Πώς να συναρμολογήσετε το Arduino για να τραβήξετε φωτογραφίες Από: Sydney, Maddy και Magdiel: 8 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Ο στόχος μας ήταν να συγκεντρώσουμε ένα Arduino και ένα Cubesat που μπορούν να τραβήξουν φωτογραφίες ενός προσομοιωμένου Άρη ή του πραγματικού Άρη. Σε κάθε ομάδα δόθηκαν περιορισμοί έργων: όχι μεγαλύτερα από 10x10x10 cm, βάρος δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 3 κιλά. Οι ατομικοί περιορισμοί της ομάδας μας ήταν να μην προσθέσουμε άλλους αισθητήρες ή να αλλάξουμε την αρχική ιδέα του έργου μας.

Βήμα 1: Συγκέντρωση υλικών

1) Θα χρειαστεί να αγοράσετε ένα ArduCam συμβατό με το Arduino Uno. Αγοράσαμε το δικό μας στο Amazon και το ακριβές μοντέλο που αγοράσαμε ήταν: Arducam Mini Module Camera Shield with OV2640 2 Megapixels Lens for Arduino UNO Mega2560 Board (ο σύνδεσμος στο Amazon δεν θα αντιγράψει αλλά θα πληκτρολογήσει αυτό το ακριβές όνομα και θα πρέπει να είναι το πρώτο στη σελίδα)

2) Κατασκευάστε το Cubesat. Στο έργο μας χρησιμοποιήσαμε έναν 3D εκτυπωτή για να εκτυπώσουμε ένα Cubesat που είχε ήδη σχεδιαστεί. Δεν έχει σημασία τι σχέδιο χρησιμοποιείτε. Εάν δεν έχετε την επιλογή για τρισδιάστατη εκτύπωση, μπορείτε επίσης να το συναρμολογήσετε χρησιμοποιώντας διάφορα αντικείμενα, όπως δρεπάνια, μπότες, άλλα ξύλα κλπ. Εάν δεν συναρμολογείτε το Arduino για τοποθέτηση σε Cubesat, παραλείψτε αυτό το βήμα. (Θα εξηγήσουμε πώς δημιουργήσαμε το Cubesat στο βήμα 3)

3) Αποκτήστε το Arduino. Χρησιμοποιήσαμε ένα Arduino Uno που είναι συμβατό με το Arducam.

4) Συγκεντρώστε σύρματα. Θα χρειαστείτε 8 αρσενικά προς θηλυκά καλώδια και 4 αρσενικά σύρματα. Τα χρώματα δεν έχουν σημασία, αλλά διαφορετικά χρώματα μπορεί να σας βοηθήσουν να παραμείνετε οργανωμένοι.

Βήμα 2: Συνδέστε τα καλώδια

Πάρτε τα 8 αρσενικά σε θηλυκά καλώδια και συνδέστε το θηλυκό άκρο με τα ασημένια κορδόνια στο Arducam. Θα είναι μια σφιχτή εφαρμογή, αλλά θα συνεχίσουν όλοι με λίγη υπομονή.

Θα αναφερθούμε στα χρώματα που χρησιμοποιούμε πηγαίνοντας από δεξιά προς τα αριστερά ξεκινώντας από το γκρι.

1) Γκρι άκρο στο Α5

2) Λευκό άκρο σε Α4

3) Μαύρο άκρο στα 5V

4) Πράσινο τέλος στρατού στο GND

5) Κόκκινο τέλος στο 13

6) Πορτοκαλί τέλος έως 12

7) Κίτρινο τέλος στο 11-

8) Πράσινο τέλος στο 7

Βήμα 3: Συναρμολογήστε το Cubesat

Για το έργο μας εκτυπώσαμε 3D το Cubesat μας. Εάν δεν έχετε πρόσβαση σε έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή, τότε υπάρχουν πολλές άλλες επιλογές για κατασκευή, όπως μπαστούνια Popsicle, legos, μέταλλο κ.λπ.

Πάνω είναι οι σύνδεσμοι stl που χρησιμοποιήσαμε και κατεβάσαμε για να εκτυπώσουμε το Cubesat μαζί με ένα παράδειγμα εικόνας. Για να αποκτήσετε πρόσβαση στους συνδέσμους, κάντε κλικ στους συνδέσμους φωτογραφιών και θα μεταφερθείτε σε άλλη σελίδα, μία φορά στην άλλη σελίδα κάντε κλικ στο μικρό σύνδεσμο στην κάτω αριστερή γωνία και θα γίνει λήψη στον υπολογιστή σας.

Για να στερεώσουμε το επάνω φύλλο και το κάτω μέρος, βιδώσαμε τρεις οπές σε αυτό και οι εικόνες θα εμφανιστούν παραπάνω. Κατά την τρισδιάστατη εκτύπωση, ξεκινά με ένα λεπτό στρώμα στο κάτω μέρος και αποφασίσαμε να το κρατήσουμε αντί να το κόψουμε και να στερεώσουμε το κάτω κομμάτι, αλλά η επιλογή είναι δική σας. Με το τελειωμένο μας σχέδιο αποφασίσαμε να κόψουμε τα επιπλέον ακατάστατα κομμάτια για να καθαρίσουμε την εμφάνιση λίγο καλύτερα.

Εάν αποφασίσετε να φτιάξετε το Cubesat με διαφορετικό τρόπο, μπορεί να χρειαστεί να δημιουργήσετε ένα ράφι για το Arduino.

Βήμα 4: Ρύθμιση κώδικα

1) Ανοίξτε το Arduino/Genuino Uno στον υπολογιστή

2) Λήψη κώδικα από το Arducam.com και χρήση του spi cam και λήψη της συνημμένης βιβλιοθήκης

α) Ανοίξτε το Arducam.com

β) Πατήστε τη διαφάνεια της κάμερας κατασκοπείας στην αρχική σελίδα

γ) Στην αριστερή πλευρά της σελίδας πατήστε το λογισμικό

δ) Στο λογισμικό πατήστε τους συνδέσμους Source Code Github και κατεβάστε τα 3 αρχεία σε αυτήν τη σελίδα

github.com/ArduCAM/RaspberryPi/tree/master…

3) Ανοίξτε το Arduino/Genuino Uno και ανεβάστε το αρχείο spi στο πρόγραμμα

4) Βεβαιωθείτε ότι το καλώδιο usb είναι συνδεδεμένο στο Arduino και τον υπολογιστή

5) Ανοίξτε τη βιβλιοθήκη που κατεβάσατε στη σελίδα

6) Πατήστε το κουμπί που λέει "μεταφόρτωση" στο επάνω μέρος της σελίδας

Εάν θέλετε να ανοίξετε το Arducam Host που είναι απλώς ένα συνεχές βίντεο από την κάμερα, μεταβείτε στη βιβλιοθήκη που έχετε κατεβάσει και ανοίξτε το κουμπί Arducam Host

Βήμα 5: Ασφαλίστε το Arduino

Τα Cubesats είναι φτιαγμένα για να αποστέλλονται στο χώρο και αυτό σημαίνει πολύ κίνηση. Το Arduino και η κάμερα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν ασφαλέστερα, ώστε να μην σπάσει τίποτα στο δρόμο προς τον Άρη, ή στην περίπτωσή μας, στη δοκιμή ανακίνησης.

Δεν υπάρχει πραγματικά ένας τέλειος τρόπος για να κάνετε αυτό το βήμα και πιθανότατα θα έχετε έναν καλύτερο τρόπο από αυτό που κάναμε, αλλά εδώ είναι το παράδειγμά μας:

1) Πάρτε το Arduino και βρείτε έναν καλό χώρο στο κάτω μέρος του Cubesat ή στο ράφι αν αποφασίσετε να το φτιάξετε

2) Φτιάξτε ένα βρόχο ταινίας (χρησιμοποιήστε κολλητική ταινία παρόλο που δεν φαίνεται στην εικόνα, τελειώσαμε) και κολλήστε το στο κάτω μέρος του Arduino

3) Πατήστε τη φούσκα Arduino και την ταινία και πιέστε σταθερά στο ασφαλές σημείο που κάνατε στο Cubesat

4) Εάν πιστεύετε ότι το Arduino δεν είναι πλήρως ασφαλές, προσθέστε ένα κομμάτι ταινίας από πάνω για επιπλέον προστασία

5) Βρείτε ένα καλό σημείο για το ArduCam

6) Ασφαλίστε την κάμερα με ταινία με τον καλύτερο τρόπο που θεωρείτε κατάλληλο. Στην εικόνα μας δείχνει ότι πήραμε δύο κομμάτια πάνω και κάτω και τα κάναμε αρκετά μακριά για να τυλίξουμε γύρω από τα κομμάτια του πλαστικού

Βήμα 6: Δοκιμές

Δοκιμή πτήσης και ανακίνησης

Για να βεβαιωθείτε ότι το Arduino σας είναι ασφαλές, μπορεί να πραγματοποιηθεί δοκιμή πτήσης και ανακίνησης, αλλά είναι προαιρετικό. Στην τάξη μας είχαμε δύο μηχανές για να δοκιμάσουμε το Cubesat, αλλά μπορεί να μην έχετε την επιλογή. Θα έχουμε ένα βίντεο με τις δοκιμές μας που αναφέρονται παραπάνω.

Για τη δοκιμή πτήσης πρέπει να χρησιμοποιήσετε συμβολοσειρά για σύνδεση από το Cubesat στο μηχάνημα. Τυλίξαμε το κορδόνι μέσα από τέσσερις τρύπες στις αντίθετες πλευρές του Cubesat. Σας προτείνουμε να κάνετε τη συμβολοσειρά μεγαλύτερη επειδή έπρεπε να την αντισταθμίσουμε και να προσθέσουμε περισσότερη συμβολοσειρά. Όταν συνδέουμε το κορδόνι μας, το βάζουμε στην απέναντι πλευρά της κάμερας, έτσι ώστε η κάμερα να είναι πάντα στραμμένη προς τα κάτω για καλύτερη θέα. Θα χρησιμοποιήσετε ένα γάντζο για να συνδέσετε τη συμβολοσειρά στο μηχάνημα. Μόλις συνδεθεί η συμβολοσειρά, θα ενεργοποιήσετε το μηχάνημα και θα φτάσετε αργά σε πλήρη ισχύ και θα το περιστρέψετε για 30 δευτερόλεπτα.

Για τις δοκιμές ανακίνησης θα βάλετε το Cubesat σε ένα μικρό κουτί και θα το παίρνετε σιγά σιγά σε πλήρη ισχύ. Υπάρχουν δύο δοκιμές κούνησης, οπότε για το δεύτερο θα πρέπει να το κολλήσετε, αλλά θα είναι η ίδια ιδέα. Επαναλάβετε αυτό που κάνατε πριν και αφήστε το να περάσει για 30 δευτερόλεπτα.

Βήμα 7: Φυσική έργων

Τ: (2/1) δευτ./Κύκλος

Χρειάζονται 2 δευτερόλεπτα για να γίνει σε τροχιά γύρω από τη δοκιμή πτήσης.

f: (.5/1) κύκλοι/δευτερόλεπτο

Στη δοκιμή μπορεί να κάνει.5 κύκλους σε ένα δευτερόλεπτο.

V: 2,29 m/s

Η ταχύτητα της κίνησης του δορυφόρου είναι 2,29 m/s, η οποία υπολογίστηκε με τη λήψη της διαμέτρου (1,46 cm) και πολλαπλασιάζοντας με το pi και διαιρώντας με το χρόνο (2/1 sec/κύκλος). Η ταχύτητα είναι η ταχύτητα του Cubesat ενώ κινείται σε κύκλους κατά τη δοκιμή πτήσης.

Ac: 7,18 m/s^2

Η επιτάχυνση είναι 7,18 m/s^2 υπολογιζόμενη με τετραγωνισμό της ταχύτητας (2,29 m/s) και διαιρούμενη με την ακτίνα (0,73 cm). Η επιτάχυνση είναι η αλλαγή στην ταχύτητα του Cubesat όπως είναι στη δοκιμή

Fc: 1069,44 Ν

Η κεντρομόλος δύναμη υπολογίζεται λαμβάνοντας τη μάζα (148,87 g) και πολλαπλασιάζοντας με την τετραγωνική ταχύτητα και διαιρώντας με την ακτίνα (0,73 cm). Η κεντρομόλος δύναμη είναι μια δύναμη που δρα στο Cubesat ενώ κινείται σε έναν κύκλο, διατηρώντας το στη γενική διαδρομή ενώ το Fc κινείται προς τα μέσα.

Βήμα 8: Συμπέρασμα

Αυτά είναι όλα τα βήματα που κάναμε για τη συναρμολόγηση ενός Cubesat και την κωδικοποίηση ενός arduino για λήψη φωτογραφιών του Άρη ή οποιουδήποτε άλλου αντικειμένου που θα θέλατε. Σε αυτό το Instructable συμπεριλάβαμε τις ακριβείς μετρήσεις και υπολογισμούς μας, αλλά στο σπίτι τα αποτελέσματά σας μπορεί να διαφέρουν. Αν και το εγχείρημά μας είχε μερικά χτυπήματα στο δρόμο, θέσαμε ως στόχο να τα εξομαλύνουμε όλα και να κάνουμε αυτό το έργο όσο το δυνατόν πιο απλό για οποιονδήποτε άλλο.