JustAPendulum: Qhib-qhov Digital Pendulum: 13 Kauj Ruam

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:27

JustAPendulum yog Arduino-based qhib qhov pendulum uas ntsuas thiab xam lub sijhawm oscillation kom pom lub ntiajteb txawj nqus nrawm (~ 9, 81 m/s²). Nws muaj Arduino UNO hauv tsev uas siv USB-rau-txuas txuas txuas nrog koj lub khoos phis tawj. JustAPendulum yog qhov raug thiab muaj tus khub (sau hauv Visual Basic. NET) uas, ntawm lub sijhawm tiag, yuav qhia koj txoj haujlwm ntawm pawg thiab lub rooj thiab teeb duab nrog txhua qhov ntsuas ua ntej. Ua kom tiav laser txiav thiab ua hauv tsev, nws yooj yim heev rau siv: tsuas yog thawb lub pob thiab cia qhov hnyav poob thiab pawg thawj coj yuav suav txhua yam. Zoo tshaj rau kev xeem hauv chav kawm physics!

Nplooj ntawv tseem ceeb ntawm qhov project: marcocipriani01.github.io/projects/JustAPendulum

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Kauj Ruam 1: Physics Qab Nws

Cov no yog txhua tus qauv siv hauv JustAPendulum. Kuv yuav tsis qhia lawv, tab sis yog koj xav paub, cov ntaub ntawv no yooj yim mus nrhiav hauv txhua phau ntawv physics. Txhawm rau suav qhov nrawm ntawm lub ntiaj teb, lub pendulum tsuas ntsuas lub sijhawm oscillation (T), tom qab ntawd siv cov qauv hauv qab no los xam (g):

thiab qhov no los laij qhov ua yuam kev dhau qhov nrawm:

l yog qhov ntev ntawm cov xaim ntawm lub pendulum. Qhov ntsuas no yuav tsum tau teeb tsa los ntawm Kev Pab Cuam (saib hauv qab no). 0.01m yog qhov ntsuas yuam kev ntawm qhov ntev (kev nkag siab ntawm tus tswv yog kwv yees 1 cm), thaum 0.001s yog qhov tseeb ntawm Arduino lub moos.

Kauj Ruam 2: Galileo Galilei thiab Cov Qauv No

Cov mis no yog thawj zaug (ib nrab) pom los ntawm Galileo Galilei ncig 1602, uas tau tshawb fawb txog kev txav ntawm pendulums, ua rau pendulums tau txais yuav raws li lub sijhawm ua haujlwm tau zoo tshaj plaws kom txog thaum xyoo 1930 thaum quartz oscillators tau tsim, ua raws li lub moos atomic tom qab Tsov Rog Ntiaj Teb Zaum 2. Raws li ib tus ntawm Galileo cov tub ntxhais kawm, Galileo tau koom nrog Mass nyob hauv Pisa thaum nws pom tias cua tau ua rau lub suab qis heev txav ntawm lub chandelier raug ncua hauv lub tsev teev ntuj. Nws tau saib mus rau ntawm lub chandelier cov lus tsa suab thiab nws pom tias txawm tias cov cua tau nres thiab qhov rov qab-thiab-tawm mus ncig los ntawm lub pendulum luv, tab sis lub sijhawm nws siv lub chandelier los ua qhov oscillation zoo li nyob tsis tu ncua. Nws ncua sijhawm ntawm lub chandelier los ntawm kev ntaus tsis tu ncua ntawm cov mem tes hauv nws lub dab teg thiab paub tias nws yog lawm: tsis muaj teeb meem kev mus los li cas, lub sijhawm nws siv tas li. Tom qab ntsuas ntau ntxiv thiab kawm, tom qab ntawd nws pom qhov ntawd

Ob zaug π, ib yam li hauv kab zauv yav dhau los, hloov cov lus qhia ua ib qho zauv tseeb - tab sis qhov cuam tshuam nrog kev ua lej uas Galileo tsis tau txais.

Kauj ruam 3: Siv

Thov nco ntsoov tias ua ntej yuav siv lub tshuab ntsuas lub ntsej muag digital yuav tsum tau ntsuas thiab xaim ntev hloov kho. Muab JustAPendulum hauv qab lub pendulum (yam tsawg kawg 1m siab pom zoo) thiab xyuas kom tseeb tias qhov hnyav ua rau ob peb lub ntsuas pa thaum ua haujlwm. Cov cuab yeej ua haujlwm tau zoo dua hauv cov teeb pom kev qis, yog li tua lub teeb. Hloov ntawm lub rooj tsavxwm. Ib qho screen "Ready" yuav tshwm. Nov yog cov qauv zaub mov:

• Khawm sab laug: txhawm rau pib ntsuas, tso lub pob rau sab xis thiab nias lub pob. Arduino txiav txim siab qhov chaw ntawm lub pob thiab pib.

  • "Pib … o.p.: x ms" tau tshwm sim

    • Sab laug: xam nrawm nrawm
    • Txoj cai: rov qab mus rau lub vijtsam tseem ceeb

• Txoj cai khawm: qhia teeb tsa

  • Yog: yog
  • Sab laug: tsis muaj

Kauj ruam 4: Tus Khub

JustAPendulum tus khub yog Visual Basic. NET (sau hauv Visual Studio 2015) program uas tso cai rau tus neeg siv los saib xyuas lub pendulum hauv lub sijhawm tiag tiag los ntawm lub khoos phis tawj. Nws qhia txog qhov txiaj ntsig zaum kawg thiab qhov ua yuam kev, muaj cov ntxhuav thiab kab kos los qhia qhov ntsuas yav dhau los thiab muaj cov cuab yeej los ntsuas cov ntsuas thiab teeb tsa qhov ntev ntawm cov xaim. Keeb kwm tseem tuaj yeem xa tawm mus rau Excel.

Download tau nws ntawm no

Kauj Ruam 5: Calibrating Sensors

Mus rau Advanced tab, tig rau "ADC saib" thiab saib yuav ua li cas cov txiaj ntsig pom tau hloov pauv nyob ntawm txoj haujlwm ntawm lub pob. Sim nrhiav kom pom qhov pib tau txais: hauv qab no nws yuav txhais tau tias tsis muaj huab cua nruab nrab ntawm cov ntsuas, thaum saum toj no nws yuav qhia tau tias huab cua tau hla ntawm lawv. Yog tias qhov txiaj ntsig tsis hloov, tej zaum muaj teeb pom kev ntau dhau hauv chav, yog li tua lub teeb. Tom qab ntawd, nias lub pob "Manual calibration". Sau rau hauv lub thawv ntawv qhov pib koj tau txiav txim siab thiab nias nkag mus.

Kauj Ruam 6: Hloov Tus Hlau Ntev

Txhawm rau kho qhov ntev ntawm cov xov hlau nias lub pob "Wire length" thiab nkag mus rau tus nqi. Tom qab ntawd teeb tsa qhov ntsuas yuam kev: yog tias koj ntsuas nws nrog daim kab xev ntsuas qhov nkag siab yuav tsum yog 1 hli. Txhua qhov txiaj ntsig yuav raug khaws cia hauv lub cim xeeb ntawm ATmega328P microcontroller.

Kauj Ruam 7: Lub Laser Txiav Box

Txiav cov qauv no los ntawm plywood (4 hli tuab) nrog lub tshuab txiav laser, tom qab ntawd txiav nws, muab cov khoom tso rau ntawm cov vaj huam sib luag thiab kho lawv nrog qee cov rau tes thiab kua nplaum vinilic. Rub tawm DXF/DWG cov ntaub ntawv hauv qab ntawm nplooj ntawv no (tsim nrog AutoCAD 2016).

Kauj Ruam 8: Tus Qauv

Yog tias koj tsis muaj lub pendulum, koj tuaj yeem ua ib tus kheej pib los ntawm qhov piv txwv no (nws yog daim ntawv theej ntawm ib qho uas kuv tau ua). A 27, 5 · 16 · 1 cm ntawm plywood, ib qho 5 · 27, 5 · 2 cm txoj hlua thiab tus pas nrig txaus. Tom qab ntawd siv cov hlua, nuv ntses xaim thiab pob kom ua tiav lub pendulum.

AutoCAD qhov project

Kauj Ruam 9: Pawg

Kuv tsis tau txais cov hlau loj (yuav zoo dua, tau kawg), yog li kuv ua pob nrog lub tshuab luam ntawv 3D thiab kuv ntxiv lub nplhaib los dai nws rau xaim. Qhov hnyav dua thiab ua kom nws hnyav dua (saib cov pendulum moos: qhov loj yog tiaj kom tsis txhob muaj kev sib txhuam nrog huab cua), ntev dua nws yuav oscillate.

Rub tawm pob 3D

Kauj Ruam 10: PCB

Nov yog txoj hauv kev qis dua los tsim PCB hauv tsev siv tsuas yog cov nqi qis:

• Laser tshuab luam ntawv (600 dpi lossis zoo dua)
• Daim ntawv yees duab
• Blank Circuit Board
• Muriatic acid (> 10% HCl)
• Hydrogen peroxide (10% tov)
• Khaub ncaws hlau
• Acetone
• Hlau ntaub plaub
• Cov tsom iav kev nyab xeeb thiab hnab looj tes
• Sodium bicarbonate hmoov
• Vinegar
• Ntawv phuam

Thawj kauj ruam yog ntxuav PCB dawb paug nrog cov hlau thiab dej. Yog tias tooj liab pom me ntsis oxidized, koj yuav tsum tau ntxuav nws nrog kua txiv ua ntej. Tom qab ntawd, txhuam sab tooj nrog daim ntawv so tes hauv acetone kom tshem tawm cov av uas seem. Ua kom raug txhua qhov ntawm pawg thawj coj saib. Tsis txhob kov tooj liab nrog tes!

Luam cov ntawv PCB.pdf hauv qab ntawm nplooj ntawv no siv lub tshuab luam ntawv laser thiab tsis txhob kov nws nrog cov ntiv tes. Txiav nws, kho cov duab ntawm sab tooj liab thiab nias nws nrog cov khaub ncaws hlau (nws yuav tsum kub tab sis tsis muaj pa) txog li tsib feeb. Cia nws txias nrog txhua daim ntawv, tom qab ntawd tshem daim ntawv maj mam thiab ua tib zoo saib hauv qab dej. Yog tias tsis muaj toner ntawm tooj liab, rov ua cov txheej txheem; Siv tus cim me me ruaj khov kho qee qhov kev sib txuas uas ploj lawm.

Tam sim no nws yog lub sijhawm siv cov kua qaub los txhawm rau PCB. Hauv lub thawv yas tso peb tsom iav ntawm cov kua qaub muriatic thiab ib qho ntawm hydrogen peroxide; koj tseem tuaj yeem sim nrog qhov sib npaug rau qhov muaj zog ntau dua. Muab PCB tso rau hauv cov tshuaj (xyuam xim rau koj txhais tes thiab qhov muag) thiab tos li kaum feeb. Thaum cov ntawv ua tiav tiav tshem lub rooj tsavxwm los ntawm kev daws thiab ntxuav hauv qab dej. Muab ob rab diav ntawm sodium bicarbonate tso rau hauv cov kua qaub kom tshem tawm cov tshuaj thiab muab pov rau hauv WC (lossis coj nws mus rau qhov chaw pov tseg pov tseg).

Kauj ruam 11: Electronics

Qhov xav tau:

• ATMEGA328P MCU
• 2 x 22 pF capacitors
• 3 x 100 uF capacitors
• 2x 1N4148 diodes
• 7805TV qhov ntsuas hluav taws xob
• 6 x 10K resistors
• 2x 220R resistors
• 16 MHz siv lead ua oscillator
• Pinheads
• USB-rau-serial adapter
• 940nm sab-saib infrared emitters thiab IR ntes (Kuv yuav cov no los ntawm Sparkfun)
• 9V roj teeb thiab lub roj teeb tuav
• 16x2 LCD npo
• 2 cov nyees khawm
• Potentiometer thiab trimmer
• Cov xov hlau, cov xov hlau thiab cov xov hlau

Tam sim no koj tau yuav thiab sau cov khoom siv, xaiv tus kws muag tshuaj thiab muab lawv txhuam! Tom qab ntawd kho PCB hauv lub thawv, txuas txhua lub xov hlau mus rau LCD, USB-rau-serial adapter, lub zog thiab lub tshuab txiav (kom pom qhov ci thiab qhov sib txawv). Xa mus rau cov txheej txheem, PCB tus qauv hauv cov kauj ruam dhau los thiab rau Eagle CAD cov ntaub ntawv nyob hauv qab ntawm nplooj ntawv no kom raug rau txhua qhov chaw thiab cov xov hlau.

Eagle CAD qhov project

Kauj ruam 12: Sensors

Ntxiv cov ntsuas hluav taws xob raws li qhia hauv cov duab, tom qab ntawd ua qee lub kaus mom (Kuv siv lub cuab yeej tig los kos lawv los ntawm cov ntoo ntoo) los npog thiab tiv thaiv lawv. Tom qab ntawd txuas lawv mus rau lub rooj tsavxwm tseem ceeb.

Kauj ruam 13: Koj npaj tau lawm

Pib siv nws! Txaus siab rau!