Un modèle précis d'une étoile variable céphéide : 5 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

L'espace est grand. Très grand. Astronomiquement, pourrait-on même dire. Cela n'a aucune incidence sur ce projet, je voulais juste utiliser le jeu de mots.

Il n'est pas surprenant qu'il y ait beaucoup d'étoiles dans le ciel nocturne. Cela peut cependant surprendre certains qui sont nouveaux dans les domaines de l'astrophysique ou de l'astronomie d'apprendre qu'il existe de nombreux types d'étoiles. Un type particulier est appelé étoile variable céphéide et ceux-ci sont à la fois beaux, intéressants et utiles. En un coup d'œil, les Céphéides ressemblent à n'importe quelle autre étoile, mais si vous observez une Céphéide pendant quelques nuits d'affilée, vous remarquerez qu'elle semble pulser, sa luminosité changeant pour devenir plus faible puis plus brillante au cours de quelques jours. Observez assez longtemps et vous remarquerez que ces « périodes de pulsation » ne changent pas. C'est ce qui rend les Céphéides uniques et utiles - il s'avère que leur période de pulsation est directement liée à leur taille, donc si nous comptons le temps qu'il faut à l'étoile pour passer de brillante à faible et vice-versa, nous pouvons dire quelle est sa taille. Nous pouvons ensuite l'utiliser pour trouver plus d'informations sur l'étoile, comme sa distance, sa luminosité réelle (luminosité), etc. C'est à peu près tout ce que vous devez savoir pour comprendre ce qui se passe avec ce projet, mais si vous êtes intéressé en vous penchant davantage, allez consulter cette page Wikipedia sur les Céphéides.

Aussi, juste pour le plaisir, pouvez-vous savoir quelle Céphéide je modélise dans ce projet ? (L'indice est dans l'image ci-dessus et la réponse est dans la dernière section)

Fournitures

-Papier (18x54cm ou 7.1x21,3 )

- Arduino UNO et son câble

- LED blanche x3

- 220 Ω résistances x3

- Un écran LCD 2x16 segments

- Un potentiomètre 10 kΩ

- Une planche à pain sans soudure

- Fils de planche à pain M-M x12

- Fils de planche à pain M-F x18

- Une pile 9v et un connecteur d'alimentation

- Du carton

- Une bouteille en plastique de 500 ml

- Peinture noire et Sharpie

- Ruban de masquage

- Superglue et colle chaude (le pistolet à colle sera également nécessaire ici)

- Ciseaux

Étape 1: L'étoile

Le premier problème à résoudre était l'étoile elle-même: comment faire un objet à peu près sphérique qui soit à la fois esthétique et laisse passer la lumière ? J'ai décidé que l'origami ferait l'affaire et j'ai donc cherché en ligne des sphères d'origami. J'en ai trouvé pas mal, mais ils étaient soit extrêmement difficiles, soit faussement annoncés (sérieusement, la quantité de "sphères" cuboïdes que j'ai trouvées sur Google était troublante). Cependant, après un certain temps, j'en ai trouvé un qui me plaisait et qui était relativement simple à réaliser après quelques séances d'entraînement. Les instructions sont les suivantes, et il y a un modèle pour le pliage dans les images ci-dessus.

1. Pliez votre papier en 24 bandes égales. Je recommanderais de le diviser en 3 puis de plier chaque section en deux. Continuez à diviser par deux jusqu'à ce qu'il y ait 24 sections rectangulaires au total. Les plis doivent former de petites vallées dans le papier. (Voir les lignes rouges sur l'image 2).

2. Retournez le papier et faites une marque dans le coin supérieur droit du papier. Comptez ensuite 4 plis et faites une autre marque au bas du quatrième pli. Faites un pli en diagonale entre ces deux marques. Déplacez ensuite les marques sur deux plis droits et faites-y un autre pli en diagonale. Continuez ainsi jusqu'à ce que vous ayez atteint la fin du papier. (Voir les lignes vertes dans la deuxième image).

3. Après avoir atteint la fin du papier, faites les mêmes plis mais en biais dans le sens opposé. (c'est-à-dire commencez dans le coin supérieur gauche et répétez les plis diagonaux de l'étape 2 dans le sens opposé). Voir les lignes bleues dans la deuxième image ci-dessus.

4. Trouvez le centre du bord droit et marquez-le. Faites ensuite un pli en diagonale vers le bas du pli droit sur deux plis. Faites ensuite un autre pli du haut de ce pli droit jusqu'au milieu du bord. Répétez cette opération pour le bord gauche, encore une fois en haut et en bas du pli droit sur deux plis. (Voir les lignes brunes dans la deuxième image pour des conseils).

5. Enfin, vous devrez plier le papier pour faire la sphère. Je recommande de passer en revue chaque pli que vous avez fait pour vous assurer qu'ils sont tous bien définis. En regardant la dernière image pour vous guider, pliez le papier de sorte que les faces des triangles étiquetés A touchent les faces des triangles B. Après la toute première série de plis, le bord court doit se courber en demi-cercle et lorsque vous avez tout plié, le résultat doit se dérouler pour prendre la forme du pont de l'image 4.

6. Pour aller du pont à la sphère, connectez les extrémités du pont. J'ai fait cela en plaçant les faces des premiers diamants de chaque extrémité les unes sur les autres et en les collant ensemble. Maintenez les deux faces ensemble et mettez quelques gouttes de superglue entre elles pour les maintenir en place. Enfin, fixez tous les points au sommet de l'étoile en plaçant une goutte de superglue sur la pointe de l'étoile. Je recommanderais la superglue pour cela, car vous n'aurez pas à maintenir le papier ensemble pendant des siècles pendant que la colle sèche lentement et que vous commencez à remettre en question vos choix de vie. Le point inférieur est l'endroit où les fils entrent, alors laissez-le ouvert.

J'ai trouvé que la création de l'étoile était la partie la plus complexe de ce projet, mais ce n'était pas si mal une fois que j'ai compris comment plier le papier ensemble. J'évaluerais personnellement cette balle à une difficulté de 3 feuilles de papier. Amusez-vous et essayez de ne pas crier de frustration.

Étape 2: la base

Pour faire ma base, j'ai commencé avec le petit berceau que j'ai trouvé à l'intérieur de la boîte à œufs de Pâques que j'ai reçue il y a quelques semaines. Je l'ai simplement retourné, coupé à la taille voulue pour qu'il mesure 7 cm (2,8") de haut, puis je l'ai peint en noir. Vous n'avez peut-être pas cet article étrangement spécifique à portée de main, j'ai donc créé un modèle approximatif pour que vous puissiez le créer vous-même. en carton (voir image 2). Une fois que vous l'avez fait, découpez un trou circulaire dans l'extrémité mince de la face supérieure d'un diamètre de 4 cm (1,6"), point central à environ 3,5 cm (1,4") du haut (Image 4) Ensuite, découpez un trou rectangulaire de 7x2,5 cm (2,8x0,1") centré à 0,5 cm (0,2") du bord inférieur. Les lumières passeront par le trou circulaire et l'écran LCD dans le rectangle.

Ensuite, nous avons besoin de quelque chose pour maintenir l'étoile en place. J'ai choisi de ne pas le mettre directement sur le trou car la forme de l'étoile ne recouvre pas complètement le trou, nous aurions donc pu voir les circuits à l'intérieur de la base, ce qui est un peu de mauvaise qualité si vous me le demandez. Pour contourner ce problème, vous aurez besoin du dôme du haut d'une bouteille d'eau de 500 ml (faites la coupe à environ 4 cm du haut, image 6) et peignez-le en noir (image 8). J'ai laissé une petite fenêtre dans la mienne pour que je puisse encore voir la base de l'étoile. Je pensais que ce serait plus joli que si le fond disparaissait dans l'abîme. J'ai trouvé que la peinture noire ne collait pas trop à la bouteille alors je l'ai enduite d'apprêt (Image 7) avant d'ajouter la couleur. Malheureusement, j'ai utilisé un apprêt à base d'huile et le résultat était à peu près aussi lisse qu'avant. N'utilisez pas d'apprêt à base d'huile.

Après avoir peint, j'ai fait un petit tube de papier et je l'ai coloré en noir. Il a ensuite été collé dans le goulot de la bouteille comme le montre l'image 9 avec de la colle chaude. Le but de ceci est de camoufler les fils lorsqu'ils traversent le trou et dans l'étoile, donc le tube doit être juste assez grand pour cacher tout le câblage exposé, mais pas assez grand pour déplacer l'étoile lorsque nous la posons à l'intérieur du bouchon de bouteille (pour la hauteur que j'ai coupée ma bouteille c'était 3.5cm / 1.4 ). Vous n'avez pas besoin du tube si vous n'avez pas laissé de fenêtre dans votre bouteille.

La dernière étape consistait à fixer le support dans son trou dans la base. Appliquez de la colle chaude sur le dessous de la boîte pour éviter de voir le désordre inesthétique (Image 10).

Une fois que vous avez fini d'assembler la base, utilisez un sharpie pour tous les endroits que la peinture n'a pas atteints. N'en faites pas trop, cependant, il donne une finition plus brillante que la peinture et cela se verra en grande quantité. Quelques points ici et là, c'est bien cependant.

Étape 3: Le code

Ci-dessous, vous devriez trouver le code de l'électronique. Téléchargez-le simplement et installez-le sur votre Arduino. Si vous n'avez pas l'IDE Arduino, vous pouvez télécharger la version officielle ici. Choisissez simplement la version qui convient le mieux à votre appareil et à votre système d'exploitation (j'utilise la version 1.8.12 pour Windows 7 et versions ultérieures).

Avant de télécharger le programme sur votre carte, vous devez également disposer de la bibliothèque LiquidCrystal. Si vous n'avez pas encore cette bibliothèque sous la main, j'ai joint un lien vers celui que j'ai utilisé ci-dessous. Téléchargez simplement le fichier.zip et placez-le dans le même dossier que le croquis arduino. Il n'est pas nécessaire de le décompresser. Si le programme ne s'exécute pas, voici le guide officiel arduino pour l'installation et l'exécution des bibliothèques.

Bibliothèque LCD. (Je n'ai pas créé cette bibliothèque, mais elle fonctionne bien avec le projet. Allez simplement sur le lien et téléchargez la version 1.0.7 à partir de la section Téléchargements. Le crédit revient à l'auteur de la bibliothèque, pas à moi).

Étape 4: le circuit

La première image est le schéma de circuit du projet. Une chose que vous devriez remarquer est que les LED sont attachées aux extrémités des fils afin de les connecter à la maquette à l'intérieur de l'étoile. Vous devez utiliser les fils M-F pour cela et aussi pour l'écran LCD. Cependant, comme vous pourrez peut-être le voir sur la deuxième image, je n'avais pas assez de fils M-F à portée de main pour toutes les connexions, j'ai donc improvisé avec du ruban isolant et du blu-tack. J'ai utilisé du ruban électrique pour maintenir les fils sur les pieds LED (Image 3) et j'ai utilisé du blu-tack pour maintenir les fils sur les broches de l'écran LCD alors qu'ils continuaient de tomber, probablement parce que les broches étaient trop petites pour que le ruban adhère bien assez pour supporter le poids des fils. Vous devriez utiliser des fils M-F, c'est beaucoup moins stressant. De plus, codez la couleur des fils, cela entraîne beaucoup moins de confusion.

Comme on peut le voir sur la deuxième image, j'ai utilisé une pile 9v pour alimenter la carte car cela aurait été compliqué de l'alimenter via le câble de l'ordinateur.

Le potentiomètre était réglé environ à mi-chemin de son maximum (~5 kΩ), ce qui offrait un bon niveau de contraste pour l'écran.

Étape 5: L'assemblage final