Étude de la poussière Arduino : 8 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Comment serait-ce de vivre sur Mars ? L'air est-il respirable ? Est-ce sûr? Combien de poussière y a-t-il ? Quelle est la fréquence des orages ? Vous êtes-vous déjà demandé la réponse à l'une de ces questions ?

Étape 1: Présentation

Nos noms sont Christian, Brianna et Emma. Nous avons couvert de nombreux sujets pendant notre temps dans notre classe de physique. Nous avons appris sur l'électricité, les différents types de forces, les fusées, la robotique, la programmation, le mouvement et bien plus encore.

Notre objectif pour ce projet est de créer un CubeSat fonctionnel, ou un satellite miniaturisé pour la recherche spatiale, qui contient un capteur de poussière programmé, afin d'en savoir plus sur les modèles de tempête de poussière sur Mars.

Ce CubeSat doit pouvoir résister à l'atmosphère de Mars. Pour tester sa durabilité, il a subi un test de secousse pour s'assurer que le CubeSat est suffisamment solide.

Notre principale contrainte pour ce projet était les exigences de taille du CubeSat. Nous avons beaucoup de pièces et de fils, et il était difficile de tous les mettre à l'intérieur. Une autre contrainte que nous avions était le temps. Nous avons intégré de nombreux composants, tels que la construction du CubeSat, la programmation et le codage. Continuez à lire notre Instructable pour en savoir plus !

Étape 2: Matériaux

Pour Arduino et programmation:

1. Capteur de poussière

2. Arduino Uno

3. Cordon HDMI

4. 2 fils

5. Épingles

6. Ordinateur pour la programmation

7. Carte SD

8. Titulaire de la carte SD

9. Lecteur de carte SD

10. Batterie

11. Câble de batterie

12. Planche à pain*

13. Condensateur de 470uF*

Pour CubeSat:

12. Bâtonnets de Popsicle (au moins 120)

13. Pistolet à colle chaude

14. Velcro

15. Outil Dremel

16. Papier de verre

Pour tester:

17. Serviettes en papier

18. Filtres à café

20. Grand brise-verre

21. Gants / Mitaines de four

22. Briquet / Allumettes

Étape 3: Outils nécessaires et utilisés et pratiques de sécurité

- Le premier outil que nous avons utilisé était un pistolet à colle chaude. Il a été utilisé pour coller nos bâtons de popsicle ensemble lors de la construction de notre CubeSat. Faites très attention à ne pas mettre de colle sur vos mains ou toucher la buse du pistolet, car elle sera très chaude.

- Nous avons également utilisé des pinces coupantes pour percer un trou dans le CubeSat, afin que le capteur de poussière puisse collecter des données. Cet outil fonctionnait bien avec les bâtons de popsicle et était facile à utiliser. Lorsque vous utilisez cet outil, veillez à ne pas vous pincer le doigt ou à ne pas couper quelque chose que vous n'avez pas l'intention de faire.

- Un autre outil que nous avons utilisé était du papier de verre. Après avoir découpé le trou dans le CubeSat, il était essentiel de lisser les arêtes vives. Cet outil ne nécessite aucune précaution de sécurité particulière, mais créera probablement un peu de désordre à nettoyer.

- Nous avons également utilisé un outil Dremel. Nous l'avons utilisé pour poncer rapidement les coins larges du CubeSat. L'utilisation de cet outil nécessite une extrême prudence, et il est essentiel que vous portiez des lunettes de protection. De plus, cela fera un gâchis de poussière et de petits morceaux, alors assurez-vous de nettoyer votre espace de travail !

- Le dernier outil que nous avons utilisé était un briquet. Nous l'avons utilisé pour allumer des filtres à café et des serviettes en papier, pour créer de la poussière et de la fumée que notre Arduino peut détecter. Lorsque vous utilisez cet outil, assurez-vous d'attacher les cheveux en arrière, évitez de porter des vêtements amples et portez des lunettes de protection. Assurez-vous de toujours garder un œil sur la flamme pour vous assurer qu'elle reste contenue. Aussi, il serait judicieux d'avoir la supervision d'un adulte ou d'un enseignant !

Étape 4: Comment construire un CubeSat

Environ 120 bâtonnets de Popsicle sont nécessaires pour construire le Cubesat. La vidéo ci-dessus montre comment nous avons empilé les bâtons les uns sur les autres en collant à chaud chaque bâton pour s'assurer qu'ils ne se cassent pas.

Le cubesat a 1 étagère et un dessus. L'étagère et le dessus ne sont que six bâtons de popsicle collés à chaud ensemble.

En bas, la batterie et la carte SD sont en Velcro. En haut de l'étagère, la planche à pain est maintenue par du Velcro et l'Arduino se trouve au-dessus de la planche à pain.

Pour le capteur de poussière, utilisez les pinces coupantes pour découper un trou sur le côté du Cubesat dans lequel le capteur de poussière pourra s'insérer. Nous avons utilisé du ruban adhésif pour maintenir le capteur de poussière en place.

Enfin, utilisez du Velcro pour fixer le Top sur le Cubesat.

Vous pouvez voir notre esquisse de conception finale ci-dessus.

Étape 5: Comment câbler un Arduino et un capteur de poussière

1. Pour câbler le dépoussiéreur et l'arduino
2. Prenez un fil et branchez-le dans la broche de terre (GND) par la broche 5v.
3. Maintenant, prenez l'autre extrémité de ce fil et branchez-le sur le fil NOIR du capteur de poussière
4. Prenez l'autre fil et branchez-le sur la broche 5v
5. Maintenant, prenez l'autre extrémité du fil et branchez-le sur le fil ROUGE du capteur de poussière
6. Ensuite, prenez les stylos et placez-les dans les broches numériques: GND, 13, 12, ~11, ~10, ~9, 8
7. Branchez le fil BLEU dans la broche à 13
8. Puis branchez le fil JAUNE dans la broche à 8

Code pour le capteur de poussière (code de

source

Étape 6: Comment rendre l'Arduino et le capteur de poussière portables

Pour notre projet, nous avions besoin d'un moyen de collecter des données lorsque nos cubesattraient et le capteur de poussière lorsqu'ils étaient en mouvement. Nous avons décidé qu'une carte SD ferait l'affaire. Voici le câblage et le code de la carte SD.

Comment câbler une carte SD si nécessaire (*notez que la coloration des fils a changé sur la photo et que les broches supplémentaires ne sont pas nécessaires)

1. Le fil bleu dans le capteur de poussière va à n'importe quel endroit sur la planche à pain
2. Le fil rouge sur le lecteur de carte SD (VCC) va n'importe où dans la même rangée que le fil bleu sur la planche à pain
3. prenez maintenant un fil supplémentaire (fil blanc sur la photo), branchez-le dans la même rangée que les fils bleu et rouge et l'autre extrémité du fil se branche sur GND sur l'Arduino
4. Le fil orange sur le capteur de poussière se fixe à A5
5. Le fil vert s'attache à la broche numérique 7
6. Le fil violet sur la carte SD (CS) s'attache à digitalpin 4
7. Le fil noir de la carte SD (MOSI) se fixe à la broche numérique 11
8. Le fil orange de la carte SD (MISO) se connecte à la broche numérique 12
9. Le fil bleu sur la carte SD (SCK) se connecte à la broche numérique 13
10. Le fil jaune de la carte SD (GND) se fixe à une broche de masse (GND)
11. Mettez le condensateur dans la planche à pain
12. Le fil rouge du capteur de poussière se fixe à la planche à pain dans la même rangée que la jambe courte du condensateur.
13. Enfin, prenez un fil supplémentaire (rouge sur la photo) et branchez une extrémité dans la même rangée que la longue jambe du condensateur et l'autre extrémité du fil passe à 5v.

Code pour la carte SD et le capteur de poussière

Étape 7: Résultats et leçons apprises

*Cubesat a été évalué et coché par Mme Wingfield (enseignante)

Dimensions et masse

Masse: 2,91 kg. Largeur: 110 mm. de chaque côté

Longueur: 106 mm. de chaque côté

Essais préliminaires:

Test en vol - Terminé

Pendant ce test le Cubesat est resté intact

Le capteur a fait face à notre "Mars" la moitié du temps et de côté l'autre moitié du temps.

Tests de vibrations - Terminé

Nous avons effectué ces tests de vibration pour établir avec certitude que le satellite peut résister à l'environnement de lancement et être toujours capable de fonctionner après.

Résultats des tests de vibration

.12 secondes par secousse

Période-2,13 secondes par cycle

Tous les connecteurs électriques sont restés connectés et sécurisés. Le cubesat n'a pas pu rentrer dans la boîte, nous avons donc utilisé du ruban adhésif pour fixer le cubesat vers le bas. L'outil cutané et le papier de verre ont été utilisés pour poncer les côtés du Cubesat pour qu'ils s'intègrent dans la boîte et cela a résolu le problème.

Résultats du vol final

Fréquence - 0,47 cycle par seconde

Vitesse - 3,39 mètres par seconde

Accélération - 9,99 m/s ^2

Force centripète - 29,07 kg/s ^2

Longueur de la ficelle - 1,26 m.

Nous avons appris que le capteur de poussière captait la fumée produite par le feu et nous fournissait les meilleures données. Nous avons également appris à résoudre des problèmes

Tout au long de ce projet, nous avons tous appris de nombreuses leçons précieuses. Les vraies leçons de la vie que nous avons apprises étaient de tout travailler, même si cela devient difficile à faire. Nous avons travaillé avec un cubesat et un capteur de poussière. Le plus simple des deux était le cubesat, le concevant et le construisant en quelques jours. Le cubesat était une très bonne conception utilisée pour contenir tous nos capteurs. Le capteur de poussière et Arduino étaient très difficiles à calculer. Au début, le code ne fonctionnait pas, cependant, alors que nous faisions fonctionner le code, le câblage s'est avéré incorrect. Un couple d'enseignants est venu à notre secours pour nous aider à trouver nos données. En apprenant des leçons de vie, nous avons également découvert de nouvelles choses sur les cubesats et les capteurs. Avant, nous ne savions pas ce qu'était un cubesat, ni comment fonctionnaient les capteurs et le câblage. Tout au long de ce projet, Brianna est devenue une experte du câblage et du codage, tandis qu'Emma et Christian sont devenus des bâtiments incroyables tout en apprenant de nouvelles informations sur le codage et le câblage. Dans l'ensemble, nous avons appris tellement de nouvelles choses et nous nous sommes amusés en le faisant. Merci à Mme Wingfield d'avoir conçu ce projet pour nous et d'être une enseignante qui aime vraiment enseigner et s'amuser avec ses élèves.

Étape 8: Données du capteur de poussière

Le graphique de droite représente les données reçues par le capteur de poussière. La photo de gauche est à quoi aurait dû ressembler le graphique.

Le capteur avait du mal à collecter de bonnes données.

Si quelqu'un a plus de connaissances sur le capteur de poussière et sur la façon d'obtenir les données appropriées, veuillez commenter cet instructible.