JustAPendulum: ክፍት ምንጭ ዲጂታል ፔንዱለም 13 ደረጃዎች

2024 ደራሲ ደራሲ: John Day | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-30 07:32

JustAPendulum የምድርን የስበት ፍጥነት (~ 9 ፣ 81 ሜ/ሰ) ለማግኘት የመለኪያ ጊዜውን የሚለካ እና የሚያሰላ በአርዱዲኖ ላይ የተመሠረተ ክፍት ምንጭ ፔንዱለም ነው። ከኮምፒዩተርዎ ጋር ለመገናኘት የዩኤስቢ-ወደ-ተከታታይ አስማሚ የሚጠቀም የቤት ውስጥ አርዱinoኖ UNO ይ containsል። JustAPendulum በጣም ትክክለኛ እና ተጓዳኝ አለው (በ Visual Basic. NET የተፃፈ) ፣ በእውነተኛ-ጊዜ ፣ የጅምላውን አቀማመጥ እና ሠንጠረዥ እና ግራፍ ከሁሉም ቀዳሚ እርምጃዎች ጋር ያሳየዎታል። ሙሉ በሙሉ በጨረር መቆረጥ እና በቤት ውስጥ የተሰራ ፣ ለአጠቃቀም በጣም ቀላል ነው-አንድ ቁልፍ ብቻ ይጫኑ እና ጅምላ እንዲወድቅ እና ቦርዱ ሁሉንም ነገር ያሰላል። በፊዚክስ ክፍሎች ውስጥ ለፈተናዎች ተስማሚ!

የፕሮጀክቱ ዋና ገጽ - marcocipriani01.github.io/projects/JustAPendulum

እርስዎ እራስዎ መመሪያ አድርገው

የ YouTube ቪዲዮ

ደረጃ 1 - ከእሱ በስተጀርባ ያለው ፊዚክስ

እነዚህ በ JustAPendulum ውስጥ ጥቅም ላይ የዋሉ ሁሉም ቀመሮች ናቸው። እኔ ላሳያቸው አልፈልግም ፣ ግን የማወቅ ጉጉት ካለዎት ይህ መረጃ በእያንዳንዱ የፊዚክስ መጽሐፍ ውስጥ ማግኘት ቀላል ነው። የምድርን የስበት ፍጥነትን ለማስላት ፣ ፔንዱለም በቀላሉ የማወዛወዝ ጊዜን (ቲ) ይለካል ፣ ከዚያ የሚከተለውን ቀመር ይጠቀማል (g)

እና ይህ በማፋጠን ላይ ያለውን ፍጹም ስህተት ለማስላት

l የፔንዱለም ሽቦ ርዝመት ነው። ይህ ግቤት ከአጋር ፕሮግራም (ከዚህ በታች ይመልከቱ) መዘጋጀት አለበት። 0.01 ሜትር የርዝመቱ የመለኪያ ስህተት ነው (የገዥው ትስስር 1 ሴ.ሜ ነው) ፣ 0.001 ደግሞ የአርዱዲኖ ሰዓት ትክክለኛነት ነው።

ደረጃ 2 - ጋሊልዮ ጋሊሊ እና ይህ ቀመር

ይህ ቀመር በመጀመሪያ (በከፊል) በ 1602 ገደማ በጋሊልዮ ጋሊሊ ተገኝቷል ፣ እሱም የፔንዱለም መደበኛ እንቅስቃሴን በመመርመር ፔንዱለም እስከ 1930 ድረስ የኳርትዝ ማወዛወዝ ተፈለሰፈ ፣ እና ከሁለተኛው የዓለም ጦርነት በኋላ የአቶሚክ ሰዓቶች ተከተሉ። ከጋሊሊዮ ተማሪዎች አንዱ እንደሚለው ፣ ጋሊልዮ በፒሳ ቅዳሴ ላይ ተገኝቶ ነበር ፣ ነፋሱ በካቴድራሉ ውስጥ የታገደውን የትንሽ መንኮራኩር በጣም ትንሽ እንቅስቃሴ እንደፈጠረ አስተዋለ። እሱ የነፋሱን እንቅስቃሴ እየተመለከተ ፣ ነፋሱ ቆሞ እና በፔንዱለም የተጓዘው የኋላ እና ወደ ፊት ርቀት ቢቀንስም ፣ ማወዛወዙ ቋሚ ሆኖ የቀጠለ ይመስላል። እሱ በእጅ አንጓው ውስጥ በመደበኛ የልብ ምት በመምታት የሻንዲውን ማወዛወዝ ጊዜ ሰጠ እና እሱ ትክክል መሆኑን ተገነዘበ - ምንም ያህል ርቀት ቢጓዝ ፣ የሚወስደው ጊዜ ሁል ጊዜ አንድ ነው። ከብዙ ልኬቶች እና ጥናቶች በኋላ እሱ ያንን አገኘ

ሁለቱ ጊዜያት π ፣ በቀደመው ቀመር ውስጥ እንደነበረው ፣ ተመጣጣኝ አገላለጽን ወደ እውነተኛ እኩልነት ይለውጣል - ግን ያ ጋሊልዮ ያላገኘውን የሂሳብ ዘዴን ያካትታል።

ደረጃ 3: አጠቃቀም

እባክዎን የዲጂታል ፔንዱለም ዳሳሾችን ከመጠቀምዎ በፊት መለካት እና የሽቦ ርዝመት መስተካከል እንዳለበት ልብ ይበሉ። JustAPendulum ን ከፔንዱለም በታች (ቢያንስ 1 ሜትር ቁመት ይመከራል) እና በሚወዛወዝበት ጊዜ ክብደቱ ሦስቱን አነፍናፊዎች እንደሚደብቀው ያረጋግጡ። በዝቅተኛ የብርሃን ሁኔታዎች ውስጥ ዳሳሾች በተሻለ ሁኔታ ይሰራሉ ፣ ስለዚህ መብራቶቹን ያጥፉ። በቦርዱ ላይ ይቀያይሩ። “ዝግጁ” ማያ ገጽ ይታያል። የምናሌው መዋቅር እዚህ አለ

• የግራ አዝራር - ልኬቶችን ለመጀመር ኳሱን ወደ ቀኝ ያስቀምጡ እና ቁልፉን ይጫኑ። አርዱዲኖ የኳሱን አቀማመጥ በራስ -ሰር አግኝቶ ይጀምራል።

  • “ጀምር… o.p.: x ms” ይታያል

    • ግራ - የስበት ፍጥነትን ያሰሉ
    • ቀኝ - ወደ ዋናው ማያ ገጽ ይመለሱ

• የቀኝ አዝራር - ውቅረትን አሳይ

  • ትክክል: አዎ
  • ግራ - አይደለም

ደረጃ 4 - ተጓዳኙ

የ JustAPendulum ተጓዳኝ ተጠቃሚው ከኮምፒውተሩ በእውነተኛ ጊዜ ፔንዱለምን በትክክለኛው ጊዜ እንዲከታተል የሚያስችል Visual Basic. NET (በ Visual Studio 2015 የተፃፈ) ፕሮግራም ነው። የመጨረሻዎቹን እሴቶች እና ስህተቶች ያሳያል ፣ ያለፉትን መለኪያዎች ለማሳየት ሰንጠረ andች እና ግራፎች አሉት እንዲሁም ዳሳሾችን ለመለካት እና የሽቦውን ርዝመት ለማዘጋጀት መሣሪያዎች አሉት። ታሪክም ወደ ኤክሴል መላክ ይችላል።

እዚህ ያውርዱት

ደረጃ 5 - አነፍናፊዎችን መለካት

ወደ የላቀ ትር ይሂዱ ፣ “የኤ.ዲ.ሲ ማሳያ” ን ያብሩ እና እንደ ኳሱ አቀማመጥ ላይ በመመርኮዝ የሚታዩት እሴቶች እንዴት እንደሚቀየሩ ይመልከቱ። ተቀባይነት ያለው ደፍ ለማወቅ ይሞክሩ -ከዚህ በታች በመመርመሪያዎቹ መካከል ምንም ብዛት አይኖረውም ፣ ከዚህ በላይ ደግሞ መጠኑ በመካከላቸው ማለፉን ያሳያል። እሴቶቹ ካልተለወጡ ፣ ምናልባት በክፍሉ ውስጥ ብዙ ብርሃን አለ ፣ ስለዚህ መብራቶቹን ያጥፉ። ከዚያ “በእጅ መለካት” ቁልፍን ይጫኑ። እርስዎ የወሰኑትን ደፍ በጽሑፍ ሳጥኑ ውስጥ ይፃፉ እና አስገባን ይጫኑ።

ደረጃ 6 - የሽቦውን ርዝመት መለወጥ

የሽቦውን ርዝመት ለማስተካከል የ “ሽቦ ርዝመት” ቁልፍን ይጫኑ እና እሴቱን ያስገቡ። ከዚያ የመለኪያ ስህተቱን ያዘጋጁ -በቴፕ ቢለኩት ትብነቱ 1 ሚሜ መሆን አለበት። ሁሉም እሴቶች በ ATmega328P ማይክሮ መቆጣጠሪያ ውስጥ ባለው ማህደረ ትውስታ ውስጥ ይቀመጣሉ።

ደረጃ 7 የጨረር መቁረጫ ሣጥን

በጨረር መቁረጫ ማሽን ይህንን መዋቅር ከእንጨት (4 ሚሜ ውፍረት) ይቁረጡ ፣ ከዚያ ያጥቡት ፣ ክፍሎቹን በፓነሎች ላይ ያስቀምጡ እና በአንዳንድ ጥፍሮች እና በቪኒሊክ ሙጫ ያስተካክሏቸው። በዚህ ገጽ ግርጌ (ከ AutoCAD 2016 የተነደፈ) የ DXF/DWG ፋይሎችን ያውርዱ።

ደረጃ 8 - መዋቅሩ

ፔንዱለም ከሌለዎት ፣ ከዚህ ምሳሌ ጀምሮ አንድ እራስዎ ማድረግ ይችላሉ (እኔ የሠራሁት ትክክለኛ ቅጂ ነው)። 27 ፣ 5 · 16 · 1 ሴ.ሜ ቁራጭ ፣ 5 · 27 ፣ 5 · 2 ሴ.ሜ ስፒን እና በትር በቂ ናቸው። ከዚያ ፔንዱለምን ለማጠናቀቅ ቀለበቶችን ፣ የዓሣ ማጥመጃ ሽቦን እና ኳስ ይጠቀሙ።

AutoCAD ፕሮጀክት

ደረጃ 9 - ቅዳሴ

የብረት ብዛት አልነበረኝም (በእርግጥ የተሻለ ይሆናል) ፣ ስለሆነም ከ 3 ዲ አታሚ ጋር ኳስ ሠርቻለሁ እና ሽቦውን ለመስቀል ቀለበት ጨመርኩ። በጣም ከባድ እና ቀጭኑ (የፔንዱለም ሰዓቶችን ይመልከቱ -ብዛቱ ከአየር ጋር አለመግባባትን ለማስወገድ ጠፍጣፋ ነው) ፣ ረዘም ይላል።

3 ዲ ኳስ ማውረድ

ደረጃ 10: ፒ.ሲ.ቢ

አነስተኛ ዋጋ ያላቸውን ነገሮች ብቻ በመጠቀም የቤት ውስጥ ፒሲቢን ለመፍጠር ይህ በጣም ርካሽ ዘዴ ነው-

• ሌዘር አታሚ (600 ዲፒአይ ወይም የተሻለ)
• የፎቶ ወረቀት
• ባዶ የወረዳ ሰሌዳ
• ሙሪያቲክ አሲድ (> 10% ኤች.ሲ.ኤል)
• ሃይድሮጅን ፐርኦክሳይድ (10% መፍትሄ)
• የልብስ ብረት
• አሴቶን
• የብረት ሱፍ
• የደህንነት መነጽሮች እና ጓንቶች
• ሶዲየም ባይካርቦኔት
• ኮምጣጤ
• የወረቀት ፎጣ

የመጀመሪያው እርምጃ ባዶውን ፒሲቢን በብረት ሱፍ እና በውሃ ማጽዳት ነው። መዳብ ትንሽ ኦክሳይድ ከታየ ፣ ከዚህ በፊት በሆምጣጤ መታጠብ አለብዎት። ከዚያ የቀረውን ቆሻሻ ለማስወገድ የመዳብ ጎኑን በአሴቶን በተረጨ የወረቀት ፎጣ ያጥቡት። እያንዳንዱን የቦርዱ ክፍል በትክክል ይጥረጉ። መዳብ በእጆችዎ አይንኩ!

የሌዘር አታሚ በመጠቀም የ PCB.pdf ፋይሉን በዚህ ገጽ ግርጌ ያትሙ እና በጣቶች አይንኩ። ይቁረጡ ፣ ምስሉን ከመዳብ ጎን ያስተካክሉት እና በልብስ ብረት (ሙቅ መሆን አለበት ግን ያለ እንፋሎት) ለአምስት ደቂቃዎች ያህል ይጫኑት። በሁሉም ወረቀቱ እንዲቀዘቅዝ ያድርጉት ፣ ከዚያ ወረቀቱን በጣም በዝግታ እና በጥንቃቄ በውሃ ስር ያስወግዱ። በመዳብ ላይ ቶነር ከሌለ ፣ ሂደቱን ይድገሙት ፣ አንዳንድ የጎደሉ ግንኙነቶችን ለማስተካከል ትንሽ ቋሚ ጠቋሚ ይጠቀሙ።

ፒሲቢን ለመለጠፍ አሲድ ለመጠቀም ጊዜው አሁን ነው። በፕላስቲክ ሳጥን ውስጥ ሶስት ብርጭቆ ሙሪያቲክ አሲድ እና አንድ ሃይድሮጂን ፐርኦክሳይድ; ይበልጥ ኃይለኛ ለሆነ ኤችቲንግ እንዲሁ በእኩል መጠን መሞከር ይችላሉ። ፒሲቢውን በመፍትሔው ውስጥ ያስቀምጡ (ለእጆችዎ እና ለዓይኖችዎ ትኩረት ይስጡ) እና አሥር ደቂቃ ያህል ይጠብቁ። ማሳጠጡ ሲጠናቀቅ ሰሌዳውን ከመፍትሔው ውስጥ ያስወግዱ እና በውሃ ስር ይታጠቡ። መፍትሄውን ለማቃለል ሁለት ማንኪያ ሶዲየም ባይካርቦኔት በአሲድ ውስጥ ያስቀምጡ እና በ WC ውስጥ ይጣሉት (ወይም ወደ ቆሻሻ ማጠራቀሚያ ማዕከል ይውሰዱ)።

ደረጃ 11 ኤሌክትሮኒክስ

የሚያስፈልጉ ክፍሎች:

• ATMEGA328P MCU
• 2x 22 pF capacitors
• 3x 100 uF capacitors
• 2x 1N4148 ዳዮዶች
• 7805 ቲቪ የቮልቴጅ ተቆጣጣሪ
• 6x 10 ኪ ተቃዋሚዎች
• 2x 220R ተቃዋሚዎች
• 16 ሜኸ ክሪስታል ማወዛወዝ
• Pinheads
• ዩኤስቢ-ወደ-ተከታታይ አስማሚ
• 940nm ጎን የሚመስሉ የኢንፍራሬድ አመንጪዎች እና የ IR መመርመሪያዎች (እነዚህን ከ Sparkfun ገዛኋቸው)
• 9V ባትሪ እና የባትሪ መያዣ
• 16x2 ኤልሲዲ ማያ ገጽ
• 2 አዝራሮች
• ፖታቲሞሜትር እና መቁረጫ
• ሽቦዎች, ሽቦዎች እና ሽቦዎች

አሁን ክፍሎቹን ገዝተው ሰበሰቡ ፣ አንድ ሻጭ ይምረጡ እና ሁሉንም ሸጡ! ከዚያ ፒሲቢውን በሳጥኑ ውስጥ ያስተካክሉት ፣ ሁሉንም ገመዶች ከ LCD ፣ ከዩኤስቢ ወደ ተከታታይ አስማሚ ፣ ፖታቲሞሜትር እና መቁረጫውን (ለዕይታ ብሩህነት እና ንፅፅር) ያገናኙ። ሁሉንም ክፍሎች እና ሽቦዎችን በትክክል ለማስቀመጥ ከዚህ በፊት ባለው ደረጃ ላይ ያለውን የፒ.ሲ.ቢ አምሳያ እና በዚህ ገጽ ግርጌ ወደሚገኘው ንስር CAD ፋይሎች ይመልከቱ።

ንስር CAD ፕሮጀክት

ደረጃ 12: ዳሳሾች

በስዕሎቹ ላይ እንደሚታየው ዳሳሾችን ያክሉ ፣ ከዚያ እነሱን ለመሸፈን እና ለመጠበቅ አንዳንድ መከለያዎችን (ከእንጨት መሰንጠቂያ ለመቅረጽ የማሽከርከሪያ መሣሪያ እጠቀም ነበር)። ከዚያ ከዋናው ሰሌዳ ጋር ያገናኙዋቸው።

ደረጃ 13: ዝግጁ ነዎት

እሱን መጠቀም ይጀምሩ! ይደሰቱ!