مسجل بيانات البالون النهائي للطقس على ارتفاع عالٍ: 9 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

سجل بيانات منطاد الطقس على ارتفاعات عالية باستخدام مسجل بيانات منطاد الطقس على ارتفاعات عالية.

منطاد الطقس على ارتفاعات عالية ، والمعروف أيضًا باسم منطاد الارتفاع العالي أو HAB ، هو بالون ضخم مليء بالهيليوم. هذه البالونات عبارة عن منصة تسمح بإجراء التجارب أو جامعي البيانات أو عمليًا أي شيء للذهاب إلى الفضاء القريب. تصل البالونات في كثير من الأحيان إلى ارتفاع 80 ألف قدم وبعضها يزيد عن 100 ألف قدم. عادةً ما يكون للحامل حمولة تحتوي على مظلة وعاكس رادار وحزمة. تحتوي الحزمة عادة على كاميرا ووحدة GPS تستخدم لتتبع واستعادة البالون.

مع ارتفاع البالون ، ينخفض الضغط. مع ضغط أقل خارج البالون ، يتمدد البالون ، ويصبح في النهاية كبيرًا جدًا ، وينفجر! ثم تعيد المظلة الحمولة إلى الأرض ، غالبًا على بعد أميال عديدة من مكان إطلاق البالون.

تستخدم مدرستي هذه البالونات بانتظام لالتقاط فيديو لانحناء الأرض. مع التغيرات الشديدة في درجات الحرارة والضغط ، وكميات كبيرة من الإشعاع ، وسرعة الرياح ، يمكن التقاط الكثير من البيانات المثيرة للاهتمام من هذه الرحلات.

بدأ هذا المشروع قبل أربع سنوات بحلقة نقاش سقراطية حول الفضاء. كانت الندوة بمثابة إلهام. قرر أقراني أنهم يريدون الوصول إلى الفضاء. المس المنبوذ. قرروا أن الطريق للوصول إلى الفضاء سيكون بالونات الطقس. تخطي للأمام بعد أربع سنوات وأطلقنا 16 بالونًا. تم استرداد 15 وهو سجل حافل للغاية لاسترجاع بالون الطقس. في هذا العام ، بدأت المدرسة الثانوية وانضممت إلى فريق إطلاق منطاد الطقس. عندما أدركت أنه لم يتم تسجيل أي بيانات ، شرعت في تغيير ذلك. كان أول مسجل بيانات لدي هو أسهل مسجل بيانات بالون اردوينو عالي الارتفاع. هذا الإصدار الجديد يلتقط المزيد من البيانات ، ويكسبها لقب المطلق. باستخدام هذا ، يتم التقاط وتخزين الارتفاع ودرجة الحرارة وسرعات الرياح ومعدلات الصعود والنزول وخطوط العرض وخط الطول والوقت والتاريخ على بطاقة microSD. يستخدم هذا الإصدار أيضًا لوحة الأداء لزيادة المتانة وتقليل المخاطر. تم تصميم التصميم بحيث يمكن توصيل Arduino Nano في الأعلى. البيانات التي تم جمعها من مسجل البيانات هذا تسمح لنا ، للطلاب بلمس حافة الفضاء. يمكننا أن نلمس المنبوذ!

يوفر مسجل البيانات الجديد هذا بيانات أكثر من معظم أجهزة تسجيل البالونات التي يمكن شراؤها. يمكن أيضًا بناؤه بأقل من 80 دولارًا بينما سيكلفك المتجر الذي اشترى واحدًا أكثر من 200 دولار. هيا بنا نبدأ!

الخطوة 1: الأجزاء والبرامج والأدوات والمكتبات

القطع

اردوينو - النانو هو الأفضل لأنه يمكن التقاطه من الأعلى. لقد استخدمت أيضًا Arduino Uno مع الأسلاك التي تربطه

أنصحك باستخدام Arduino أصلي لأن العديد من النسخ قد لا تعمل في درجات الحرارة الباردة التي يتعرض لها مسجل البيانات. أبرد درجة حرارة مسجلة على رحلتنا كانت -58 فهرنهايت. مع الحماية المناسبة للطقس وتدفئة اليدين ، يمكن للنسخة أن تعمل.

5- $ 22 $ (حسب الجودة)

store.arduino.cc/usa/arduino-nano

وحدة GPS - توفر بيانات الوقت والتاريخ والارتفاع والنزول والصعود وسرعة الرياح

سأكون في غاية يوصي هذه الوحدة. معظم وحدات GPS لا تعمل فوق 60 ألف قدم. نظرًا لأن بالونات الارتفاعات العالية ترتفع ، فإنها لا تعمل. عندما تكون في وضع الطيران ، تعمل هذه الوحدة حتى 160 ألف قدم.

store.uputronics.com/؟route=product/product&product_id=72

$30

مسجل بيانات MicroSD - يحمل بطاقة MicroSD ويسمح لنا بتخزين البيانات التي نجمعها

هناك العديد من هؤلاء في السوق وبالتأكيد البعض منها بسعر أرخص. ذهبت مع هذا لأنه خفيف الوزن ، Sparkfun لديه وثائق رائعة ، وهو سهل الاستخدام للغاية. عند التوصيل بالدبابيس 0 و 1 ، تقوم وظيفة Serial.print بالكتابة عليها. انه من السهل!

www.sparkfun.com/products/13712

$15

مستشعر درجة الحرارة - أستخدم واحدًا لتوفير درجة حرارة خارجية ، ولكن يمكن بسهولة إضافة جهاز إضافي لتوفير درجة الحرارة من داخل الحمولة

لقد استخدمت مستشعر درجة الحرارة tmp36. يعمل هذا المستشعر التناظري بدون أمر التأخير. لا يمكن لوحدة GPS العمل مع التأخيرات ، لذا فإن هذا المستشعر مثالي. ناهيك عن أنها رخيصة الثمن ولا تتطلب سوى دبوسًا تناظريًا واحدًا. أيضًا ، يعمل عند 3.3 فولت وهو ما تعمل عليه الدائرة بأكملها. هذا المكون هو في الأساس تطابق مثالي!

www.sparkfun.com/products/10988؟_ga=2.172610019.1551218892.1497109594-2078877195.1494480624

$1.50

مقاومات 1k (2x) - تُستخدم لخطوط استقبال GPS و MicroSD Data Logger

يوفر Arduino 5 فولت لهذه المسامير. يقوم المقاوم 1k بإسقاط الجهد إلى مستوى آمن لهذه الوحدات.

www.ebay.com/p/؟iid=171673253642&lpid=82&&&ul_noapp=true&chn=ps

75¢

مؤشر LED - يومض في كل مرة يتم فيها جمع البيانات (اختياري)

يومض Arduino و MicroSd في كل مرة يتم فيها جمع البيانات أيضًا. هذا ، مع ذلك ، يجعل الأمر أكثر وضوحا. يمكن تمديد الأسلاك الموجودة على هذا أيضًا بحيث يبرز المصباح. يستخدم هذا لضمان حدوث تسجيل البيانات.

www.ebay.com/itm/200-pcs-3mm-5mm-LED-Light-White-Yellow-Red-Green-Assortment-Kit-for-Arduino-/222107543639

1¢

Perf Board - هذا يسمح بدائرة أكثر ديمومة ويقلل من المخاطر لأن الأسلاك لا يمكن أن تسقط. يمكن استخدام اللوح أو ثنائي الفينيل متعدد الكلور بدلاً من ذلك

www.amazon.com/dp/B01N3161JP؟psc=1

50¢

موصل البطارية - أستخدم بطارية 9 فولت في عمليات الإطلاق الخاصة بي. هذا يربط البطارية بالدائرة. أقوم بلحام مفصل توصيل أسلاك العبور على هذه لتوفير اتصال أسهل

www.amazon.com/Battery-Connector-Plastic-A…

70¢

Micro Toggle Switch - أستخدم هذا لتشغيل الوحدة. هذا يسمح لي بالحفاظ على البطارية موصولة مع إبقاء النظام في وضع إيقاف التشغيل (اختياري)

لقد أنقذت لي من مصباح القمر. سيعمل أي مفتاح صغير.

MicroSwitchLink

20¢

رؤوس ذكر وأنثى - استخدمها للسماح لمكونات مثل GPS و Arduino بالفصل من الدائرة. (موصى به)

www.ebay.com/itm/50x-40-Pin-Male-Header-0-1-2-54mm-Tin-Square-Breadboard-Headers-Strip-USA-/150838019293؟hash=item231ea584dd:m: mXokS4Rsf4dLAyh0G8C5RFw

$1

بطاقة MicroSD - أوصي باستخدام بطاقة 4-16 جيجابايت. السجلات لا تشغل مساحة كبيرة

تم تشغيل مسجل البيانات الخاص بي من الساعة 6:30 صباحًا حتى 1:30 مساءً واستخدم مساحة 88 كيلو بايت فقط. هذا أقل من 1/10 ميغا بايت.

www.amazon.com/gp/product/B004ZIENBA/ref=oh_aui_detailpage_o09_s00؟ie=UTF8&psc=1

$7

Powersource - الفضاء بارد لذا ستتجمد البطاريات السائلة. هذا يعني عدم وجود بطاريات قلوية. بطاريات الليثيوم تعمل بشكل رائع! لقد استخدمت بطارية 9 فولت

www.amazon.com/Odec-9V-Rechargeable-Batter …

$1

التكلفة الإجمالية تأتي في $ 79.66! تبلغ تكلفة قطع الأشجار التجارية حوالي 250 دولارًا ، لذا اعتبرها خصمًا بنسبة 68 ٪. من المحتمل أيضًا أن يكون لديك العديد من هذه العناصر مثل Arduino و Sd Card وما إلى ذلك مما يؤدي إلى خفض التكلفة. هيا بنا إلى البناء

البرامج

البرنامج الوحيد المطلوب هو Arduino IDE. هذه هي لغة Arduino الأصلية وتستخدم لتحميل الكود وكتابة الكود والاختبار. يمكنك تنزيل البرنامج مجانًا من هنا:

مكتبات

نستخدم مكتبتين في هذا الرسم التخطيطي. تُستخدم مكتبة NeoGPS للتفاعل مع وحدة GPS. تسمح مكتبة البرامج التسلسلية بالاتصال التسلسلي على دبابيس إضافية. نقوم بالاتصال بكل من مسجل بيانات GPS و MicroSd باستخدام الاتصالات التسلسلية.

NeoGPS

SoftwareSerial - يمكن استخدام أي مكتبة تسلسلية للبرامج. لقد قمت بالفعل بتنزيل هذا الملف لذا استخدمته.

هل تحتاج إلى مساعدة في تثبيت مكتبة؟ اقرأ هذا:

أدوات

لحام الحديد - يجب توصيل الرؤوس بمكونات متعددة واستخدام مكواة لحام لربط المكونات بلوحة الأداء وعمل المسارات.

اللحام - يستخدم مع حديد اللحام.

الخطوة 2: وضع الدائرة معًا

سوف تحتاج إلى لحام الرؤوس في بعض المكونات. تعرف على كيفية القيام بذلك هنا:

اتبع مخطط اللوح أو لوحة الأداء أعلاه. لا تقم بتوصيل مستشعر درجة الحرارة الأرضي بأرضي GPS أو مسجل بيانات microSD لأنه سيتلف بيانات درجة الحرارة الخاصة بك. إذا كنت تستخدم لوحة أداء ، شاهد هذا البرنامج التعليمي حول كيفية إنشاء المسارات. هذه إحدى التقنيات:

كن حذرًا عند توصيل المكونات. تأكد من حصولك على القطبية والدبابيس الصحيحة. تحقق من اتصالاتك مرتين!

اردوينو - GPS3.3v - VCC

GND - GND

D3 ----- 1k المقاوم ----- RX

D4 ------ TX

اردوينو - OpenLog

إعادة تعيين - GRN

D0 ---- TXD1 ---- 1 كيلو المقاوم ---- RX

3.3 فولت ----- VCC

GND ---- GND

GND ---- BLK

Arduino - مستشعر درجة الحرارة - استخدم الصورة أعلاه لتحديد أي ساق

3.3 فولت ------ VCC

GND ---- GND (يجب أن يكون هذا إما على دبوس Arduino الخاص به أو متصل بمصدر الطاقة GND. إذا تم توصيله بـ GPS أو المسجل ، فسيؤدي ذلك إلى تحريف البيانات المؤقتة.)

إشارة - A5

اردوينو - LED

D13 ------ + (ساق أطول)

GND ------ - (ساق أقصر)

اردوينو - موصل البطارية

Vin ---- مفتاح التبديل الجزئي ---- إيجابي (أحمر)

GND ----- سلبي (أسود)

الخطوة الثالثة: البرمجة

نستخدم مكتبتين في هذا البرنامج ، NeoGPS و SoftwareSerial. يمكن تنزيل كليهما من صفحة أجزاء هذا Instructable. عند ربط GPS ببرنامج Arduino ، تُستخدم مكتبة TinyGPS عادةً. ومع ذلك ، لم أتمكن من تشغيله مع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الذي نستخدمه.

تتيح لنا مكتبة SoftwareSerial توصيل جهازين بـ Arduino عبر الاتصال التسلسلي للبرنامج. يستخدم كل من مسجل بيانات GPS و MicroSD هذا. يمكن للمكتبات الأخرى القيام بذلك أيضًا ويجب أن تعمل مع الكود. كان لدي بالفعل هذا على جهاز الكمبيوتر الخاص بي وهو يعمل ، لذلك استخدمته.

الكود مبني على آخر مسجل بيانات لدي. التغيير الرئيسي هو إضافة مستشعر درجة الحرارة. يعتمد نظام تحديد المواقع العالمي على الأقمار الصناعية. هذا يعني أن GPS يجب أن يتصل أولاً بالأقمار الصناعية قبل أن يتمكن من عرض البيانات. يتكون القفل من اتصال GPS بأربعة أقمار صناعية. ملاحظة سريعة هي أنه كلما زاد عدد الأقمار الصناعية التي يتصل بها نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، زادت دقة البيانات المقدمة. يقوم البرنامج بطباعة عدد الأقمار الصناعية المتصلة على كل سطر من البيانات. كانت متصلة باثني عشر قمرا صناعيا لمعظم رحلتي.

قد يلزم تغيير البرنامج حتى يعمل من أجلك. بينما يمكن تغيير كل الكود ، أوصي بتغيير المنطقة الزمنية والوقت بين القراءات ووحدة قياس درجة الحرارة. يُحلق منطاد الطقس النموذجي في الهواء لمدة ساعتين تقريبًا. يستقبل GPS البيانات من الأقمار الصناعية كل ثانية. هذا يعني ، إذا قمنا بتخزين كل جزء من البيانات المرسلة ، سيكون لدينا 7000 قراءة. نظرًا لأنني لا أهتم برسم 7000 إدخال بيانات ، أختار تسجيل كل قراءة 30. هذا يوفر لي 240 نقطة بيانات. عدد معقول أكثر قليلاً.

قد تتساءل عن سبب استخدامنا للمتغير i وعبارة if لحفظ كل قراءة 30 بدلاً من مجرد استخدام أمر التأخير والانتظار لمدة 30 ثانية. الجواب هو أن قراءات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) حساسة للغاية. يعني التأخير لمدة 30 ثانية أن نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لا يلتقط كل مجموعة بيانات ويتسبب في إفساد بياناتنا.

ستحتاج إلى تغيير هذه القيم إلى الإزاحة من التوقيت العالمي (UTC).

إذا كنت لا تعرف ما يخصك ، يمكنك العثور عليه هنا

ثابت ثابت int32_t

zone_hours = -8L ؛ // PST

ثابت ثابت int32_t

zone_minutes = 0L ؛ // عادة صفر

يجب تغيير هذا الخط إلى عدد المرات التي تريد فيها قراءة القراءة. أقوم بإعداد قراءة كل 30 ثانية.

إذا (أنا == 30) {

إذا كنت لا تعيش في الولايات المتحدة الأمريكية ، فربما تريد قياسات درجة الحرارة بالدرجة المئوية. للقيام بذلك ، قم بإلغاء التعليق على هذا السطر:

// Serial.print ("الدرجات C") ؛ // uncomment إذا كنت تريد مئوية

// Serial.println (درجات C) ؛ // uncomment إذا كنت تريد مئوية

إذا كنت لا تريد قراءات فهرنهايت ، فعلق على هذا:

Serial.print ("الدرجات F") ؛ // تعليق إذا كنت لا تريد فهرنهايت Serial.println (degreesF) ؛ // تعليق إذا كنت لا تريد فهرنهايت

رمز لا يتم تحميله؟

يجب فصل Arduino عن الدائرة أثناء تحميل رمز جديد. يتم إرسال الرمز الجديد إلى Arduino عبر الاتصال التسلسلي على المسامير D0 و D1. هذان الطرفان هما أيضًا الدبابيس المستخدمة في مسجل بيانات MicroSd. هذا يعني أنه يجب فصل مسجل بيانات MicroSD حتى يتم تحميل الكود.

الخطوة 4: الاختبار

بمجرد إجراء جميع الاتصالات وتحميل الكود ، حان الوقت لاختبار مسجل البيانات الخاص بنا. للقيام بذلك ، قم بتوصيل Arduino بالكمبيوتر بنفس طريقة تحميل الكود. تأكد من صحة المنفذ التسلسلي ثم افتح Serial Monitor. إذا تم إجراء جميع التوصيلات بشكل صحيح ، فسيتم عرض هذا:

NMEAloc. INO: startfix object size = 31 NMEAGPS object size = 84 البحث عن جهاز GPS على SoftwareSerial (RX pin 4، TX pin 3) High Altitude Weather Balloon Data Logger بواسطة آرون برايس

الوقت خط الطول خط العرض SAT سرعة الرياح سرعة الرياح ارتفاع (درجة) (درجة) عقدة ميل في الساعة سم -------------------------------- -------------------------------------------------- ------------------------------

إذا تم توصيل GPS بشكل غير صحيح ، فسيتم عرض هذا:

إعداد وضع رحلة uBlox: B562624240FFFF63000010270050FA0FA06402C10000000000000016DC * قراءة استجابة ACK: (فشل!)

تأكد من وميض مؤشر LED في كل مرة يدخل فيها جزء جديد من البيانات إلى Serial Monitor. سيومض مسجل بيانات MicroSd أيضًا في كل مرة يتم فيها تسجيل البيانات.

ستلاحظ أن GPS يرسل لك علامة استفهام واحدة. وذلك لأن وحدات GPS تستغرق وقتًا لبدء التشغيل والاتصال بالأقمار الصناعية. تستغرق هذه الوحدة عادةً حوالي ثماني دقائق لبدء إرسال سلسلة البيانات الكاملة لي. في غضون حوالي خمسة ، سيبدأ إرسال بيانات التاريخ والوقت متبوعة بعلامة الاستفهام. من المحتمل أن تكون النقاط القليلة الأولى غير صحيحة ولكنها ستعرض التاريخ والوقت الصحيحين. إذا لم تكن تتلقى التاريخ والوقت ، فراجع الرمز للتأكد من تصحيح المنطقة الزمنية الصحيحة. اقرأ قسم البرمجة في Instructable لتتعلم كيفية القيام بذلك.

في النهاية ، سيعرض Serial Monitor جميع البيانات. انسخ والصق خطوط الطول والعرض واستعد لتصدم بالنتائج. الدقة رائعة!

تحقق من بيانات درجة الحرارة للتأكد من صحتها. إذا تم قراءة درجة الحرارة على أنها رقم غير واقعي تمامًا (160+) ، فإن مستشعر درجة الحرارة إما غير متصل أو موصول بشكل غير صحيح. الرجوع إلى التخطيطي. إذا كانت قراءة درجة الحرارة متقلبة أو أعلى مما ينبغي (أي أن درجة الحرارة 65 فهرنهايت ويبلغ المستشعر أنها 85) ، فمن المحتمل أن يشارك المستشعر دبوسًا أرضيًا مع GPS أو مسجل بيانات microSD أو كليهما. يجب أن يكون لمستشعر درجة الحرارة إما دبوس أرضي خاص به أو يشارك دبوس أرضي مع أرض الإدخال فقط.

أنت الآن بحاجة إلى تنسيق ومسح بطاقة microSD الخاصة بك. نحتاج إلى نوع ملف fat16 أو fat32. لقد اتبعت هذا البرنامج التعليمي بواسطة GoPro:

بعد ذلك ، اختبر الدائرة دون توصيل الكمبيوتر. قم بتوصيل بطاقة microSD في مسجل البيانات واستخدم مصدر طاقة لمنح طاقة Arduino. اتركه يعمل لمدة عشرين دقيقة ثم افصل الطاقة. افصل بطاقة microSD وقم بتوصيلها بالكمبيوتر. يجب أن ترى أن ملف التكوين قد تم إنشاؤه (يحدث هذا فقط عندما لا يتم إنشاء ملف تكوين سابق). في كل مرة يتم فيها إعادة تعيين Arduino أو توصيله ، يقوم بإنشاء ملف جديد.

تم إصدار مكتبات وإصدارات جديدة من Arduino IDE منذ بداية هذا المشروع. لهذا السبب ، تلقى العديد من المستخدمين رسائل خطأ سيئة. المستخدم RahilV2 كان يواجه هذه المشكلة ووجد حلاً

"لقد أصلحت الخطأ الأولي وكان ذلك لأن. INO يستخدم اسم منفذ GPS القديم وهو" gpsPort "بدلاً من" gps_port ". تم تغيير رمز المعالج المسبق أيضًا. تستخدم جميع برامج الأمثلة الآن" GPS_PORT_NAME "بدلاً من" USING_GPS_PORT ".

شكرا RahilV2!

الخطوة الخامسة: حماية الإلكترونيات

ملاحظة للأشخاص الذين يستخدمون لوحة الأداء ، فإن وضع الدائرة على سطح معدني سيؤدي إلى قصر الدائرة. لقد استخدمت أنبوبًا بلاستيكيًا حول بعض البراغي لتعليق لوح الأداء فوق لوح بلاستيكي. يمكنك لصق الجزء السفلي بالغراء الساخن أو إرفاقه ببعض الورق المقوى أو الرغوة أو استخدام عبوة لا توصل الكهرباء. يمكنك طباعة هذه الأنابيب البلاستيكية ثلاثية الأبعاد للانزلاق فوق البراغي من هنا:

لقد أرفقت رؤوسًا نسائية بلوحة الأداء حيث يجلس نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للسماح بقطع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بسهولة عن الدائرة. وحدة GPS هشة. يمكن أن تنكسر هوائيات الرقاقة وتكون الوحدة حساسة للكهرباء الساكنة. لم أحصل على أي استراحة من هذه الوحدات. أقوم بتخزين GPS في الحقيبة الثابتة المحمية التي تأتي بها للحفاظ على نظام GPS محميًا.

سواء كنت تستخدم لوح توصيل أو مجرد أسلاك توصيل لموصل البطارية ، فإنني أوصي باستخدام الغراء الساخن للتأكد من أن أسلاك العبور تلتصق في مآخذها. سيكون من الصعب عليك استعادة البالون الخاص بك لتجد أنه لم يتم تسجيله بسبب فصل سلك العبور.

يُنصح بتدفئة اليدين لأنها ستبقي كل شيء دافئًا ويعمل. عادةً ما أقوم بتمديد طول موصلات البطارية مما يسمح لي بتخزين البطارية في حجرة منفصلة عن الإلكترونيات. أضع تدفئة اليد مباشرة على البطارية. بينما يجب أن تكون الأجهزة الإلكترونية قادرة على العمل بدون تدفئة يدوية ، فإنني أوصي باستخدامها. ضع يدًا دافئة أو اثنتين بالقرب من الإلكترونيات ، مع تأمين تدفئة اليد حتى لا تلمس الأجهزة الإلكترونية. الحرارة المشعة من مدفأة اليد كافية للحفاظ على الأجهزة الإلكترونية في حالة جيدة.

الخطوة 6: الإطلاق

عادةً ما أقوم بتوصيل مسجل البيانات بجهاز الكمبيوتر الخاص بي حوالي عشرين دقيقة قبل أن نخطط للسماح للبالون بالرحيل. ليس من الضروري توصيل المسجل بالكمبيوتر. أفعل ذلك للتأكد من تشغيل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وأن لديّ قفلًا للقمر الصناعي. بمجرد أن يعرض المسجل جميع البيانات ، أقوم بقلب مفتاح التبديل وفصل الكمبيوتر. نظرًا لأن الدائرة تحتوي دائمًا على مصدر للطاقة ، فإن GPS يظل ساخنًا ويستمر في التسجيل باستخدام قفل القمر الصناعي. سيؤدي ذلك إلى إنشاء ملف جديد على بطاقة microSD.

أطلقنا البالون الساعة 6:58 صباحًا. خططنا للإطلاق في وقت سابق ولكن أول بالون لدينا طور تمزق. لقد نسينا أنبوبنا لربط البالون بخزان الهيليوم. لذلك ، قمنا بتوصيل البالون مباشرة بفوهة خزان الهيليوم. تسبب الاهتزازات على الفوهة شقًا في البالون. لحسن الحظ ، أحضرنا بالونًا احتياطيًا. استخدمنا خرطوم حديقة مقطوعًا كأنابيب مرتجلة لدينا وقد نجح!

تتكون الحزمة من صندوق غداء معزول. جلس مسجل البيانات بالداخل مع تدفئة اليد. وفر ثقب في صندوق الغداء طريقة للكاميرا لتكون داخل صندوق الغداء مع الحفاظ على رؤية خالية من العوائق.استخدمنا جلسة GoPro لهذا الإطلاق. لقد التقطت صورا للرحلة! تم إرفاق وحدتي SPOT GPS بالجانب وأعلى صندوق الغداء. استخدمنا هذه لتتبع الحزمة الخاصة بنا. تم عمل شق صغير في جانب صندوق الطعام للسماح لمستشعر درجة الحرارة بالتمسك ، وتعريضه للهواء الخارجي.

الخطوة 7: الاسترداد

لقد استخدمت بطارية Duracell 9v في آخر عملية إطلاق. قمت بقياس جهد البطارية على أنه 9.56 فولت قبل توصيله بمسجل البيانات. لقد قمت بتوصيل البطارية في حوالي الساعة 6:30 صباحًا. بعد هبوط البالون ، واستعادته ، وإعادته إلى المدرسة ، وفتح الطرد ، كانت الساعة 1:30 مساءً. فتحت الحمولة للعثور على مسجل البيانات لا يزال يسجل! ثم قمت بقياس جهد بطارية 9 فولت. عند استخدام البطارية ، ينخفض الجهد. كانت البطارية الآن عند 7.5 فولت. بعد سبع ساعات من تسجيل البيانات ، كانت البطارية لا تزال في حالة جيدة.

سقط البالون والطرد جنوب رامونا في واد صغير. قاد فريق الإنعاش حوالي ساعة ثم مشى بقية الطريق. كان اللبلاب السام ودرجات الحرارة المرتفعة عقبة ، ومع ذلك فقد ثابروا وتمكنوا من استعادة البالون. عادوا إلى المدرسة وسلموني الطرد. لقد فوجئت أن مسجل البيانات لا يزال قيد التشغيل. هذا جعلني متفائلا. قمت بفصل البطارية وأخرجت بطاقة microSD بعناية. ثم ركضت إلى جهاز الكمبيوتر الخاص بي. هذا هو الجزء الأكثر إثارة للأعصاب وإثارة في الرحلة بالنسبة لي. هل مسجل البيانات يعمل؟ بحثت في حقيبتي للعثور على محول بطاقة SD. آخر رحلتين توقف المسجل عن العمل على ارتفاع 40 ألف قدم لأنني وضعت نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بشكل غير صحيح في وضع الطيران. نظرًا لأن الطريقة الوحيدة التي يمكنني من خلالها الوصول إلى ارتفاعات تزيد عن 40 ألف قدم هي بالونات الطقس ، لم يكن لدي أي فكرة عما إذا كان الكود الجديد الخاص بي سيعمل.

لقد قمت بتوصيل بطاقة microSD بجهاز الكمبيوتر الخاص بي ، وفتحت الملف ، ورأيت سجلاً مليئًا بالبيانات. بدأت بالتمرير عبر البيانات … النجاح !! استمر السجل خلال الرحلة بأكملها.

الخطوة الثامنة: التحليل والعلوم

التعبير "ثالث أضعاف السحر" يبدو صحيحًا. قمنا بتسجيل البيانات للرحلة بأكملها! وصل البالون إلى ارتفاع أقصى قدره 91.087 قدمًا وكانت أبرد درجة حرارة -58 درجة فهرنهايت.

تؤكد بياناتنا الكثير من العلوم المعروفة وتتماشى معها. على سبيل المثال ، كان الجزء السفلي من الستراتوسفير -40 إلى -58 درجة فهرنهايت بينما كانت درجة الحرارة في أوج الرحلة -1.75 درجة فهرنهايت. يعيش البشر في الطبقة السفلى من الغلاف الجوي للأرض ، طبقة التروبوسفير. في طبقة التروبوسفير ، تنخفض درجة الحرارة مع زيادة الارتفاع. والعكس صحيح في الستراتوسفير. في الواقع ، يمكن أن تكون قمة الستراتوسفير فوق الصفر بخمس درجات.

لقد فوجئت بصعود البالون بهذه الطريقة الخطية. أعتقد أنه نظرًا لضعف الغلاف الجوي ، ستتغير سرعة صعود البالونات. ومع ذلك ، لم أفاجأ بالمنحنى في سرعة نزول البالون. إن فرضيتي حول سبب سقوط البالون بسرعة ثم إبطائه تدريجيًا لها علاقة بالمظلة. في الأوج ، كان هناك القليل من الهواء لدرجة أنني أعتقد أن المظلة لم تكن فعالة. تستخدم المظلات مقاومة الهواء والاحتكاك لتسقط ببطء على الأرض ، لذلك إذا كان هناك القليل من الهواء ، فإن المظلة ليست فعالة. مع انخفاض العبوة ، تزداد مقاومة الهواء بسبب زيادة ضغط الهواء والمزيد من الهواء. ينتج عن هذا أن تكون المظلة أكثر فاعلية وأن الحزمة تنخفض بشكل أبطأ.

بسبب درجة الحرارة وسرعة الرياح ، أعلن أن أسوأ ارتفاع للعيش فيه هو 45،551 قدمًا. على هذا الارتفاع ، شهدت العبوة برودة -58 درجة فهرنهايت. إذا لم يكن هذا كافيًا ، كانت الرياح تهب بسرعة 45 ميلًا في الساعة. بينما واجهت صعوبة في العثور على بيانات لتأثير الرياح على الريح عند درجة الحرارة هذه ، وجدت أن الطقس -25 درجة فهرنهايت مع 45 ميلًا في الساعة يؤدي إلى رياح هوائية تصل إلى -95 درجة. لقد اكتشفت أيضًا أن درجات حرارة الريح عند -60 درجة تجمد اللحم المكشوف في 30 ثانية. ومع ذلك ، ربما لا يكون هذا مكانًا مثاليًا لقضاء الإجازة. كما هو موضح في الصورة أعلاه ، هناك منظر رائع من هذا الارتفاع! تعرف على المزيد حول Windchill هنا:

لم يكن بإمكاني عرض ودراسة هذه البيانات دون مساعدة من أختي التي قامت بإدخال البيانات لجميع 240 سطرًا من البيانات. امتيازات وجود أشقاء أصغر سناً:)

الخطوة 9: الخاتمة

هذا نجاح أكيد. قمنا بتسجيل بيانات الارتفاع ودرجة الحرارة وسرعة الرياح ومعدل الصعود ومعدل الهبوط والوقت والتاريخ وخط العرض وخط الطول على الرحلة بأكملها. هذا أمر لا غنى عنه لمنطوني الارتفاعات العالية وقاذفات المرة الأولى!

بعد أربع سنوات من إطلاق المنطاد ، قمنا أخيرًا بتسجيل البيانات لرحلة كاملة. اكتشفنا أخيرًا إلى أي مدى تطير بالوناتنا. لقد اقتربنا قليلاً من تجربة الفضاء. لقد اقتربنا قليلاً من لمس المنبوذ!

جانب آخر رائع لمسجل البيانات هو أن جميع البيانات مختومة بالوقت. هذا يعني أنه يمكنك ترتيب البيانات مع الصور التي تم التقاطها أثناء الرحلة مما يسمح لك بمعرفة الارتفاع والموقع الدقيق الذي تم فيه التقاط كل صورة!

هذا المشروع سهل التكرار والتعديل لأغراضك الخاصة. أضف بسهولة مستشعرات درجة حرارة إضافية ، وأجهزة استشعار للضغط والرطوبة ، وعدادات جايجر ، والفرص لا حصر لها. طالما يمكن استخدام المستشعر دون تأخير ، فيجب أن يعمل!

شكرًا لك على قضاء بعض الوقت في قراءة هذا Instructable. أستمتع بالإجابة على الأسئلة والرد على التعليقات والنصائح والأفكار المفيدة ، لذا أطلق النار في قسم التعليقات أدناه.

هذا Instructable موجود أيضًا في بعض المسابقات ، يرجى التصويت إذا كنت قد استمتعت أو تعلمت شيئًا جديدًا! يتيح لي الفوز بالجوائز كسب أدوات جديدة لإنشاء مشاريع أفضل وأكثر تقدمًا

الوصيف في التحدي المنبوذ

الجائزة الكبرى في مسابقة استكشاف العلوم 2017