Telemetría Ambiental Con Cohete De Agua: Hatua 8

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

Hola soya Fabián Picado García y quiero mostrarles cómo elaborar un sistema de telemetría ambiental mediante 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) luego, un sistema de recolección de datos incorado al cohete.

De fora forma, concretaremos el principal objetivo de este proyecto, consistente en:

- Medir la concentración de monóxido de carbono (CO) na sehemu moja ya urefu na urefu wa ngazi ya juu ni pamoja na kura ya agua, kwa sababu ya uwezekano wa kuathiriwa na mji wa Las aves.

Como ya lo habrán notado, es una meta bastante ambiciosa pero realizable. Para hacerlo debemos recolectar diferentes datos (por ejemplo las variaciones de presión y en la aceleración) y, mwisho, utambulisho wa kujikita katika eneo la gesi ya citado (CO), kwa sababu ya magonjwa mengine.

Una habari zaidi, vituo vyote vinaweza kutekelezwa kwa njia ya telemetría na gharama kubwa kutoka eneo la milima ya milima na mazingira ya bahari, bahari kwa njia ya utunzaji wa mazingira: mpango wa Tierra.

Ahora sí, ¡manos a la obra!

Hatua ya 1: Materiales muhimu

Materiales:

1. Un sensor de presión barométrica. * Ver:

2. Un acelerómetro. * Ver:

3. Un sensor de gas de monóxido de carbono. Ver: https://www.microjpm.com/products/mq-7-carbon-mon …….

4. Arduino UNO. Ver:

5. Un Adafruit Featther MO. * Ver: https://www.crcibernetica.com/feather-m0-datalogge …….

6. Unisisi ya kipokezi (2 antena de cable de cobre *). Ver:

7. Tres breadboards (con las siguientes dimensiones: verde de 1.5 x 2 cm y blanca de 83 x 54.5 cm). Mstari: a) https://www.crcibernetica.com/clear-breadboard-8-3… b)

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

9. Tornillos M3X25 na M2X12.

10. Una pantalla LCD. Ver:

11. nyaya za USB (Tipo B y tipo Micro USB).

12. Dos botellas de plástico de 3 litros (usadas para refrescos).

13. Una botella de plástico de 2.5 litros (usada para 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 adhesiva y un rollo de tape eléctrico.

18. Dos litros de agua.

19. Una tarjeta kumbukumbu Micro SD na adaptador SD.

20. Para la base de lanzamiento del cohete, ocuparemos: 2 tubos de PVC de 1/2 "de 6 metros, 3 uniones tipo T de 1/2" PVC, 3 tapones de 1/2 "PVC for salear los tubos, umoja de PVC de 2”(lanzador), magazeti 8 ya gazas, 2 gazas metálicas, trozo de botella plástica de 2.5 litros (sobrante de la utilizada), pegamento para PVC y vllvula para aro de carro.

* Nota: Maeneo yanayotakiwa yanahitajika kwa sababu ya mitihani.

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

Hatua ya 2: Cortar El Cohete

En esta etapa construiremos los módulos, el cono y el paracaídas del cohete. Empezaremos por el compartimiento denominado módulo 2 de mediciones porque aquí se almacenará el sistema de telemetría. Para su elaboración tomamos una de las dos botellas de 3 litros (preferiblemente estas botellas deben tener el cilindro con una superficie lisa) y cortamos con la cuchilla donde termina la superficie plana, en la parte duni; des decir, aproximadamente de la boca de la botella a dicho punto se miden 31 cm (donde se marca en la imagen), korti ya mwili na urefu wa miaka miwili. Kwa kweli tunajua kwamba utaftaji wa chakula ni sehemu ya chini ya korti ya desecha. Además, para obtener la nivelación de the presión necesaria del sensor, debe abrirse in este módulo 2 una nafasi ya kupata habari kutoka kwa vyombo vya habari vya habari, na kutafakari kuhusu utaftaji wa cm 13 kutoka kwa boca. La ventana se hace en forma rectangular, dibujándose con marcador el contorno con una dimensión of 4.5 cm x 7 cm y for realizar los cuatro cortes con la cuchilla les recomiendo introducir dentro de la botella una base o apoyo sólido y encima de este una hoja blanca para que se pueda separir el rectángulo marcado. Después cubrimos los bordes con tape electrico para evitar ajali.

Al segundo compartimiento 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, sin añadirle ni hacerle ningún cambio o modificación. Kwa hivyo, kimsingi ni muhimu kusema kwamba hakuna jambo linaloweza kutekelezwa kwa sababu ya kutafakari kwa kila siku kwa muda wa miaka 2 kutoka siku 2 za habari; líquido que funcionará como inayowaka del cohete.

Cono del cohete: se elabora con la tercera botella de 2.5 litros, midiéndose 12 cm desde la boca de la botella hacia su base, punto en el cual se realiza un corte con la cuchilla en línea recta y alrededor de todo el diámetro (como se muestra en la imagen). Posteriormente, tomamos la pieza que contiene la boca de la botella (la restante se puede utilizar en la base de lanzamiento) y tapamos la última con la mitad de la esfera de 45 mm de diámetro. La esfera se adhiere a la tapa con tape eléctrico, dándole dos vueltas para que se sujete bien.

Paracaídas: es el componente que amortigua el aterrizaje, para su construcción usamos una bolsa plástica for basura rectangular de 45 cm x 50 cm, la cual en mi caso difiere de las comunes debido a su forma distinta en la parte inferior (ver imagen). Dhambi, kwa tukio la kutokuonekana kwa mpango huu, kwa suluhisho moja kwa moja inaweza kutumika katika eneo la milima 29 cm x 47 cm (incluyendo en la éltima medida las agarraderas). Primero, acomodan la bolsa introduciendo los pliegues de los lados for que quede con la forma rectangular indicada (inalinganisha viene empacada cuando todavía no ha sido usada y se aprecia en la picha). Después le cortan las asas o las agarraderas, doblan la bolsa a la mitad, unne con cinta adhesiva ambas partes por el borde inferior na la voltean de afuera hacia adentro, de manera tal que la unión realizada quede a lo interno de la bolsa y lista para ser usada. (Ver las picha)

Maneno haya yanapatikana kwa sehemu kubwa zaidi (kwa sababu ya kawaida inajulikana kama sehemu ya msingi) na hCemos cinco aberturas, kwa mfano wa baraza kuu la serikali (kwa meya wa jiji hilo kuna mipaka yote ya watu duni katika hali ya chini) porciones dobladas no ha sido utilizada) se kugawanya na kujulikana kwa njia moja ya marcador na cinco fracciones, kwa ajili ya kupigia debe espaciado entre cada abertura que realizaremos. La bolsa que empleo mide 90 cm de perímetro (longitud like a la que presenta la bolsa adaptada), kwa muda mrefu 18 cm de espaciado. Además, cada abertura se efectúa con la tijera, de modo que iniciamos el corte en el borde mkuu hacia el borde inferior de la bolsa, haraka haraka 20cm de longitud; kwa sababu hiyo, una vez cortadas todas las aberturas, se generan 5 franjas en la bolsa. Después, tomamos el pábilo y cortamos un segmento de 70 cm, el cual atamos en el extremo superior de la primera franja de la bolsa, Para hacerlo registamos la base inferior de la franja, colocamos el pábilo a una distancia de 7 cm del borde, lo pasamos alrededor del rollo, le hacemos un nudo; luego le damos una vuelta más y hacemos un segundo nudo. Seguimos este procedimiento con las cuatro franjas restantes (sehemu kubwa ya fotografia).

Por último, juntamos los cinco segmentos de pábilo y sobre ellos montamos un sexto segmento de pábilo de 60 cm. Hacemos un nudo con todos los hilos, el cual debe quedar bien 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 con el compartimiento de mediciones hacemos otro nudo (como se aprecia en las picha).

Hatua ya 3: Conexiones Eléctricas (Mpokeaji)

Ujumbe wa sasa wa kutambuliwa kwa hali ya juu ya vifaa vya ndani vya LCD na muundo wa ubao wa mikate, utaftaji wa kumbukumbu ya kila siku ya maoni ya dawa.

Katika orodha ya kwanza, tumia nyaya za LCD za Arduino UNO kwa nafasi ya prototipado (video ya video). Heshima zote ni muhimu kuchukua hatua za kuzingatia:

a) Aclarar que for las conexiones de la pantalla nos basamos en el texto: "El libro de proyectos de Arduino" (2014, p. 116) ni kwa sababu ya kushauriana na maoni juu ya hoja ya hoja ya kipokezi. Ver:

b) En la conexión de la pantalla seguiremos la identificación del Arduino UNO (como se ve en la imagen adjunta); sin embargo, les recomiendo cambiar el potenciómetro por una resistencia fija con un valor de 10 k y conectamos a GND (divisor de tensión), kwa sababu hiyo haitumiwi kwa matumizi ya vifaa vya msingi, ikiwa ni pamoja na mwongozo. Angalia anterior con el fin de que el brillo de la pantalla se mantenga constante dhambi inayohitaji ajustes.

Kwa mfano, hii ni kanuni ya msingi ya mfumo wa msingi wa eneo la prototipado na conexiones, tutaweza kupata mamilioni ya sheria kuhusu "mapokezi", ambayo ina maana ya mstatili wa milimita 150 x 80 x 80 mm. Utaratibu kwa ajili ya ujenzi wa maelezo ya msingi wa viwango vya juu vya MDF (ya 3 mm ya grosor). Descargue el siguiente archivo que contiene las formas con los cortes en láser. Debo zinaonyesha kuwa ni nini kilikuwa juu ya las caras del prisma está basado en el diseño elaborado por Thomas de Camino. Ver: https://www.instructables.com/id/Lámpara-De-Inven …….

Archivo:

Cuando tenemos listos los cortes de la caja, en una de las caras de 150 x 80 mm debe empotrarse la pantalla LCD, passendero primero los cables por una ranura rectangular, para luego atornillar (con tornillos M3) la pantalla (ver el video). Kuweka sehemu ya prototipado na mzunguko wa neno, utaratibu wa kupokea kipokezi cha colocar. Maagizo ya hati ya mwongozo ya maandishi ni msingi wa hoja za data ambazo zinaonekana kuwa sehemu ya vifaa vya kupokea, kwa hivyo haikuweza kutekelezwa kwa bidhaa zote kwa sababu ya maoni haya. Hili ni jambo linalofaa kujulikana kwa kujiandikisha kwa majina yote ya habari juu ya utaftaji wa milimita 5 (unaweza kutumia Lego pero pueden usar un lápiz, lapicero, n.k.). La antena es de 21 espiras y se deja un espacio de 2 cm para soldarla en el receptor and as lograr mejor manipulación y funcionamiento (ver el detalle en la secuencia fotográfica).

Kwa sababu ya kusanifiwa kwa kipokezi cha kipokezi cha mfano wa hoja za data zinazorejelewa, maoni yote yanapatikana kwa "data" na kuingia kwa dijiti 8 kutoka Arduino UNO kwa mazungumzo ya hoja ya ubican en el pin 2, kwa kawaida ni hii..

Habiendo colocado el receptor y la antena, introducimos la placa del prototipado que debe quedar al frente de los pines de las salidas de alimentación del Arduino UNO; des decir, en posición paralela a la pared donde se empotró la pantalla dentro de la caja receptora, para lo cual se engranan las restantes paredes de la caja. En la pared posterior se debe dejar la prevista for the conexión of USB en la ranura cuadrada na el mstatili kwa la salida de la antena. (Ver el video).

Hatua ya 4: Conexiones Eléctricas (A Bordo Del Cohete)

Kwa sababu hiyo, wataalam wanavyosema juu ya programu ya telemetría ya kuanzisha utangulizi wa mambo ya pili 2 ya upanga.

Injiliment empotramos el microcontrolador o el Adafruit feather M0, el sensor de presión barométrica, sensorer ya gesi MQ-7 na las correspondientes ubao wa mkate, baharini kwa ajili ya kutiliana mkazo kwa kila kitu.

Tutaweza kupata maoni yako juu ya sehemu za kawaida za kuambatana na viashiria vya sehemu. Con este propósito diseñe una con forma cilíndrica integrada por dos discos de 115 mm de diámetro y una pieza mstatili wa 70 x 50 mm; maelezo zaidi ni kama ilivyo hapo chini. Archivo:

Tomamos la pieza mstatili 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 the USB hacia abajo, agregándole cuatro espaciadores for the cual use también pueden usarse tuercas o cualquier otro elemento funcional. De esta manera se le da la separación necesaria para facilitar su posterior conexión. Después ponemos el sensor de presión y así, sucesivamente, los restantes componentses, todo según la imagen. Les sugiero pegar las breadboard con tape eléctrico (aunque igual puede emplearse goma, silicona o similares) na colocar la memoria antes del microcontrolador porque, de lo contrario, la tapa duni hakuna ruhusa.

Luego tomamos una de las dos tapas circulares, específicamente la que tiene varios agujeros, y la ponemos en la parte superior, o sea por encima del Adafruit manyoya M0. En los agujeros de dicha tapa adherimos el acelerómetro y, posteriormente, las respectivas breadboards con las conexiones del circo. La mkate wa mkate blanca na la primera breadboard verde en la pieza mstatili. La segunda breadboard verde en la tapa superior junto al acelerómetro.

En la breadboard de color blanco conectamos el pin de tierra del microcontrolador a parte negativa de la tabla y el pin USB lo conectamos a la parte positiva. El pin SDA lo conectamos a una de las filas de la mkate bodi ya rangi; ya manera ya kawaida, siri ya siri SCL.

Para conectar el sensor of presión el pin Vcc lo insertamos en la columna positiva. De igual manera, con el pin GND en la columna negativa. Mwisho, pini za SDA na SCL zitatekelezwa kwa sababu zinajumuisha safu za mikate.

Katika eneo la sensorer ya gesi, pini moja Vcc lo conectamos a la columna positiva y el pin GND en la negativa. Kwa sasa, pini ya A0 ni miunganisho kadhaa inayoweza kutekelezwa kwenye safu ya mikate kwa sababu ya pini 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, luego de aquí al pin 3.3 V de micro controlador. Después, los pines SDA y SCL se unen con la respectiva columna de la breadboard verde.

Por otro lado, en la breadboard que colocamos en la parte conectamos el emisor. El pin Vcc y el pin GND se une con la columna positiva y negativa de la indicada barra de alimentación rangi blanco. Asimismo, data ndogo ya data inayopatikana kwa njia ya 11 ya microcontrolador.

Kuanza tena, kutafakari kwa wahusika katika orodha ya mikate ya bodi ya mikate ilioangaliwa kwa picha.

Después, pegamos la batería USB en la pieza rectangular, al frente na en posición wima. Wakati huu kuna habari zaidi kuhusu hii ikiwa ni pamoja na kuingiliana na muundo wa 2 mlio wa maandishi, unaonekana kama mwongozo wa mwongozo na maoni ya watu wanaoweza kupata kumbukumbu za data. La forma de ingresarla es ubicando la parte donde está la antena de primero. Después debe alinearse con la ventana que abrimos en este compartimiento na as lograr la ventilación necesaria pues al quedar de frente a tal ventana permitirá que el sensor de presión na de gas puedan efectuar las correctas mediciones de a altitude and de concentración de CO en el aire.

Hatua ya 5: Descargar Los Programs

Ahora debemos chini ya programu kwa los microcontroladores para que comiencen a funcionar. Con este propósito ingrese en la siguiente página y descargue los archivos denominados: a) emisión de datos, b) kupokea data yc) las librerías necesarias (I2Cdev.zip, MPU6050.zip, Adafruit_BMP280_Library-master.zip y Adry). Jalada:

Dentro de cada programa se incoran, a manera de comentario, las correspondientes explicaciones sobre el funcionamiento general de cada uno de ellos.

Para descargar el programa en el microcontrolador se realizan los siguientes pasos: Sehemu za mwisho za masomo

-Arduino UNO: vifaa vya kebo ya USB ya vifaa vya kupokea kifaa cha USB cha kompyuta. Katika programu ya Arduino IDE itatokana na kipindi cha Herramientas chagua mkutano kwa maoni yako kwa Arduino UNO kama sehemu (ya computadora na indicará dicho puerto). Igual, dentro de la pestaña Herramientas, entramos a Placa y seleccionamos Arduino / Genuino UNO (ver captura de pantalla). Mwisho, bonyeza bonyeza hapa chini ili kupata habari zaidi.

Manyoya -Adafruit M0: conectamos el cable USB del sistema de telemetría a uno de los puertos USB de la computadora. Ingresamos al software Arduino IDE it desde la pestaña de Herramientas seleccionamos el puerto COM, na manyoya ya Adafruit M0 se conectó. Nos mantenemos en Herramientas, ahís nos dirigimos a Placa na seleccionamos Adafruit feather M0 (ver captura de pantalla). Para finalizar, damos bonyeza en subir.

Después, para comprobar el trabajo realizado desde el software ingresamos al monitor serie para cada uno de los instrumentos construidos y verificamos los datos en pantalla.

Hatua ya 6: Ensamblar El Cohete Y La Base Del Lanzamiento

Una de las partes más fáciles y emocionantes del proyecto es cuando unimos todas las piezas del cohete para luego dar inicio a la medición de los datos requeridos.

Comenzamos con el empaque del paracaídas, para lo cual doblamos la bolsa a la mitad y luego dividimos la franja que se nos forma en tres porciones. La primera se dobla hacia donde están amarrados los pábilos, luego se dobla la segunda parte en la misma dirección. Después, se toman todos los pábilos unidos con las manos y se rodea la timaltima fracción del paracaídas hasta que los pábilos la rodeen por completo y ya no queda más pábilo por registar. El paquete formado se coloca tapando la boca de la botella del módulo 2, al cual antes habíamos atado el paracaídas. Encima se pone el cono presionado la pieza hacia el módulo 2 (como se observa en las picha).

Posteriormente, corresponde ensamblar el módulo 1 pero aquí en forma provisional pues, de manera definitiva, se realizará cuando ya se va efectuar el despegue y hayamos cargado el líquido que funciona como "inayoweza kuwaka" (como se explica en el siguiente paso). Para realizar this estamble la parte inferior de la botella se introduce a presión, sea que quede sujeta por sí misma; dentro del módulo 2. Finalmente, deberá reforzarse con tape eléctrico pero está acción -como se ha dicho- se realizará como último paso, sea poco antes de iniciar el vuelo.

Con el cohete ya concluido solo nos falta construir la base de lanzamiento. para cuyo procedimiento pueden visitar las siguientes sehemu:

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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 like the la que aquí utilizada.

Finalizada la base de lanzamiento, ajustamos el inflador con la válvula.

Hatua ya 7: Recolección De Datos (Despegue Del Cohete)

Antes de colocar el cohete en la base de lanzamiento llenamos con dos litros de agua, como inayoweza kuwaka (seg seun se observa en la imagen), el módulo 1 de propulsión. Luego se kuanzisha la boca de la botella del módulo 1 en la base de lanzamiento. Después se ensambla el módulo 2 de mediciones, colocándose encima del módulo 1 y asegurándolo con tape electrico en la unión de ambos compartimientos (con, al menos, dos vueltas de tape). Finalmente, serolla el paracaídas en la forma of explicada, este se coloca en la boca de la botella del módulo 2 y se tapar con el respectivo cono. Cabe aclarar que el cono únicamente se coloca encima sin ningún tipo de seguro o unión for que el viento fácilmente lo pueda desprender cuando inicie la etapa de regreso a tierra.

Preparado el cohete en la base de lanzamiento (cuyas medidas y componentes se observan en la imagen anexa), esperamos la señal enviada por el sistema de telemetría que nos indicará cuando todo esté listo para el despegue; Hii ni pamoja na mwisho wa shughuli zote za kufurahisha kusahihisha kanuni za kumbukumbu za kumbukumbu za habari.

Conectamos of the caja receptora in the compresadora and ingresamos all software Arduino IDE, seleccionamos for tarjeta Arduino / Genuino UNO, na mkutano COM correspondiente na entramos al kufuatilia mfululizo. Tanto en la computadora como en la pantalla LCD de la caja receptora se nos señalará que el sistema está paradoado para la obtención de información y automáticamente comenzará la recolección de datos desde tierra.

Con el cohete colocado en la parte de de base de lanzamiento (como se visualiza en el video) se pedalea el inflador hasta alcanzar 30 PSI, se acciona el lanzador bajando la pieza de PVC (donde lo indica la flecha) na uzalishaji kukata tamaa (video ya kweli).

Desde el cohete en vuelo, el sistema simultáneamente comienza a almacenar los datos recolectados en la memoria SD interna como a enviarlos a la computadora. Dichos data serán procesados en the computadora en un libro de Excel tomando como referencia of información guardada en la memoria.

Hatua ya 8: Análisis De Los Datos Recolectados

Terminado el vuelo del cohete, podemos realizar varias tareas, entre otras:

- Utilityar las variaciones de presión para determinar la altitud alcanzada por el cohete.

- Utambulisho wa kujilimbikizia de monóxido de carbono en el aire.

Mwisho wa mwisho, concluido el aterrizaje del cohete se kuanzisha kumbukumbu ya kumbukumbu ya telemetría en la computadora. Je! Unapenda kituo hiki? Dicha información la pegamos en la hoja de Excel llamada "Habari za habari". Después de haber pegado los datos en the pestaña de Inicio buscamos of función de Reemplazar, cambiamos el punto por la coma na damos bonyeza en to opción Reemplazar todos.

Una maoni mengi juu ya hoja, hallaremos dos tablas, una denominada "Mediciones sin procesar", na habari juu ya habari kwa sababu ya "Mediciones procesadas", en the cual se registra of concentración de monóxido de carbono (CO) en partes por millon (ppm), la aceleración en cada uno de los ejes (g), la altitude (msnm) y el ángulo con respecto a los ejes "x" y "y". Además, más abajo, en el mismo documento, se despliegan dos gráficos, uno sobre la concentración de CO en función de la altura na otro de la altura en función del tiempo. En la siguiente página descargue el archivo de Excel ("Maandishi ya habari").

Con el procesamiento de tales datos, finalmente, podemos definir el posible impacto tóxico para el ambiente. Kwa mfano, monóxido de carbono in gas incoloro, inoloro na insípido, tafadhali angalia picha hizi kwa sababu ya uchunguzi, kwa sababu hiyo inahusu vituo vya dawa- podemos identificar lugares for the concentración es meor.

Para más información sobre el mandhari, pueden visitar las siguientes páginas:

- Reglamento sobre la calidad del aire en Kosta Rika

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

- Otra información complementaria:

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

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

Es conocido que este compuesto químico afecta tos a los seres binadamu incidencia en animales que normmente ocupan estos espacios, como ocurre -por ejemplo- con las aves. Además, la telemetría nos permitirá valorar si las concentraciones de CO son constantes, independientemente de la altitud; o si, por el contrario, se presentan variaciones conforme a la altura alcanzada y a la trayectoria del cohete.