätt att använda. När du använder det här verktyget, var försiktig så att du inte klämmer fingret eller på annat sätt trimmar något du inte menar.

- Ett annat verktyg vi använde var sandpapper. Efter att ha klippt hålet i CubeSat var det viktigt att vi slätade ut de vassa kanterna. Det här verktyget kräver inga speciella säkerhetsåtgärder, men det kommer sannolikt att skapa lite röra för dig att städa upp.

- Vi använde också ett Dremel -verktyg. Vi använde den för att snabbt slipa av de breda hörnen på CubeSat. Att använda detta verktyg kräver stor försiktighet, och det är viktigt att du bär ögonskydd. Det kommer också att göra en röra av damm och små bitar, så se till att du städar din arbetsyta!

- Det sista verktyget vi använde var en tändare. Vi använde det för att tända kaffefilter och pappershanddukar i eld, för att skapa damm och rök för vår Arduino att känna. När du använder detta verktyg, se till att binda tillbaka håret, undvik att bära lösa kläder och bära ögonskydd. Se till att alltid hålla ett öga på lågan för att säkerställa att den förblir innesluten. Det skulle också vara smart att ha vuxen- eller lärarhandledning!

Steg 4: Hur man bygger en CubeSat

Cirka 120 Popsicle -pinnar behövs för att bygga Cubesat. Videon ovan visar hur vi staplade pinnarna ovanpå varandra och limde varje pinne för att se till att de inte går sönder.

Cubesat har 1 hylla och en topp. Hyllan och toppen är bara sex popsicle -pinnar som är varmt limmade ihop.

I botten är batteriet och SD -kortet kardborreband. På toppen av hyllan hålls brödbrädan i kardborrebandet och Arduino sitter ovanpå brödbrädet.

För dammsensorn, använd trådskärarna för att skära ett hål i sidan av Cubesat för att dammsensorn ska passa in. Vi använde lite tejp för att hålla dammsensorn på plats.

Slutligen använd kardborreband för att fästa toppen på Cubesat.

Du kan se vår sista designskiss ovan.

Steg 5: Hur man ansluter en Arduino- och dammsensor

1. Att köra dammuppsamlare och arduino
2. Ta en kabel och anslut den till jordstiftet (GND) med 5v -stiftet.
3. Ta nu den andra änden av den kabeln och anslut den till den SVARTA kabeln på dammsensorn
4. Ta den andra ledningen och anslut den till 5V -stiftet
5. Ta nu den andra änden av tråden och anslut den till den RÖDA tråden på dammsensorn
6. Ta sedan pennorna och lägg dem i de digitala stiften: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. Anslut den BLÅ kabeln till stiftet vid 13
8. Anslut sedan GUL kabel till stiftet vid 8

Kod för dammsensorn (kod från

källa

Steg 6: Hur man gör Arduino- och dammsensorn bärbar

För vårt projekt behövde vi ett sätt att samla in data när vår kubesats och dammsensor var i rörelse. Vi bestämde att ett SD -kort skulle göra susen. Här är SD -kortets kablar och kod.

Hur man ansluter ett SD -kort vid behov (*observera att trådarnas färg ändrades på fotot och de extra stiften behövs inte)

1. Den blå tråden i dammsensorn går till valfri plats på brödbrädet
2. Den röda tråden på SD -kortläsaren (VCC) går vilken plats som helst på samma rad som den blå tråden på brödbrädet
3. ta nu en extra tråd (vit ledning på bilden), anslut den till samma rad som de blå och röda trådarna och den andra änden av kabelkontakten i GND på Arduino
4. Den orangea tråden på dammsensorn ansluts till A5
5. Den gröna tråden fästs på digital stift 7
6. Den lilla kabeln på SD -kortet (CS) fästs på digitalpin 4
7. Den svarta ledningen på SD -kortet (MOSI) ansluts till den digitala stift 11
8. Den orangea ledningen på SD -kortet (MISO) fästs på digital stift 12
9. Den blå kabeln på SD -kortet (SCK) fästs på digital stift 13
10. Den gula ledningen på SD -kortet (GND) fästs på en jordstift (GND)
11. Sätt kondensatorn i brödbrädet
12. Den röda tråden på dammsensorn fäster på brödbrädet i samma rad som kondensatorns korta ben.
13. Ta slutligen en extra tråd (röd på bilden) och anslut ena änden i samma rad som kondensatorns långa ben och den andra änden av tråden går till 5v.

Kod för SD -kort och dammsensor

Steg 7: Resultat och lärdomar

*Cubesat utvärderades och avmarkerades av fru Wingfield (lärare)

Demenser och mässa

Vikt: 2,91 kg. Bredd: 110 mm. på varje sida

Längd: 106 mm. på varje sida

Preliminära tester:

Flygtest- klart

Under detta test förblev Cubesat i takt

Sensorn mötte vår "Mars" för halva tiden och sidor den andra halvan av tiden.

Vibrationstester - Slutförda

Vi gjorde dessa vibrationstester för att skapa förtroende för att satelliten tål lanseringsmiljön och fortfarande kan fungera efter.

Resultat av vibrationstester

.12 sekunder per skakning

Period- 2,13 sekunder per cykel

Alla elektriska kontakter förblev anslutna och säkrade. Cubesat kunde inte passa in i lådan, så vi använde tejp för att fästa kubesaten. Dermalverktyget och sandpappret användes för att slipa ner Cubesats sidor för att passa i lådan och det löste problemet.

Slutliga flygresultat

Frekvens- 0,47 cykler per sekund

Hastighet- 3,39 meter per sekund

Acceleration- 9,99 m/s ^2

Centripetal Force- 29,07 kg/s ^2

Strängens längd- 1,26 m.

Vi fick veta att dammsensorn tog upp rök från eld och gav oss de bästa uppgifterna. Vi lärde oss också hur man löser problem

Under det här projektet har vi alla lärt oss många värdefulla lärdomar. De verkliga lärdomarna vi lärde oss var att arbeta igenom allt, även om det blir svårt att göra. Vi arbetade med en cubesat och en dammsensor. Det enklaste av de två var kubesatan, att designa och bygga den på ett par dagar. Cubesat var en riktigt bra design som används för att hålla alla våra sensorer. Dammsensorn och Arduino var mycket svåra att beräkna. Till en början fungerade inte koden, men medan vi fick koden fungerade kablarna att vara felaktiga. Ett par lärare kom till vår räddning för att hjälpa dem båda för att hjälpa oss att hitta våra data. Med lärdomar från livet fick vi också reda på nya saker om cubesats och sensorer. Innan visste vi inte vad en kubesats var, inte heller visste vi hur sensorer och ledningar fungerade. Under hela detta projekt blev Brianna expert på kabeldragning och kodning, medan Emma och Christian blev fantastiska byggnader samtidigt som de också lärde sig ny information om kodning och kabeldragning. Sammantaget lärde vi oss så många nya saker och hade roligt när vi gjorde det. Tack till fru Wingfield för att du utformade det här projektet för oss att göra och att vara en lärare som verkligen älskar att undervisa och ha kul med sina elever.

Steg 8: Dammsensordata

Diagrammet till höger är data som dammsensorn fick. Bilden till vänster är hur grafen borde ha sett ut.

Sensorn hade problem med att samla in bra data.

Om någon har mer kunskap om dammsensorn och hur man får rätt data, vänligen kommentera denna intructible.