Telemetría Ambiental Con Cohete De Agua: 8 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

Hola soy Fabián Picado García y quiero mostrarles cómo مفصلة un sistema de telemetría ambiental mediante el empleo de un cohete de agua، lo cual implica que nos enfocaremos en la construcción de dos المكونات:

أ) primero ، un cohete y su base de lanzamiento ؛ ذ

ب) luego، un sistema de recolección de datos cohete al cohete.

De esta forma، concretaremos el main objetivo de este proyecto ،istente en:

- Medir la Concentración de monóxido de carbono (CO) en el aire según la altitud y lugar geográfico mediante un cohete de agua، para establecer su posible effecto tóxico en las aves.

Como ya lo habrán notado، es una meta bastante ambiciosa pero قابلة للتحقيق. Para hacerlo debemos recolectar diferentes datos (por ejemplo las variaciones de presión y en la aceleración) y، finalmente، identificar la Concentración en el aire del citado gas (CO)، para así establecer sus efectos.

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 preservación de nuestro hogar: el planeta Tierra.

Ahora sí، ¡Manos a la obra!

الخطوة 1: المواد التي لا غنى عنها

المواد:

1. Un sensor de presión barométrica. * Ver:

2. Un acelerómetro. * Ver:

3. Un sensor de monóxido de carbono. الإصدار:

4. Arduino UNO. الإصدار:

5. Un Adafruit Featther MO. * Ver:

6. Un emisor y receptor (2 antenas de cable de cobre *). الإصدار:

7. ألواح التجارب Tres (أبعاد con las siguientes: verde de 1.5 x 2 cm y blanca de 83 x 54.5 cm). الإصدار: أ) https://www.crcibernetica.com/clear-breadboard-8-3 … ب) https://www.crcibernetica.com/clear-breadboard-8-3 …

8. Láminas MDF بحجم 3 ملم دي كبير للقرص الصلب.

9. Tornillos M3X25 y M2X12.

10. أونا بانتالا LCD. الإصدار:

11. كبلات دوس USB (تلميح USB الصغير).

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. دوس ليتروس دي أغوا.

19. Una tarjeta memoria Micro SD y 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 para sellar los tubos، unión de PVC de 2”(lanzador) ، 8 غازات بلاستيكية ، 2 غازات ميتاليكا ، تروزو دي بوتيلا بلاستيكا دي 2.5 ليتروس (سوبرانت دي لا فيلازادا) ، بيجامينتو باراكس واي فالفولا بارا آرو دي كارو.

* ملحوظة: estas piezas Requieren de Soldadura previa en sus pines.

1. Herramientas: 1. Cautín y soldadura de estaño. 2. ديساتورنيلادور. 3. Alicate. 4. تيجراس. 5. Regla. 6. Llave Allen (الفقرة ajustar tornillos). 7. القاطع يا كوتشيلا. 8. ماركادور. 9. Computadora (portátil القابلة لإعادة التدوير). 10. Un inflador para bicicleta de 100 PSI.

الخطوة الثانية: Cortar El Cohete

En esta etapa construiremos los módulos، el cono y el paracaídas del cohete. Empezaremos por el compartimiento denominado módulo 2 de medicaliones porque aquí se almacenará el sistema de telemetría. الفقرة الخاصة بالتفصيل 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 inferior؛ es decir، aproximadamente de la boca de la botella a dicho punto se miden 31 cm (donde se marca en la imagen)، cortándose en línea recta y alrededor de todo el perímetro. Lo que nos interesa presecha es el cilindro pues la parte cortada underferior se desecha. Además، para obtener la nivelación de la presión necesaria del sensor، debe abrirse en este módulo 2 una ventana que ubicaremos en la parte media de la botella، específicamente a una distancia de 13 cm de su boca. La ventana se hace en forma rectangular، dibujándose con marcador el contorno con una dimensión de 4.5 cm x 7 cm y para 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 الفقرة كيو حد ذاتها تمييزا المستقيم ماركادو. después cubrimos los bordes con tape eléctrico para evitar accidentes.

Al segundo compartimiento le llamamos módulo 1 de propulsión porque es el que impulsa el cohete durante el despegue. تفاصيل بسيطة من الخزف البسيط في الولايات المتحدة لا botella en sí، sin añadirle ni hacerle ningún cambio o modificación. Eso sí، es basic cerciorarse que no contenga ningún tipo de agujero o filtración porque aquí se vaciarán los 2 litros de agua antes del despegue؛ líquido que funcionará como قابل للاحتراق ديل cohete.

Cono del cohete: حد ذاته تفصيليًا 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). الخلفية ، 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 para 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). الحظر المفروض على الخطيئة ، في نهاية المطاف ، لا يوجد ضمانات ، لا حل بديل ، بلسا دي بلاستيكو ديل سوبرميركادو وكويو تامانو سي دي أبروكسيماديمينت 29 سم × 47 سم (بما في ذلك en la última medida las agarraderas). يقدم Primero ، acomodan la bolsa ، los pliegues de los lados para que quede con la forma rectangular indicada (المطابقة viene empacada cuando todavía no ha sido usada y se aprecia en la foto). Después le cortan las asas o las agarraderas، doblan la bolsa a la mitad، unen con cinta adhesiva ambas partes por el borde inferior y la voltean de afuera hacia adentro، de manera tal que la unión realizada quede a lo interno de la bolsa y lista الفقرة سر الولايات المتحدة. (Ver las imágenes)

Luego nos ubicamos en la parte Superior de la Bolsa (Por donde المعتادmente se تقديم los objetos en esta) y hacemos cinco aberturas، de modo que el perímetro de la bolsa (que por cierto es Mayor en ese borde que en el inferior debido a las porciones dobladas no ha sido utilizada) se divide e identifica con el marcador en cinco fracciones، para obtener el espaciado entre cada abertura que realizaremos. La bolsa que empleo mide 90 cm de perímetro (طول مشابه للعرض الحالي la bolsa adaptada) ، por lo que marqué 18 cm de espaciado. Además، cada abertura se efectúa con la tijera، de modo que iniciamos el corte en el borde Superior hacia el borde inferior de la bolsa، hasta alcanzar 20 cm de longitud؛ por lo que، una vez cortadas todas las aberturas، se generan 5 franjas en la bolsa. Después، tomamos el pábilo y cortamos un Sectoro de 70 cm، el cual atamos en el extancia Superior de la primera franja de la bolsa، para hacerlo engamos la base underferior 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 (según la secuencia fotográfica).

Por último، juntamos los cinco Sectionos de pábilo y sobre ellos montamos un sexto Sectoro de pábilo de 60 cm. Hacemos un nudo con todos los hilos، el cual debe quedar bien firme. Elremeo final del pábilo سيُسجل دوس 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 imágenes).

الخطوة 3: Conexiones Eléctricas (مستقبلات)

Llegó el momento de realizar las conexiones eléctricas entre la pantalla LCD y la placa de prototipado o breadboard، con el fin de recibir la señal sobre el inicio de las medicaliones.

En primer lugar، unimos los cables de la pantalla LCD con el Arduino UNO y la placa de prototipado (según el video). الاحترام مهم جدا ملاحظات:

أ) Aclarar que para las conexiones de la pantalla nos basamos en el texto: "El libro de proyectos de Arduino" (2014 ، p.116) y para la conexión de cada pin Consultamos la hoja de datos del receptor. الإصدار:

ب) En la conexión de la pantalla seguiremos la identificación del Arduino UNO (como se ve en la imagen advunta) ؛ حظر الخطيئة ، مقسوم على التنسق ، مقسوم على التباين ، قانون للمقاومات القانونية. Lo an front con el fin de que el brillo de la pantalla se mantenga constante sin Requerir ajustes.

En segundo orden، dado que es necesaria la protección y estabilidad de la placa de prototipado con sus conexiones، también vamos a lo que llamamos una "caja receptora"، la cual tiene forma de prisma rectangular 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). قم بتحديد موقع الويب الذي تم إنشاؤه تحت عنوان las formas con los cortes en láser. Debo indicar que el contorno de las caras del prisma está basado en el diseño المتطورة من Thomas de Camino. الإصدار: 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، pasándose primero los cables por una ranura rectangular، para luego atornillar (con tornillos M3) la pantalla (ver el video). Con la placa de prototipado y sus circos ya terminada، Procedemos a colocar el receptor y su antena. La última debemos hacerla manualmente porque si bien en la hoja de datos sí se visualiza como parte del kit de emisor y receptor، lo cierto es que no venía en el producto comprado y por ello، tenemos que construirla. Con este propósito les recomiendo register un alambre de cobre en una pieza cilíndrica de 5 mm de diámetro (yo utilizo una pieza de Lego pero pueden usar 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).

Para la instalación de la antena al receptor tomé como modelo la hoja de datos antes Referida، pero conectando el pin de "data" en la entrada digital 8 del Arduino UNO porque en la hoja lo ubican en el pin 2، el cual ya está ocupado.

Habiendo colocado el receptor y la antena، مقدمة عن la placa del prototipado que debe 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 pantalla dentro de la caja receptora، para lo cual se engranan las restantes paredes de la caja. En la pared backior se debe dejar la prevista para la conexión de USB en la ranura cuadrada y el rectangular para la salida de la antena. (فيديو ايل).

الخطوة 4: Conexiones Eléctricas (A Bordo Del Cohete)

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

Inicialmente empotramos el microcontrolador o el Adafruit feather M0، el sensor de presión barométrica، el sensor de gas MQ-7 y las لاتصال لوح التجارب، sea para establecer las conexiones entre sí.

Ante lo dicho ocuparemos una estructura a la cual adherir los indicados Components. Con este propósito diseñe una con forma cilíndrica Integrada por dos dos discos de 115 mm de diámetro y una pieza المستطيل 70 x 50 mm؛ مساعدتك في القضاء على القانون. Archivo:

Tomamos la pieza مستطيلة 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، apprgándole use cuatro espaciades también pueden usarse tuercas o cualquier otro elemento funcional. De esta manera se le da laeparación necesaria para لتسهيل الاتصال اللاحق. Después ponemos el sensor de presión y así، sucesivamente، los restantes componentes، todo según la imagen. Les sugiero pegar las breadboard con tape eléctrico (aunque igual puede emplearse goma، silicona o مماثلة) y colocar la memoria antes del microcontrolador porque، de lo contario، la tapa underferior no lo permite.

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 feather M0. En los agujeros de dicha tapa adherimos el acelerómetro y، backiormente، las respectivas لوحات التجارب مع conexiones del circo. لوح التجارب La breadboard blanca y la primera verde en la pieza مستطيل. لوحة التجارب La segunda verde en la tapa Superior junto al acelerómetro.

En la breadboard de color blanco conectamos el pin de tierra del microcontrolador a la 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 لون لوح الخبز الأخضر ؛ de igual manera، con el pin SCL.

الفقرة كونيكتار الاستشعار عن دبوس Vcc lo insertamos en la columna positiva. De igual manera، con el pin GND en la columna Negativa. Finalmente، los pines SDA y SCL los conectamos en sus respectivas columnas de la breadboard 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، 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.

بور otro lado، en la breadboard que colocamos en la parte Superior conectamos el emisor. El Pin Vcc y el pin GND se une con la columna positiva y Negativa de la indicada barra de alimentación color blanco. Asimismo، el pin de data lo conectamos en la entrada 11 del microcontrolador.

En استئناف ، las conexiones en una de las dos breadboard verdes puede Observarse en la imagen addunta.

Después ، pegamos la batería USB en la pieza مستطيل ، al frente y en posición vertical. A este momento lo único que nos resta es insertar esta estructura en el módulo 2 del cohete، lo cual se hace manualmente y en el momento en que se va a iniciar la recolección de datos. 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 y así lograr la ventilación necesaria pues al quedar de frente a tal ventana allowirá que el sensor de presión y de gas puedan efectuar las correctas medical altitud y de elcentración de CO.

الخطوة 5: Descargar Los Programas

Ahora debemos descargar los programas en 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) recepción de datos yc) las librerías necesarias (I2Cdev.zip، MPU6050.zip، Adafipruit-mafaster.zip). Archivos:

برنامج دينترو دي كادا ، مدير إدارة كومينتاريو ، مراسلين تابعين لكبار المسؤولين التنفيذيين.

الفقرة descargar el programa en el microcontrolador se realizan los siguientes pasos:

-Arduino UNO: كبل USB de la caja receptora a uno de los puertos USB de la computadora. En el software Arduino IDE desde la pestaña de Herramientas seleccionamos el puerto COM donde el Arduino UNO se conectó (la computadora le indicará dicho puerto). Igual، dentro de la pestaña Herramientas، entramos a Placa y seleccionamos Arduino / Genuino UNO (ver captura de pantalla). Finalmente، damos click en subir y se realiza la descarga.

-ريشة Adafruit M0: كبل توصيل USB del sistema de telemetría a uno de los puertos USB de la computadora. Ingresamos al software Arduino IDE y desde la pestaña de Herramientas seleccionamos el puerto COM، donde el Adafruit feather M0 se conectó. Nos mantenemos en Herramientas، ahí nos dirigimos a Placa y seleccionamos Adafruit feather M0 (ver captura de pantalla). Para finalizar، damos click 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.

الخطوة 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 reperidos.

Comenzamos con el empaque del paracaídas، para lo cual doblamos la bolsa a la mitad y luegoividimos 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 última fracción del paracaídas hasta que los pábilos la rodeen por Completeo y ya no queda más pábilo por Registerar. 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 imágenes).

postiormente، ensamblar el módulo 1 pero aquí en forma pues، de manera Definitiva، se realizará cuando ya se va a efectuar el despegue y hayamos cargado el líquido que funciona como "combustible" (como selicienta en el sig). Para realizar este ensamble la parte inferior de la botella se تقديم عرض، 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. إجراءات الفقرة cuyo pueden visitar las siguientes páginas:

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

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

الخطوة 7: Recolección De Datos (Despegue Del Cohete)

Antes de colocar el cohete en la base de lanzamiento llenamos con dos litros de agua، como coustible (según se Observa en la imagen)، el módulo 1 de propulsión. Luego يقدم 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 eléctrico en la unión de ambos compartimientos (con، al menos، dos vueltas de tape). Finalmente، se Registera el paracaídas en la forma ya 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 para 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 elementes 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؛ إستو مع ذلك يجب أن يكون هناك خطأ في التجهيز.

Conectamos la caja receptora a la computadora e ingresamos al software Arduino IDE، seleccionamos la tarjeta Arduino / Genuino UNO، el puerto COM، Entramos al Monitor Serie. Tanto en la computadora como en la pantalla LCD de la caja receptora se nos señalará que el sistema está Preparado para la getención de information and automáticamente comenzará la recolección de datos desde tierra.

Con el cohete colocado en la parte Superior de la 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) y se production el despegue (ver video).

Desde el cohete en vuelo، el sistema comienza a almacenar los datos recolectados en la memoria SD interna como a enviarlos a la computadora. Dichos datos serán procesados en la computadora en un libro de Excel tomando como Referencia la información guardada en la memoria.

الخطوة 8: Análisis De Los Datos Recolectados

Terminado El vuelo del cohete ، podemos realizar varias tareas ، entre otras:

- Utilizar las variaciones de presión para Determinar la altitud alcanzada por el cohete.

- تحديد التركيز الأحادي في الكربون في الهواء.

Con esta finalidad ، concluido el aterrizaje del cohete se تقديم la memoria del sistema de telemetría en la computadora. Ahí encontraremos un archivo “datalogger.txt” del cual copiamos los datos. Dicha información la pegamos en la hoja de Excel llamada “Análisis de datos”. Después de haber pegado los datos en la pestaña de Inicio buscamos la función de Reemplazar، cambiamos el punto por la coma y damos click en la opción Reemplazar todos.

Una vez descargada la hoja، hallaremos dos tablas، una denominada "Mediciones sin procesar"، donde se pega la información recogida y la otra llamada "Mediciones procesadas"، en la cual se registra la Concentración de monóxido de carbono en partes millón (جزء في المليون)، la aceleración en cada uno de los ejes (g)، la altitud (msnm) y el ángulo con respo 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 yotro de la altura en función del tiempo. En la siguiente página descargue el archivo de Excel (“Análisis de datos”).

معاقبة بيانات الحكايات ، نهائي ، أحداث محددة التأثير المحتمل للتأثيرات المحتملة على المحيط. Esto porque el monóxido de carbono es un gas incoloro، inoloro e insípido، lo cual refleja su dificultad para ser detado، por lo que -con la ayuda de estas medicales- podemos Identificar lugares donde su Concentración es Mayor.

Para más información sobre el tema، pueden visitar las siguientes páginas:

- Reglamento sobre la calidad del aire en Costa Rica

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

- معلومات أوترا التكميلية:

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

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

Es conocido que este compuesto químico afecta tanto a los seres humanos como a la flora y fauna y si bien es cierto también es más común de localizar en la superficie de la tierra، su detección es poco frecuente en otras altitude، donde poco frecuente en otras highغاits incidencia en animales que que normalmente ocupan estos espacios، como ocurre –por ejemplo- con aves. Además، la telemetría nos allowirá valorar si las Concentraciones de CO son Constantes، Independientemente de la altitud؛ o si ، من خلال المعاكسة ، يجب أن تكون هذه الاختلافات متوافقة مع alcanzada y a la trayectoria del cohete.