Telemetría Ambiental Con Cohete De Agua: 8 Steps

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Hola soy Fabián Picado García y quiero mostrarles how elaborar un sistema de telemetría ambiental prin el empleo de un cohete de agua, lo cual implica que nos enfocaremos en la construcción de dos componentes:

a) primero, un cohete y su base de lanzamiento; y

b) apoi, un sistem de recoltare a datelor încorporate la cohete.

De această formă, concretizăm obiectivul principal al acestui proiect, constând în:

- Medir la concentración de monóxido de carbono (CO) en el air according to the altitude and place geographic prin un cohete de apă, pentru stabilirea posibilului impact tóxico în las aves.

Como ya lo habrán notado, es una meta bastante ambiciosa pero realizable. Pentru a face dezbateri recolectăm diferite date (de exemplu, variațiile de presiune și în accelerare) și, în cele din urmă, identificarea concentrării în aerul citatului gaz (CO), pentru a stabili astfel efectele acestora.

Una cosa si es segura, al terminar contaremos con un sistema de telemetría con un costo aproximado de sesenta mil colones y de gran interés ambiental, sea para aportar con la conservación de nuestro hogar: el planeta Tierra.

Ahora sí, ¡manos a la obra!

Pasul 1: Materiale indispensabile

Materiale:

1. Un senzor de presiune barométrică. * Ver:

2. Un acelerómetro. * Ver:

3. Un sensor de gas de monóxido de carbono. Ver:

4. Arduino UNO. Ver:

5. Un Adafruit Featther MO. * Ver:

6. Un emisor y receptor (2 antenes de cable de cobre *). Ver:

7. Tres breadboards (cu următoarele dimensiuni: verde de 1,5 x 2 cm și alb de 83 x 54,5 cm). Ver: a) https://www.crcibernetica.com/clear-breadboard-8-3… b)

8. Láminas MDF de 3 mm de grosor pentru los cortes láser.

9. Tornillos M3X25 și M2X12.

10. Una ecran LCD. Ver:

11. Doi cabluri USB (tip B și tip Micro USB).

12. Dos botellas de plástico de 3 litri (uzate pentru refrescos).

13. Una botella de plástico de 2.5 litri (uzată pentru refresco).

14. La mitad de una esfera plástica, hueca y de 45 mm de diámetro.

15. Una bolsa plástica para basura.

16. Un rollo de pábilo.

17. Una cinta adezivă și un rol de bandă electrică.

18. Dos litros de agua.

19. O carte de memorie Micro SD și adaptor SD.

20. Pentru baza de lansare a cohetei, ocupăm: 2 tuburi de PVC de 1/2 "de 6 metri, 3 uniuni tip T de 1/2" PVC, 3 taponi de 1/2 "PVC pentru a vinde tuburile, uniune de PVC de 2”(lansator), 8 gazas plastice, 2 gazas metálicas, trozo de botella plastica de 2,5 litri (sobrante de la utilizată), pegament pentru PVC și valvă pentru aro de carro.

* Notă: sunt piese necesare pentru soldadura previa în sus pines.

1. Herramientas: 1. Cautín y soldadura de estaño. 2. Desatornillador. 3. Alicat. 4. Tijeras. 5. Regla. 6. Llave Allen (para ajustar tornillos). 7. Cutter o cuchilla. 8. Marcador. 9. Computadora (portátil recomandabil). 10. Un inflador para bicicleta de 100 PSI.

Pasul 2: Cortar El Cohete

În această etapă construim moșii, el cono y el paracaídas del cohete. Empezaremos por el compartimiento denominado módulo 2 de medicamentos porque aquí se almacenará el sistema de telemetría. Para su elaboración tomamos una de las dos botellas de 3 litros (preferiblemente sunt botellas trebuie să aibă cilindrul cu o suprafață lisa) și cortamos cu cuchilla donde termina la superficie plana, en la parte inferior; es decir, aproximadamente de la boca de la botella a dicho punto se miden 31 cm (unde se marchează în imagine), cortându-se în linie dreaptă și în jurul valorii de tot perimetrul. Lo que nos interesa conservar es el cilindro pues la parte inferior cortada se desecha. În plus, pentru obținerea nivelării de presiune necesară a senzorului, trebuie să se deschidă în acest modul 2 o ventană pe care să o localizăm în partea media a botelei, în mod specific la o distanță de 13 cm de su boca. La ventana se face într-o formă dreptunghiulară, desenându-se cu marcatorul contorului cu o dimensiune de 4.5 cm x 7 cm și pentru realizarea celor patru corturi cu cușilla le recomandă introducerea în interiorul botelei o bază de sprijin solid și o înțelegere de această oală albă para que se pueda disting el rectángulo marcado. După ce se acoperă bordurile cu bandă electrică pentru a evita accidentele.

Al segundo compartiment le llamamos módulo 1 de propulsión porque es el que impulsa el cohete durante el despegue. Su elaboración es muy simple porque se usa la botella en sí, fără a adăuga niciun fel de schimbare sau modificare. Eso sí, es fundamental cerciorarse that no contenga any type de agujero o filtration because here se vaciarán los 2 litros de agua antes del despegue; lichid care funcționează ca combustibil din cohete.

Cono del cohete: se elabora with the tercera botella de 2.5 litros, midiéndose 12 cm de la boca de la botella către su base, punto en el cual se realizează un corte cu cuchilla en línea recta y alrededor de todo el diámetro (ca se muestra en la imagen). Posteriormente, tomamos la pieza que contiene la boca de la botella (la restante se poate utiliza în baza de lansare) și tapamos la ultima con mitad de la esfera de 45 mm de diámetro. La esfera se adhiere la tapa cu tape electric, dándole dos vueltas para que se sujete bien.

Paracaídas: es the component that amortigua el aterrizaje, pentru su construction usamos una bolsa plástica para basura rectangular de 45 cm x 50 cm, la cual en mi caso difiere de la comunes due a su forma distinta en la parte inferior (ver imagen). Sin embargo, en la eventualidad de no conseguir de este tipo, soluția este adaptată la orice sac de plastic din supermercat și cu dimensiune mare de aproximativ 29 cm x 47 cm (incluzând în ultima măsură a agaraderelor). Primer, acomodat la buză introducând pliegues de la lados pentru a căror formă cu indicația dreptunghiulară indicată (conform vine după ce încă nu a fost folosit și se apreciază în foto). Después le cortan las asas o las agarraderas, doblan la bolsa la mitad, unen cu cinta adezivă ambele părți pentru bordul inferior și volumul de afară spre adentro, de mod tal ca a uniunii realizate quede a internului bolsa și lista para ser usada. (Ver las imágenes)

Luego nos ubicamos en la parte superior de la bolsa (por donde usualmente se introduce los objetos en esta) y hacemos cinco aberturas, de modo que el perímetro de la bolsa (care por cierto es mayor en ese borde que en el inferior debido a las porții dobladas no ha sido utilizada) se divide și identifică cu marcatorul în cinci fracții, pentru obținerea spațiului între fiecare deschidere care realizează. La bolsa que empleo mide 90 cm de perímetro (longitud similar a la care prezintă bolsa adaptată), por lo que marqué 18 cm de espaciado. În plus, fiecare deschidere se va efectua cu tijera, de mod care inițiază el corte în borde superior către bordul inferior de la bolsa, până atinge 20 cm de longitudine; por lo que, una vez cortadas todas las aberturas, se generează 5 franjas en la bolsa. După ce, tomamos el pábilo y cortamos un segmento de 70 cm, el cual atamos en el extremo superior de la primera franja de la bolsa, Pentru a face înscrieri la baza inferioară a Franței, colocam el pábilo a o distanță de 7 cm del borde, lo pasamos alrededor del rollo, le hacemos un nudo; apoi le damos una vuelta más y hacemos un segundo nudo. Seguimos este procedimiento with the four franjas restantes (según la secuencia fotográfica).

Por último, juntamos los cinco segmentos de pábilo y sobre ellos montamos un sexto segmento de pábilo de 60 cm. Hacemos un nudo with all los hilos, el cual should stay well firme. El extremo final del pábilo se enrolla dos veces en la boca de la botella del módulo 2 y, luego, para unir el paracaídas with the compartiment de medicamente hacemos otro nudo (cum se apreciază în imaginile).

Pasul 3: Conexiuni electrice (Receptor)

Llegat momentul de realizare a conexiunilor electrice între ecranul LCD și placa de prototipat sau breadboard, cu finul de a primi semnalul asupra începutului medicamentelor.

În primul loc, unimii cablurilor ecranului LCD cu Arduino UNO și placa de prototip (după video). Respectiv este important să faci două observații:

a) Aclarar that for the conexions of the screen nos basamos in the text: "El libro de proyectos de Arduino" (2014, p.116) și pentru conexiunea de fiecare pin consultăm hoja de date a receptorului. Verificați:

b) În conexiunea ecranului urmărim identificarea Arduino UNO (cum se vede în imaginea adjuntată); sin embargo, les recomiendo cambiar el potenciómetro por una resistencia fija con un valor de 10 k y conectamos a GND (divisor de tensión), pentru ceea ce nu le-a recomandat să utilizeze elementul propus în cititul libro, cuyo ajuste es manual. Lo anterior con el fin de que el brillo de la pantalla se mantenga constant sin requerir ajustes.

În al doilea rând, dat care este necesară protecția și stabilitatea plăcii de prototip cu conexiunile lor, de asemenea, vamos a elabora lo que llamamos una "caja receptora", la care are formă de prismă dreptunghiulară de 150 x 80 x 80 mm. El procedimiento para construir la caja descrita es mediante los cortes en láser de las láminas MDF (de 3 mm de grosor). Descărcați următorul arhiv care conține formele cu corturile în láser. Debo indicar că el contorno de las caras del prisma está basado en el design elaborado de Thomas de Camino. Ver:

Arhivă:

Când avem listele corturilor de la cutie, într-una dintre carasele de 150 x 80 mm trebuie să empotreze ecranul LCD, pasând primul cablurile pentru o rană dreptunghiulară, pentru apoi atornillar (cu tornillos M3) ecranul (ver el video). Con placa de prototipado y sus circuitos ya terminada, procedemos a colocar el receptor y su antena. La ultima dezbateri manual manual deoarece și bine în hoja de date da se vizualizează ca parte a kitului de emisor și receptor, lo cierto es que no venía en el producto comprado y por ello, tenemos que construi. Con este propósito les recomiendo enrollar un alambre de cobre într-o piesă cilíndrică de 5 mm de diametru (yo utilizează o piesă de Lego dar pot folosi un lápiz, lapicero, etc.). La antena es de 21 espiras y se deja un espacio de 2 cm para soldarla en el receptor y así lograr mejor manipulación y funcionamiento (ver el detalle en la secuencia fotográfica).

Pentru instalarea antenei la receptor tomé ca model la hoja de date înainte de referință, dar conectând pinul de "date" în intrarea digitală 8 din Arduino UNO deoarece în hoja lo ubican în pin 2, el cual ya está ocupado.

Habiendo colocado el receptor y la antena, introducimos la placa del prototipado that should quedar al frente de los pines de las salidas de alimentación del Arduino UNO; es decir, en posición paralela a la pared donde se empotró la ecran dentro de la caja receptora, pentru ceea ce se îngranează lasând parante de la cutie. En la pared posterior se trebuie să dejare prevista pentru conexiunea de USB în rană cuadrada și el rectangular pentru ieșirea de la antena. (Ver el video).

Pasul 4: Conexiuni electrice (A Bordo Del Cohete)

En esta etapa vamos a ensamblar el sistema de telemetría que se introduce posteriormente en el módulo 2 del cohete.

Inicialmente empotramos el microcontrolador o el Adafruit feather M0, senzorul de presiune barométrică, senzorul de gaz MQ-7 și corespondența breadboard, sea pentru stabilirea conexiunilor între sí.

Ante lo dicho ocuparemos una structure a cual cual aderen los indicados componentes. Cu acest propozitie proiectat una cu forma cilíndrica integrata pentru doua discuri de 115 mm de diametru si o pieza dreptunghiulara de 70 x 50 mm; adjuntándose el archive for el corte láser. Arhivă:

Tomamos la pieza rectangular y con la ayuda de los tornillos M2 sujetamos cada uno de los componentes en su respectivo espacio. Para ello sujetamos la pieza de MDF de forma tal que las aberturas de los dos rectángulos paralelos se posicionen en el borde superior izquierdo y seguidamente, colocamos el microcontrolador con el USB hacia abajo, agregándole cuatro espaciadores para lo cual utilice piezas circulares de Lego, pero pot folosi și tuercas sau orice alt element funcțional. De aceasta maniera se le da separarea necesara pentru a facilita conexiunea posterioara. După punerea senzorului de presiune și astfel, sucesiv, restanțele componente, totul după imaginea. Les sugiero pegar las breadboard con tape electric (aunque igual puede emplearse goma, silicona o similar) y colocar la memoria antes del microcontrolador porque, de lo contrario, la tapa inferior no lo permite.

Luego tomamos una de las dos tapas circulares, în mod specific la care are mai mulți agujeros, și la punem în partea superioară, o sea por encima del Adafruit feather M0. În acei agujeros de dicha tapa adherimos el acelerómetro y, posteriormente, las respectivas breadboards cu conexiunile circuitului. La breadboard blanca y la prima breadboard verde în pieza rectangular. La segunda breadboard verde în tapa superior împreună cu acelerometru.

En la breadboard de color blanco conectamos el pin de tierra del microcontrolador a la parte negativă de la tabla și el pin USB lo conectamos a la parte positiva. El pin SDA lo conectamos a una de las filas de la bread board color verde; de aceeași manieră, cu pinul SCL.

Pentru conectarea senzorului de presiune al pinului Vcc lo insertamos en la columna pozitivă. De igual manera, cu el pin GND în coloana negativă. În cele din urmă, los pines SDA și SCL conectează în cele mai bune coloane ale panoului verde.

En cuanto al sensor de gas, el pin Vcc lo conectamos a la columna positiva y el pin GND en la negativa. Por último, el pin A0 lo conectamos en una de las columnas restantes de la breadboard verde y esta la conectamos con el pin A3 del microcontrolador.

Para el acelerómetro conectamos el pin GND en la columna negativa y el pin Vcc lo conectamos en una de las filas de alimentación de la breadboard verde, apoi de aici la pin 3.3 V de micro controlador. După, los pines SDA y SCL se unen cu respectiva coloană a breadboard verde.

Por otro lado, en la breadboard que colocamos en la parte superior conectamos el emisor. El pin Vcc y el pin GND se una cu coloana pozitivă și negativă a indicației barra de alimentare color blanco. Asimismo, el pin de data lo conectamos en la entrada 11 del microcontrolador.

En resumen, las conexiones en una de las dos breadboard verdes poate observa în imaginea adjuntată.

După, pui bateria USB în pieza dreptunghiulară, în față și în poziție verticală. A este moment lo único que nos resta es insertar esta estructura en el módulo 2 del cohete, lo cual se face manual și în momentul în care se va a începe recolecția de date. La forma de ingresarla este situată la partea unde este antena de primul. Después debe alinearse con la ventana que abrimos en este compartimiento y así lograr la ventilación necesara pues al quedar de frente a tal ventana permitirá que el sensor de presión y de gas puedan efectueze medicamentele corecte de altitudine și concentrare de CO în aer.

Pasul 5: Descărcați programele

Ahora debemos download the programmes in the microcontroladores for that comiencen a functionar. Cu acest propozit introdus în următoarea pagină și descărcarea fișierelor numite: a) emisie de date, b) recepție de date yc) bibliotecile necesare (I2Cdev.zip, MPU6050.zip, Adafruit_BMP280_Library-master.zip și Adafruit_Sensor-master.zip). Archivos:

Dentro de cada program se încorporează, a mod de comentariu, explicațiile corespunzătoare despre funcționarea generală a fiecăruia.

Pentru a descărca programul în microcontrolator se realizează următorii pași:

-Arduino UNO: conectăm cablul USB al cutiei receptoare la unul din porturile USB ale computerului. En el software Arduino IDE de la pestaña de Herramientas selectamos el puerto COM donde el Arduino UNO se conectó (la calculadora le indicará dicho puerto). Igual, dentro de la pestaña Herramientas, entramos a Placa y seleccionamos Arduino / Genuino UNO (ver captura de ecran). În cele din urmă, dă clic pe subir și se realizează descărcarea.

-Adafruit feather M0: conectăm cablul USB al sistemului de telemetrie la unul din porturile USB ale computerului. Ingresamos al software Arduino IDE y desde la pestaña de Herramientas selectamos el puerto COM, donde el Adafruit feather M0 se conectează. Ne menținem în Herramientas, ne conducem la Placă și selectăm Adafruit feather M0 (ver captura de ecran). Pentru finalizare, damos click en subir.

După, pentru comprobarea lucrului realizat de la software-ul introdus la monitorul serie pentru fiecare unul dintre instrumentele construite și verificarea datelor pe ecran.

Pasul 6: Ensamblează El Cohete Y La Base Del Lanzamiento

Una dintre părțile mai ușoare și emoționante ale proiectului este atunci când unim toate piesele cohetei pentru apoi să înceapă la mediția datelor necesare.

Comenzamos con el empaque del paracaídas, pentru lo cual doblamos la bolsa la mitad y luego dividimos la franja că se formează în trei porțiuni. La prima se dobla spre donde están amarrados los pábilos, apoi se dobla a doua parte în aceeași direcție. După, se toman toate pábilos unidos con las manos y se rodea ultima fracțiune a paracaidelor până când pábilos la rodeen por complet și ya nu mai rămâne mai mult decât să se înscrie. El paquete formado se coloca tapando la boca de la botella del módulo 2, al cual înainte am avut atado el paracaídas. Encima se pone el conioned la pieza hacia el módulo 2 (cum se observă în imaginile).

Posteriormente, corresponde ensamblar el módulo 1 pero aquí en forma provisional pues, de manera definitiva, se realizează atunci când se va efectua despegue y hayamos cargado el líquido que funcționează ca "combustible" (cum se explică în următorul pas). Pentru realizarea acestui ansamblu la partea inferioară a botelei se introduce o presiune, marea căreia i-a fost suprimată pentru sine; dentro del módulo 2. Finalmente, va trebui să refaceți cu bandă electrică dar este acțiune -como se ha dicho- se va realiza ca ultimul pas, sea puțin înainte de a începe zborul.

Con el cohete ya concluido solo no need build the base de lanzamiento. pentru procedura dvs. de vizitare pot vizita următoarele pagini:

-

-

Además, en la imagen adjunta en el siguiente paso se detallan las partes y medidas que deben tomarse en cuenta para la construcción de una base similar a la que aquí utilizada.

Finalizată la baza lansării, ajustăm inflatorul cu valva.

Pasul 7: Recolecția datelor (Despegue Del Cohete)

Antes de colocar el cohete en la base de lanzamiento llenamos con dos litros de agua, como combustible (conform se observă în imaginea), el modul 1 de propulsie. Luego se introduce la boca de la botella del módulo 1 en la base de lanzamiento. După ce se înscrie el módulo 2 de medicamente, colocându-se encima del módulo 1 și asigurându-se cu bandă electrică în uniunea de ambele compartimente (cu, al menos, dos vueltas de tape). Finalmente, se enrolla el paracaídas en la forma ya explicada, este se coloca în boca de botella del módulo 2 y se tapar con el respectivo cono. Cabe aclarar că el cono doar se coloca încimă fără niciun tip de siguranță sau uniune pentru care el vânt ușor lo pueda desprender când începe etapa de regres a țării.

Preparat el cohete în baza de lansare (cuia măsuri și componente se observă în imaginea anexă), sperăm semnalul trimis prin sistemul de telemetrie care ne indică când totul este pregătit pentru despegue; asta cu el fin de asigurare că echipamentul funcționează corect pentru puterea de recolectare a datelor dorite.

Conectează cutia receptoare la calculatoare și intrăm în software-ul Arduino IDE, selectăm cardul Arduino / Genuino UNO, portul COM corespondent și entramos la monitor serie. Tanto en la computadora como en la ecran LCD de la caja receptora se nos signalará que el sistema está preparado para la obtención de información y automáticamente va începe recolecția de date din țară.

Con el cohete colocado en la parte superior de la base de lanzamiento (cum se vizualizează în video) se pedalea el inflator până atinge 30 PSI, se accionează lansatorul coborând pieza de PVC (unde lo indica la flecha) și se produce el despegue (ver video).

De la cohete în zbor, sistemul simultan începe să stocheze datele recolectate în memoria SD internă ca să trimită la computer. Dichos data will processados in the computer in un book de Excel tomando as reference the information guardada in the memory.

Pasul 8: Analiza datelor recolectate

Încheiat zborul cohetei, putem realiza mai multe tareas, între alte:

- Utilizați variațiile de presiune pentru a determina altitudinea atinsă prin cohete.

- Identificați concentrarea de monoxid de carbon în aer.

Cu această finalitate, s-a încheiat aterizarea din cohete se introduce memoria sistemului de telemetrie în computer. Am găsit un fișier „datalogger.txt” din care copiam datele. Dicha information la pegamos in the hoja de Excel llamada “Análisis de datos”. După ce ați adăugat datele în pestaña de Inicio căutăm funcția de Reemplazar, schimbăm punctul în comă și damos click în opțiunea Reemplazar toți.

O dată descargată la hoja, hallaremos dos tablas, una denumită „Medicamente fără procesare”, unde se află informația recogidată și o altă chemare „Medicamente procesate”, în care se înregistrează concentrarea monóxido de carbono (CO) în părți millón (ppm), acelerarea în fiecare unul de la ejes (g), altitudinea (msnm) și el ángulo cu privire la los ejes „x” și „y”. În plus, mai abajo, în același document, se deplasează două grafice, unul asupra concentrării de CO în funcție de înălțime și altul de înălțime în funcție de timp. Pe următoarea pagină descarcă arhivul Excel („Análisis de datos”).

Cu procesarea de conturi date, în cele din urmă, putem defini posibilul impact toxic pentru mediu. Esto porque el monóxido de carbono es un gas incoloro, inoloro e insípido, lo cual refleja su dificultad para ser detectado, por lo que -con la ayuda de estas medicamentos- putem identifica locuri unde se concentrează es mayor.

Pentru mai multe informații despre tema, pot vizita următoarele pagini:

- Regulamentul asupra calității aerului în Costa Rica

www.digeca.go.cr/sites/default/files/reglam…

- Informații complementare:

www.estadonacion.or.cr/files/biblioteca_vir…

www.ministeriodesalud.go.cr/index.php/noti…

Este cunoscut care este compus chimic afectează atât a serilor umani ca și la flora și fauna și dacă bine este ciertat și este mai comun de localizare pe suprafața pământului, detecția sa este puțin frecventă în alte altitudini, unde ar putea fi major incidență în animale care ne ocupă în mod obișnuit aceste spații, cum ocurem –por ejemplo- cu las aves. În plus, telemetria ne permite să valorifice și concentrările CO son constantes, independent de la altitudine; o si, por el contrario, se prezintă variații conforme la înălțimea atingută și la trayectoria del cohete.