Estudo de poeira do Arduino: 8 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Como seria viver em Marte? O ar é respirável? É seguro? Quanta poeira existe? Qual a frequência das tempestades? Já se perguntou a resposta a qualquer uma dessas perguntas?

Etapa 1: Introdução

Nossos nomes são Christian, Brianna e Emma. Cobrimos muitos tópicos durante nosso tempo em nossas aulas de física. Aprendemos sobre eletricidade, diferentes tipos de forças, foguetes, robótica, programação, movimento e muito mais.

Nosso objetivo com este projeto é criar um CubeSat funcional, ou um satélite miniaturizado para pesquisas espaciais, que contenha um sensor de poeira programado, a fim de aprender mais sobre os padrões de tempestade de poeira em Marte.

Este CubeSat deve ser capaz de resistir à atmosfera de Marte. Para testar sua durabilidade, ele passou por um teste de agitação para ter certeza de que o CubeSat é forte o suficiente.

Nossa principal restrição para este projeto foram os requisitos de tamanho do CubeSat. Temos muitas peças e fios, e foi difícil encaixá-los todos dentro. Outra restrição que tínhamos era o tempo. Muitos componentes foram incorporados, como construção do CubeSat, programação e codificação. Continue lendo nosso Instructable para aprender mais!

Etapa 2: Materiais

Para Arduino e programação:

1. Sensor de poeira

2. Arduino Uno

3. Cabo HDMI

4. 2 fios

5. Pins

6. Computador para programação

7. Cartão SD

8. Titular do cartão SD

9. Leitor de cartão SD

10. Bateria

11. Cabo da bateria

12. Tábua de pão *

13. Capacitor de 470uF *

Para CubeSat:

12. Palitos de picolé (pelo menos 120)

13. Pistola de cola quente

14. Velcro

15. Ferramenta Dremel

16. Lixa

Para teste:

17. Toalhas de papel

18. Filtros de café

20. Quebra-vidro grande

21. Luvas / Mitenes de Forno

22. Isqueiro / fósforos

Etapa 3: Ferramentas necessárias e usadas e práticas de segurança

- A primeira ferramenta que usamos foi uma pistola de cola quente. Ele foi usado para colar nossos palitos de picolé durante a construção de nosso CubeSat. Tenha muito cuidado para não sujar as mãos nem tocar no bico da pistola, pois estará muito quente.

- Também usamos alicate para fazer um furo no CubeSat, para que o sensor de poeira pudesse coletar dados. Esta ferramenta funcionou bem com os palitos de picolé e era fácil de usar. Ao usar esta ferramenta, tenha cuidado para não prender o dedo ou aparar algo que você não deseja.

- Outra ferramenta que usamos foi a lixa. Depois de fazer o furo no CubeSat, foi essencial alisar as arestas vivas. Esta ferramenta não requer nenhuma precaução especial de segurança, mas provavelmente criará um pouco de confusão para você limpar.

- Também usamos uma ferramenta Dremel. Nós o usamos para lixar rapidamente os cantos largos do CubeSat. O uso desta ferramenta requer extremo cuidado e é essencial que você use proteção para os olhos. Além disso, ele fará uma bagunça de poeira e pequenos pedaços, então certifique-se de limpar seu espaço de trabalho!

- A última ferramenta que usamos foi um isqueiro. Nós o usamos para colocar fogo em filtros de café e toalhas de papel, para criar poeira e fumaça para o nosso Arduino sentir. Ao usar esta ferramenta, prenda o cabelo para trás, evite usar roupas largas e use proteção para os olhos. Certifique-se de sempre ficar de olho na chama para garantir que ela permaneça contida. Além disso, seria inteligente ter supervisão de um adulto ou professor!

Etapa 4: como construir um CubeSat

São necessários cerca de 120 palitos de picolé para construir o Cubesat. O vídeo acima demonstra como empilhamos os palitos uns sobre os outros, colando cada palito com cola quente para garantir que não quebrem.

O cubo tem uma prateleira e um tampo. A prateleira e o topo são apenas seis palitos de picolé colados a quente.

Na parte inferior, a bateria e o cartão SD são inseridos com Velcro. Na parte superior da prateleira, a placa de ensaio é presa por Velcro e o Arduino fica em cima da placa de ensaio.

Para o sensor de poeira, use os cortadores de fio para fazer um orifício na lateral do Cubesat para o sensor de poeira se encaixar. Usamos fita adesiva para segurar o sensor de poeira no lugar.

Por último, use Velcro para prender a tampa no Cubesat.

Você pode ver nosso esboço de design final acima.

Etapa 5: como conectar um Arduino e um sensor de poeira

1. Para conectar o coletor de poeira e o arduino
2. Pegue um fio e conecte-o ao pino terra (GND) pelo pino 5v.
3. Agora pegue a outra extremidade desse fio e conecte-o ao fio PRETO do sensor de poeira
4. Pegue o outro fio e conecte-o ao pino de 5v
5. Agora pegue a outra extremidade do fio e conecte-a ao fio VERMELHO do sensor de poeira
6. Em seguida, pegue as canetas e coloque-as nos pinos digitais: GND, 13, 12, ~ 11, ~ 10, ~ 9, 8
7. Conecte o fio AZUL no pino 13
8. Em seguida, conecte o fio AMARELO no pino 8

Código para o sensor de poeira (código de

fonte

Etapa 6: como tornar o Arduino e o sensor de poeira portáteis

Para nosso projeto, precisávamos de uma maneira de coletar dados quando nosso cubo se assentava e o sensor de poeira quando em movimento. Decidimos que um cartão SD resolveria o problema. Aqui está a fiação e o código do cartão SD.

Como conectar um cartão SD, se necessário (* observe que a coloração dos fios mudou na foto e os pinos extras não são necessários)

1. O fio azul no sensor de poeira vai para qualquer lugar na tábua de pão
2. O fio vermelho no leitor de cartão SD (VCC) vai para qualquer lugar na mesma linha que o fio azul na placa de pão
3. agora pegue um fio extra (fio branco na foto), conecte-o na mesma linha dos fios azul e vermelho e a outra extremidade do fio se conecte ao GND no Arduino
4. O fio laranja no sensor de poeira se conecta ao A5
5. O fio verde se conecta ao pino digital 7
6. O fio roxo no cartão SD (CS) se conecta ao pino digital 4
7. O fio preto no cartão SD (MOSI) se conecta ao pino digital 11
8. O fio laranja no cartão SD (MISO) se conecta ao pino digital 12
9. O fio azul no cartão SD (SCK) se conecta ao pino digital 13
10. O fio amarelo no cartão SD (GND) se conecta a um pino de aterramento (GND)
11. Coloque o capacitor na placa do pão
12. O fio vermelho no sensor de poeira se conecta à placa de pão na mesma linha que a perna curta do capacitor.
13. Finalmente pegue um fio extra (vermelho na foto) e conecte uma extremidade na mesma linha que a perna longa do capacitor e a outra extremidade do fio vai para 5v.

Código para o cartão SD e sensor de poeira

Etapa 7: Resultados e lições aprendidas

* Cubesat foi avaliado e verificado pela Sra. Wingfield (professora)

Demensões e Missa

Massa: 2,91kg. Largura: 110 mm. em cada lado

Comprimento: 106 mm. em cada lado

Testes preliminares:

Teste de Voo - Completo

Durante este teste, o Cubesat permaneceu intacto

O Sensor enfrentou nosso "Marte" na metade do tempo e para os lados na outra metade.

Testes de vibração - completos

Fizemos esses testes de vibração para estabelecer a confiança de que o satélite pode suportar o ambiente de lançamento e ainda ser capaz de funcionar depois.

Resultados de testes de vibração

0,12 segundos por agitação

Período - 2,13 segundos por ciclo

Todos os conectores elétricos permaneceram conectados e protegidos. O cubo não conseguiu caber na caixa, então usamos fita adesiva para prendê-lo. A ferramenta dérmica e a lixa foram usadas para lixar as laterais do Cubesat para caber na caixa e resolver o problema.

Resultados finais do voo

Frequência- 0,47 ciclos por segundo

Velocidade - 3,39 metros por segundo

Aceleração- 9,99 m / s ^ 2

Força centrípeta - 29,07 kg / s ^ 2

Comprimento da corda - 1,26 m.

Aprendemos que o sensor de poeira captava a fumaça produzida pelo fogo e nos fornecia os melhores dados. Também aprendemos como resolver problemas

Ao longo deste projeto, todos nós aprendemos muitas lições valiosas. As lições da vida real que aprendemos foram trabalhar com tudo, mesmo que seja difícil de fazer. Trabalhamos com um cubo e um sensor de poeira. O mais fácil dos dois era o cubo, projetando e construindo em alguns dias. O cubo tinha um design muito bom usado para conter todos os nossos sensores. O sensor de poeira e o Arduino eram muito difíceis de calcular. No início, o código não estava funcionando, no entanto, enquanto o fizemos funcionar, a fiação acabou ficando incorreta. Alguns professores vieram em nosso socorro para nos ajudar a encontrar nossos dados. Com o aprendizado de lições de vida, também descobrimos coisas novas sobre cubos-gatos e sensores. Antes, não sabíamos o que era um cubeat, nem sabíamos como funcionavam os sensores e a fiação. Ao longo desse projeto, Brianna se tornou uma especialista em fiação e codificação, enquanto Emma e Christian se tornaram prédios incríveis enquanto aprendiam novas informações sobre codificação e fiação. Ao todo, aprendemos muitas coisas novas e nos divertimos fazendo isso. Obrigado à Sra. Wingfield por projetar este projeto para nós e por ser uma professora que realmente ama ensinar e se divertir com seus alunos.

Etapa 8: Dados do sensor de poeira

O gráfico à direita são os dados que o sensor de poeira recebeu. A foto à esquerda é a aparência que o gráfico deveria ter.

O sensor estava tendo problemas para coletar grandes dados.

Se alguém tiver mais conhecimento sobre o sensor de poeira e como obter os dados adequados, comente sobre este intestrutível.