CubeSatти Arduino жана Geiger Counter Sensor менен кантип куруу керек: 11 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:40

Марстын радиоактивдүү экендиги жөнүндө ойлонуп көрдүңүз беле? Ал эми радиоактивдүү болсо, радиациянын деңгээли адамдар үчүн зыяндуу деп эсептейби? Бул биздин CubeSat Arduino Geiger Counter менен жооп берет деп үмүттөнгөн суроолор.

Нурлануу сиверттер менен өлчөнөт, ал адамдын ткандары тарабынан сиңирилген нурлануунун санын аныктайт, бирок алардын эбегейсиз чоңдугунан улам биз көбүнчө миллисиверт (mSV) менен өлчөйбүз. 100 mSV - бул эң төмөнкү жылдык доза, анда рактын коркунучу жогорулайт жана 10 000 mSV бир дозасы бир нече аптанын ичинде өлүмгө алып келет. Биздин үмүтүбүз - бул симуляция Марсты радиоактивдүү масштабда каякка кондурарын аныктоо.

Физика сабагыбыз биринчи чейрек ичинде учуу күчтөрүн изилдөө менен башталды, анда биз өзүбүздүн учакты өзүбүз иштеп чыкканбыз, андан кийин аны Стирофам плиталарынан жасадык. Андан кийин учактын сүйрөө, көтөрүү, түртүү жана салмагын текшерүү үчүн ишке киришмекпиз. Биринчи маалымат топтомунан кийин биз мүмкүн болушунча алысыраак аралыкты алуу үчүн учакка өзгөртүүлөрдү киргизебиз.

Андан кийин экинчи чейректе биз биринчи чейректе үйрөнгөн түшүнүктөрүбүздү байкоо жана сыноо үчүн суу ракетасын түзүүгө басым жасадык. Бул долбоор үчүн биз ракета жасоо үчүн 2л бөтөлкөлөрдү жана башка материалдарды колдондук. Учууга даяр болгондо, бөтөлкөлөрдү суу менен толтуруп, сыртка чыгып, ракетаны учуруу аянтчасына коюп, сууга басым жасап, коё берчүбүз. Максаты ракетаны мүмкүн болушунча вертикалдуу багытта учуруп, аман -эсен түшүрүү болчу.

Үчүнчү акыркы "чоң" долбоорубуз Arduino жана сенсорду Марстын класстык моделине аман -эсен алып келе турган CubeSat куруу болду. Бул долбоордун негизги максаты Марста радиоактивдүүлүктүн көлөмүн аныктоо жана анын адамдар үчүн зыяндуу экендигин аныктоо болгон. Башка кээ бир кошумча максаттар чайкоо сыноосуна туруштук бере ала турган жана анын ичиндеги бардык материалдарды батыра турган CubeSat түзүү болчу. Капталдык максаттар чектөөлөр менен бирге жүрөт. Бул долбоор үчүн бизде болгон чектөөлөр CubeSatтин өлчөмдөрү, анын салмагы жана ал жасалган материал болчу. CubeSat менен байланышпаган башка чектөөлөр, биз 3D басып чыгарууга болгон убакыттын көлөмү эле, анткени аны жасоого бир эле күн калды; биз колдонгон сенсорлор да чектөө болгон, анткени класста жок же сатып ала албаган сенсорлор болгон. Анын үстүнө, биз CubeSatтин туруктуулугун аныктоо үчүн титирөө тестинен жана 1,3кгдан ашпашыбыз үчүн салмак тестинен өтүшүбүз керек болчу.

-Жуан

1 -кадам: материалдар тизмеси

3D басып чыгарылган CubeSat- өлчөмү 10см x 10см х 10см болгон жана салмагы 1,3кг ашпаган миниатюрленген спутник. Бул жерде биз бардык зымдарыбызды жана сенсорлорубузду коюп жатабыз, космостук иликтөө катары кызмат кылат

Зымдар- Geiger Counter менен Arduino'ду бири-бирине туташтырып, иштеши үчүн колдонулат

Arduino- Geiger Counterде кодду иштетүү үчүн колдонулат

Geiger Counter- Радиоактивдүү ажыроону өлчөө үчүн колдонулган, биздин проектибиз радиоактивдүүлүктү аныктоого көз каранды

Батареялар- Arduino туташкандан кийин иштей турган Geiger Counterди иштетүү үчүн колдонулат

Micro sd Reader- Geiger Counter менен чогулган маалыматтарды чогултуу жана жазуу үчүн колдонулат

Бурамалар- CubeSat бузулбашы үчүн үстүнкү жана астын катуулатуу үчүн колдонулат

Уран рудасы- Радиоактивдүүлүктү аныктоо үчүн Geiger Counter колдонгон радиоактивдүү материал

Компьютер- Arduino үчүн колдонула турган кодду табуу/түзүү үчүн колдонулат

USB кабели- Arduinoңузду компьютерге туташтыруу жана кодду иштетүү үчүн колдонулат

2 -кадам: CubeSatти түзүңүз

Сизге керек болгон биринчи нерсе - бул CubeSat.

(Эгерде сиз CubeSat деген эмне экенин толук түшүндүрүүнү кааласаңыз

CubeSatти иштеп чыгууда сизде эки негизги вариант бар, өзүңүздө бар материалдан өзүңүздү же 3D басып чыгарууну жасаңыз.

Менин тобум биздин CubeSatти 3D басып чыгарууну чечти, ошондуктан биз "3D CubeSat" издешибиз керек болчу, биз бир нече калыптарды таптык, бирок биз файлды НАСАнын веб -сайтынан алууну чечтик. Ал жерден сиз файлды жүктөп алышыңыз керек; Файлды ачуу жана 3D принтерине жүктөө үчүн сизге флешка керек болот.

Ал жерден, алдыга жылып, калган кадамдарды улантуу үчүн CubeSatти 3D басып чыгарыңыз.

3D CubeSat моделибизди түзүп жатканда, биздин Arduino жана шнурларыбыз анын ичине батпай турганын түшүндүк. Баарыбыз стратегия түзүп, баарын ичине кантип киргизүүнү ойлонушубуз керек болчу. Биз бурулуп, капкагыбызды өйдө жана астыга каратып коюшубуз керек болчу. Андан кийин, биз тешиктерди буруп, мыктарды бурап, жакшы өлчөмдү таба алышыбыз керек болчу. Бардык Arduino, SD картаны жана бардыгын салып жатканда, бизде "өтө көп" орун бар болчу, андыктан ичине көбүкчөлөрдү кошуу керек болчу. биз тестирлеп жатканда, ал бардык жакка барбайт болчу, анткени баары зымдуу жана туташкан.

3 -кадам: Дизайныңызды эскиздеңиз

Бардык материалдарыңызды алгандан кийин, сиздин дизайныңыздын эскизин жасагыңыз келет.

Кээ бирөөлөр бул кадамды башкаларга караганда пайдалуу деп эсептешет, андыктан ал сиз каалагандай деталдуу же түшүнүктүү болушу мүмкүн, бирок бардыгын кантип уюштуруу керек экендиги тууралуу жалпы түшүнүк алуу жакшы.

Биздин топ муну сенсорлорду жана бардык зымдарды кантип уюштуруу керектигин мээ чабуулу үчүн колдонгон, бирок ал жерден биз көп нерсени тапкан жокпуз, анткени биз дайыма нерселерди алмаштырып турчубуз, андыктан биздин эскиздер биз башталгандан бери баштапкы чекит катары гана кызмат кылган. алар менен чындап кармашпаңыз.

Баары кандай болору жөнүндө жалпы түшүнүккө ээ болгондон кийин, кийинки кадамга өтсөңүз болот

4 -кадам: Geiger Counter кантип иштээрин үйрөнүңүз

Гейгер эсептегичти бизге тапшыргандан кийин, биз анын кантип иштегенин үйрөнүшүбүз керек болчу, анткени эч кимибиз аны колдоно элек элек.

Биз үйрөнгөн биринчи нерсе - Geiger Counter супер сезимтал. Арткы жагындагы сенсорлор биз катуу тийген сайын Geiger түтүгүнүн үнүн чыгарат. Эгерде манжабызды түтүктүн үстүндө кармасак, ал узакка созулган бипти чыгарат, биз манжаларыбызды алып салабыз жана түтүктөгү манжалардын узактыгына жараша сигнал берет.

Андан кийин банан менен Geiger Counterди сынап көрдүк. Биз радиоактивдүү материал Geiger Counterге канчалык жакын болсо, ал ошончолук кене болорун жана тескерисинче экенин түшүндүк.

5 -кадам: Куралдар/Коопсуздук Практикасы

1. Биринчи керектүү нерсе CubeSat. Муну жасоо үчүн сизге 3d принтери жана файлдарды басып чыгаруу керек болот же сиз өзүңүз ойлогон материалдарды колдонуп өзүңүз кура аласыз; Эсиңизде болсун, CubeSat 10см x 10см х 10см болушу керек (эгер сиз өзүңүз куруп жатсаңыз, 2 -бөлүктү өткөрүп жибериңиз)
2. Андан кийин бурамаларды коюу үчүн 3d басып чыгарылган CubeSatтин үстүңкү жана астыңкы кабыктарына тешиктерди бурушуңуз керек. Баргыла жана астыңкы кабыкты бурап салыңыз (Көзүңүзгө таштанды кирбеши үчүн көз айнек тагынганыңызды текшериңиз)
3. Батареяларды алып, аларды батарейкага салыңыз, андан кийин батарейкаларды Geiger Counterге жана Geiger Counterди Arduino менен зымга салыңыз. Micro SD окурманынын зым менен кошулганын текшериңиз.
4. Гейгер эсептегичти күйгүзүп, бардыгы туура иштеп жатканына ынануу үчүн. Баарын CubeSat ичине салыңыз.
5. Буга ынануу үчүн CubeSat учушуңузду текшериңиз
6. Маалыматыңызды чогулткандан кийин, CubeSatте эч нерсе ысып кетпесин текшериңиз. Эгер бар болсо, дароо эле розеткадан чыгарыңыз жана көйгөйдү чечиңиз
7. Маалыматтардын чогултулганын текшерүү үчүн баарын текшериңиз
8. Маалымат чогултуу үчүн колдонулган уран менен иштешкенден кийин колуңузду жуушуңуз керек

6 -кадам: Arduino зымдары

Бир гана керектелүүчү энергия булагы - АА батареялары

Батареяларды түздөн -түз Гейгер эсептегичке туташтырыңыз, андан кийин VVC төөнөгүчүн нан тактасынын оң тилкесине туташтырыңыз.

Ошол эле тилкеде дагы бир зымды Arduinoдогу 5V уячасына өткөрүңүз. Бул Arduinoго күч берет.

Андан кийин, arduinoдогу 5V пинден SD Card адаптерине зым өткөрүңүз.

Андан кийин, geiger эсептегичиндеги VINди Arduinoдогу аналогдук пинге зымдап коюңуз.

Андан кийин, GNDди нан тактасындагы терс мамычага зымдап бериңиз.

Терс тилкени Arduinoдогу GNDге өткөрүңүз.

SD карт Arduino үчүн:

Мисо 11ге барат

Мисо 12ге барат

SCK 13кө барат

CS 4кө барат

7 -кадам: Коддоо

Arduino коддоонун эң оңой жолу - бул ArduinoCC тиркемесин жүктөө, ал код жазууга жана Aduinoго жүктөөгө мүмкүндүк берет. Биз иштей турган толук кодду табуу абдан кыйын болду. Сиз үчүн бактыга жараша, биздин код CPMди (мүнөтүнө чыкылдатуу) жана SD картадагы маалыматтарды жазууну камтыйт.

Код:

#кошуу

#кошуу

/ * * Geiger.ino * * Бул код Alibaba RadiationD-v1.1 (CAJOE) Geiger эсептегич тактасы менен өз ара аракеттенет

* жана CPMде окуулардын отчеттору (мүнөтүнө эсептөө). *

* Автор: Марк А. Хеклер (@MkHeck, [email protected]) *

* Лицензия: MIT лицензиясы *

* Сураныч, атрибуция менен эркин колдонуңуз. Рахмат!

*

* * Түзөтүлгөн ** */

#define LOG_PERIOD 5000 // Кирүү мезгили миллисекундтарда, сунушталган маани 15000-60000.

#dexine MAX_PERIOD 60000 // Максималдуу каттоо мезгили

туруксуз кол коюлбаган узак эсептөөлөр = 0; // GM Tube окуялары

белгисиз узун cpm = 0; // CPM

const unsigned int мультипликатору = MAX_PERIOD / LOG_PERIOD; // CPMди эсептейт/сактайт

unsigned long previousMillis; // Убакытты өлчөө

const int pin = 3;

боштук tube_impulse () {

// Geiger эсептегичтен окуялардын санын жазат ++;

}

#кошуу

MyFile файлын берүү;

жараксыз орнотуу () {

pinMode (10, OUTPUT);

SD.begin (4); // Сериялык байланышты ачыңыз жана порттун ачылышын күтүңүз:

Serial.begin (115200);

}

void loop () {// орнотулгандан кийин эч нерсе болбойт

белгисиз узак currentMillis = millis ();

эгер (currentMillis - мурункуMillis> LOG_PERIOD) {

previousMillis = currentMillis;

cpm = санайт * мультипликатор;

myFile = SD.open ("test.txt", FILE_WRITE);

if (myFile) {

Serial.println (cpm);

myFile.println (cpm);

myFile.close ();

}

count = 0;

pinMode (пин, INPUT); // GM Tube окуяларынын үзгүлтүктөрүн тартуу үчүн киргизүүгө пин коюңуз (); // Үзгүлтүктөрдү иштетүү (эгер алар мурда өчүрүлгөн болсо) attachInterrupt (digitalPinToInterrupt (pin), tube_impulse, FALLING); // Тышкы үзгүлтүктөрдү аныктаңыз

}

}

Бизде бар сүрөт - бул биз колдонгон биринчи код, ал толук эмес болчу, бул биздин коддоодогу көйгөйлөрүбүздүн биринчиси. Ал жерден биз мугалимдерибиз код менен жардам бермейинче, биз долбоорду уланта албадык. Бул код Geiger Counter менен иштеген башка коддон алынган, бирок ал SD карт менен жупташкан эмес.

8 -кадам: Test Code

Кодуңузду алгандан кийин, маалыматтарды чогулта аларыңызды текшерүү үчүн кодду сынап көрүңүз.

Бардык орнотуулар туура экенин текшериңиз, андыктан портторуңузду жана зымдарыңызды текшерип, бардыгы туура экенин текшериңиз.

Баарын текшергенден кийин, кодду иштетип, алган маалыматыңызды көрүңүз.

Ошондой эле сиз чогултуп жаткан радиациянын бирдиктерине көңүл буруңуз, анткени чыгарылып жаткан чыныгы радиацияны аныктайт.

9 -кадам: CubeSatти текшериңиз

Сиз коддоону түшүнгөндөн кийин жана сиздин бардык зымыңыз бүткөндөн кийин, кийинки кадамыңыз CubeSat ичиндеги нерселердин бардыгын туура келтирүү жана акыркы сынооңузда эч нерсе кулабашын текшерүү.

Сиз бүтүрүшүңүз керек болгон биринчи тест - бул учуу тести. CubeSatти асып, айландыра турган нерсени алыңыз, ал учуп кетеби же жокпу, жана анын туура багытта айланып жатканына ынануу үчүн.

Биринчи алдын ала тестти бүтүргөнүңүздөн кийин, эки чайкоо тестин бүтүрүшүңүз керек. Биринчи сыноо CubeSat жердин атмосферасынан чыгып кете турган турбуленттүүлүктү окшоштурат, ал эми экинчи силкинүү сынагы космостогу турбуленттүүлүктү окшоштурат.

Бардык бөлүктөрүңүздүн чогуу болушун жана эч нерсе ажырабаганын текшериңиз.

10 -кадам: Акыркы тестирлөө жана жыйынтыктар

Гейгер эсептегичтен ар кандай аралыкта столдо чогултулган маалыматтар

5 секундда чогултуу интервалдары 0 72 24 36 48 612 348 60 48 48 24 36 36

Акыркы тестирлөөнүн алдында биз Geiger Counterди күйгүзүү жана радиоактивдүү материалды ар кандай аралыкка коюу менен маалыматтарды чогулттук. Бул сан канчалык жогору болсо, Geiger Counter радиоактивдүү материалга ошончолук жакын болгон.

Чыныгы тестирлөө учурунда чогултулган маалыматтар

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Биздин иш жүзүндө тестирлөө үчүн радиоактивдүү материал Geiger Counterден өтө алыс болуп чыкты, ал тургай өлчөө үчүн.

Маалыматтар эмнени билдирет? Окуу диаграммасын колдонуп, биз канчалык көп болсо, радиация адамдар үчүн ошончолук коркунучтуу экенин аныктай алабыз. Биз мүнөтүнө чыкылдатууну реалдуу нурлануу бирдиги болгон mSVге айландыра алабыз. Ошентип, биздин эксперименттин негизинде Марс адамдар үчүн эң сонун сакталат!

Тилекке каршы, чындык көбүнчө көңүлдү чөгөрөт. Марстын радиациясы чындыгында 300 мЗв, бул атомдук заводдун жумушчусу жыл сайын дуушар болгондон 15 эсе жогору.

Биздин учуу боюнча башка маалыматтар төмөнкүлөрдү камтыйт:

Fc: 3.101 Ньютон

Ac: 8.072 m/s^2

V: 2.107 м/с

м:.38416 кг

Б: 1.64 секунд

F:.609 Гц

11 -кадам: Көйгөйлөр/Кеңештер/Булактар

Негизги көйгөй Гейгер менен SD карта үчүн иштей турган кодду табуу эле, эгер сизде дагы ушундай көйгөй болсо, биздин кодду база катары колдонуудан тартынбаңыз. Дагы бир вариант Arduino форумдарына барып, ал жактан жардам сурап кайрылуу болмок (бирок төлөөгө даяр болуңуз, бирок биз байкадык, эгерде эч кандай компенсация жок болсо, адамдар жардам берүүгө азыраак).

Биз башкаларга кеңеш бере турган нерсе - бул тастыкталган маалыматтарды алуу үчүн Geiger Counterдин радиацияга мүмкүн болушунча жакыныраак болушунун жолун табуу.

Бул жерде биз кызыкдар болгон адамдар үчүн кеңешкен булактар:

www.space.com/24731-mars-radiation-curiosi…

www.cooking-hacks.com/documentation/tutori…

community.blynk.cc/t/geiger-counter/27703/…