Science Fair Air Rockets

11 Schritt:Schritt 1: Werkzeuge und Materialien Schritt 2: Rocket-Bau Schritt 3: Erstellen Sie das Startprogramm Schritt 4: Aufbau der Datenlogger Schritt 5: Programmieren Sie den Datenlogger Schritt 6: Starten Sie! Schritt 7: reparieren! Schritt 8: Starten Sie wieder! Schritt 9: Analysieren Sie die Daten Schritt 10: Gehen weiter Schritt 11: Zusätzliche Ressourcen

Science Fair Air Rockets

Science Fair Air Rockets

Science Fair Air Rockets


"Rockets! Ich will bauen und zu testen Raketen!"
Das ist, was mein ältester Sohn sagte mir, als wir begannen zu diskutieren, was er für seine Schule Wissenschaft FAIR-Projekt in diesem Jahr tun wollte. Während im vergangenen Jahr einer Klasse Launch hatte er bemerkt, dass einige Raketen schien schneller als andere zu starten und sie mit dem gleichen Raketentriebwerk so dachte er einige Raketen muss schwerer sein als andere oder vielleicht die Rippen einen Unterschied gemacht waren. Für seine Wissenschaft FAIR-Projekt in diesem Jahr, was er zu lernen wollte, war die Beschleunigung und beweisen, dass ein schwerer Raketen würden weniger schnell zu beschleunigen als ein geringeres Gewicht Rakete.
Um seine Hypothese zu beweisen mussten wir eine Rakete und Start-System, wo die einzige Variable würde die Masse der Rakete zu bauen. Wir dachten über die Verwendung von traditionellen Feststoffraketenmotoren, aber wir hatten nicht entwickelt ein Verfahren zum Testen der Motoren, um die Konsistenz der Motorleistung zu gewährleisten. Aus diesem Grund haben wir beschlossen, Druckluft als Energiequelle zu verwenden, da wir genau den Luftdruck in der Luftrakete zu überwachen. Wir mochten auch die Idee der Luft-Raketen, wie einige Festtreibstoffraketen, die eine Nutzlast tragen kann sehr große Höhen zu erreichen, und wir waren mit der Möglichkeit, eine Rakete zu verlieren und unsere Daten besorgt.
Um die Beschleunigung bei jedem Start zu messen haben wir eine sehr einfache Schaltung mit einem Drei-Achsen-Beschleunigungsmesser mit einem Bereich von +/- 16 g. Die Daten von dem Beschleunigungsmesser wurde auf einer Micro-SD-Karte während des Starts eingeloggt und so konnten wir sie später analysieren. So konnten wir immer und immer wieder während einer Start-Sitzung, um zu versuchen und Wetter zu entfernen als eine Variable zu starten.
Dies ist ein großes Projekt für die Einführung von Kindern in den wissenschaftlichen Prozess, Programmierung, Elektronik, Löten und machen Raketen. Die Raketen sind sehr preiswert zu machen, und sobald die Trägerrakete gebaut wird sie nichts kosten, um zu starten und Sie können sie immer und immer wieder in einem sehr kleinen Bereich zu starten.
Dieses Projekt erfordert die Verwendung von einem Lötkolben und scharfe Schneidwerkzeuge so sicher sein, die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen bei der Montage der Rakete Trägerrakete und Schaltung zu nehmen.
Nun wollen wir unsere Materialien zu sammeln und bauen einige Raketen!

Schritt 1: Werkzeuge und Materialien

  1. Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Um unsere rocket launcher und bauen wir werden einige Einzelteile benötigen. Fast alles, aber die Elektronik und ein paar Werkzeuge können in einer großen Box Baumarkt beschafft werden.
    Werkzeuge benutzt:
    X-Acto-Messer mit Klinge # 11
    Kleine Wanne oder Eimer (zum Verdünnen Leim mit Wasser)
    1 "breiten Pinsel (zum Auftragen von Leim)
    Abdeckband
    Rollschneider
    Hacksaw (zum Schneiden von PVC-Rohr)
    Lötkolben
    Materialien für die Rakete:
    Brown Erbauers Papier
    Weißleim
    Sekundenkleber
    24 "lang 3/4" Schedule 40 PVC-Rohr (zur Herstellung von Papier Rohre verwendet eine Form)
    3/32 "Balsabrettchen
    Balsaholz Blöcke (für die Herstellung einer Nasenkegel und Koppler, aber diese können sein gekauft pre gemacht )


    Materialien für die Luftrakete:
    16 "long 2" Schedule 40 PVC-Rohr
    24 "lang 3/4" Schedule 40 PVC-Rohr
    3/4 "PVC-T-Fitting
    2 Stück 2 "PVC-Koppler
    2 Stück 2 "x 3/4" schlüpfen PVC Reduzierbuchse
    2 Stück 3/4 "x 3/4" schlüpfen Pass
    3/4 "Inline-Sprinkler-Ventil
    2 Stück 3/4 "x 1/2" Innengewinde Messing Reduzierstück Buchse
    1/4 "Gewinde Messing Schlauchtülle
    2ea 1/2 "AG x 1/4" Innengewinde Messingbeschlag
    8EA "AA" Batterien
    2ea 4 "AA" Batterie Halter
    Momentary Druckschalter
    10ft 2 Leiterdraht
    Klebeband
    Kabelbinder
    Fahrradreifenventil
    Fahrradluftpumpe
    Luftdruckmesser
    4ft 1/4 "ID x 1/2" OD Hochdruckluftschlauch
    2ea 1/2 "Schlauchschellen
    PVC-Rohr Zement
    PVC-Rohr Zement Primer


    Materialien für den Datenlogger:
    Adafruit ADXL 326 Beschleunigungsmesser
    Sparkfun openlog
    Sparkfun Arduino Pro Mini 3.3V
    Einzelzelle 3,7 V 150 mAh LiPo
    Maschine pin Buchsenleisten
    Maschine Pin Stiftleisten
    3.3V FTDI-Adapter (für die Programmierung des Pro Mini)
    Einzelzelle LiPo-Ladegerät
    Kleine Prototyping-Board
    Micro SD-Karte
    Schrumpfschlauch

Schritt 2: Rocket-Bau

  1. Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Alle 12 Artikel anzeigen

    Bau der Rakete ist ziemlich einfach, da es keine Motorträger, fallschirm, Einführung Schuh oder Gummiseil. Gravity ist unser einziger Rückgewinnungssystem ...
    Seit unserer Rakete Luft versorgt es braucht, um genau zu passen unsere Startrohr und das bedeutet, unsere eigenen gewickelten Papierröhren. Zum Glück gibt es eine wunderbare Instructable dafür!
    Die einzige Änderung die wir brauchen, wenn Sie unsere Rohre ist, zuerst die Startrohr mit drei Schichten von Papier vor der Verpackung unserer drei abschließenden Röhre Layers- die ersten drei Schichten nicht kleben müssen, da diese später entfernt werden. Der Grund für diese zusätzlichen Schichten ist, wenn der Leim trocknet das Rohr wird ein gutes Stück schrumpfen. Wenn Sie nicht für diese Schrumpfung mit zusätzlichen Schichten Konto zunächst die fertige Papierschlauch zu klein sein, um leicht über die Startrohr schieben.
    Wir fanden, der einfachste Weg, um das Papier in exakte Breite Streifen geschnitten ist, um eine große Herrscher oder breites Stück aus starrem Material bekommen, um als Führung mit einem Rotationsschneider verwenden. Durch die Verwendung einer "breiten Aluminium-Lineal 2 konnten wir perfekt Breite Streifen sehr schnell geschnitten. Das macht einen großen Unterschied in der Leichtigkeit der Wickeln der Papierröhren, da die Papierstreifen waren sehr konsistent in der Breite. Drei Schichten aus gewickeltem Papier sorgt für eine einigermaßen starke und geringes Gewicht Rohr.
    Sobald das fertige Rohr trocken ist es von der 3/4 "PVC-Rohr nach dem Trimmen Sie die Enden mit einem Messer geschoben werden. Dann einfach erreichen Sie am Ende der Röhre und ziehen Sie die drei unteren Schichten. Das fertige Rohr sollte ein perfekte Passform auf der Abschussrohr und sein Innendurchmesser ist gerade groß genug, um den Datenlogger Kreis passen.
    Sobald die Rakete Körper Rohr machte es braucht, um einen Nutzlastabschnitt zu schaffen geschnitten werden. Wir schnitten die Nutzlastabschnitt zu einer Länge von 5 1/2 "und dem Hauptkörperrohr auf eine Länge von 7". Die Länge dieser Abschnitte ist nicht sehr kritisch. Der Nutzlastabschnitt ist mit dem Hauptkörper Raketenrohr mit einem 2 1/2 "lange feste Balsaholz Koppler / Stecker. Der Stecker gleitet in jeder Rohrabschnitt und ist mit dem oberen Ende des unteren Körperrohr und dem Boden des Nutzlast geklebt Abschnitt. Dieser Stecker ist das, was die Hochdruckluft von der Trägerrakete drückt gegen, um die Rakete vom Startrohr zu drücken. Eine solide Balsa Nasenkegel wird dann auf der Oberseite der Nutzlastabschnitt Einbau. Wir haben der Nasenkegel eine Gesamtlänge von 3 ", mit fast 1" Einbau im Inneren der Spitze der Nutzlastabschnitt. sollte der Nasenkegel eine sehr bequeme Passform zu sein.
    Sie können alle Arten von kaufen Balsa Nasenkegel und Kopplern , aber ich drehte uns aus Balsaholz Blöcke mit einer Drehbank. Carving Bugspitzen und Kupplungen aus Isolierschaum wäre auch eine Option sein.
    Wir schneiden die Rippen von 3/32 "dicken Balsa Blatt und klebte sie in das Hauptrohr mit Superkleber, gefolgt von Ausfüllen alle Lücken mit Weißleim. Wir beschlossen, vier Flossen gegen drei in der Hoffnung, den Erhalt stabiler Einführungen zu verwenden. Das Muster für die Rippen aus dem kam Juno Raketen hier . Das fertige Gewicht unserer Rakete ist 30 Gramm.

Schritt 3: Erstellen Sie das Startprogramm

  1. Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Alle 12 Artikel anzeigen

    Air Power!
    Die Druckluft-Launcher ist sehr ähnlich zu einem Startprogramm in Make Magazine mit ein paar kleine Unterschiede. Die wichtigste Änderung, die wir gemacht war, ein Manometer hinzufügen, um den Luftdruck in der Luftkammer zu lesen. Die Möglichkeit, den Luftdruck in der Kammer zu lesen bedeutet, dass wir sehr konsequent Einführung Macht zu bekommen.
    Der Hauptkörper der Trägerrakete wird aus einem 16 "langen Abschnitt 2" Schedule 40 PVC-Rohr gefertigt. A 2 "Kuppler mit einer Steckerkappe ist an jedem Ende des Hauptkörpers angebracht. Wenn die Zementierung PVC Stücke zusammen sicher, einen Primer zu verwenden, um die Gelenke vor der Anwendung PVC Zement prep sein. Einer der Stecker caps eine kurze Länge des Zeitplans 40 3/4 "PVC ausgestattet und dann eine 3/4" T-Shirt ist mit dem 3/4 "Rohr ausgestattet. Eine weitere kurze Länge von 3/4 "Rohr an der gegenüberliegenden Seite des T-Stücks montiert und dieser ist mit einem 3/4 fitted" Gewindeanschluss, der zur Inline Sprinklerventil isst. Die gegenüberliegende Seite des Regners Ventil weist einen Gewinde 3/4 "Schlupfbetont geschnitten, mit einem 16" langen Schedule 40 PVC-Rohr für die Startrohr.
    Die anderen 2 "PVC Stecker hat 3/4" Schlupf x 1/2 "Innengewinde Einbau angebracht. Ein 1/2" x 1/4 "Gewindeadapter wird dann verwendet, um eine 1/4 anhängen" Gewindeschlaucholive an der 2 "Stecker abziehen. A 1/4" ID-Hochdruckschlauch wird dann an die Schlaucholive mit einer Schlauchschelle und einem Fahrradreifenventil befestigt ist fit an das andere Ende des Schlauches mit einem zweiten Schlauchklemme. I das Reifenventil ausgeschnitten aus einem Ersatzfahrradschlauch Ich hatte in meinem Garage.Das fertig Launcher wird mit Klebeband zum Schutz bei der PVC-Rohr sollte immer unter Druck scheitern gewickelt.
    Der Sprinkler Ventil mit 8 "AA" Batterien, so, wenn eine Schaltfläche den Sprinkler Ventil betätigt gedrückt wird und die Luft schießt aus dem Abschussrohr angetrieben. Die Akkus sind in Reihe geschaltet, um eine 12V Stromquelle zu machen. Der positive Draht aus dem Batteriepaket geht an einen Draht des Sprinklers Ventil. Die andere Sprinkler Ventil Draht mit dem Launcher Druckschalter mit einem langen Draht verbunden. Ein weiterer langer Draht verbindet der Druckknopfschalter an den Akku negativen Draht so, wenn das Startprogramm für Drucktastenschalter gedrückt wird es den Stromkreis schließt. Der Luftrakete ist mit einem alten Teleskop Stativ hatte ich auf der Hand mit großen Kabelbinder befestigt.
    Update:
    Ich fand eine Aluminum Projekt Feld in einem Müllcontainer zusammen mit einem Schlüsselschalter so montiert ich die "AA" Batterie Halter in der Box und Kabel den Schlüsselschalter in Serie mit dem Start-Taster. Auf diese Weise ist es schwieriger, eine Einführung durch einen Unfall auslösen und es sieht viel schöner als zuvor.
    Insgesamt ist dies eine sehr einfache und sichere Start-System, die sehr schnell zu bauen!

Schritt 4: Aufbau der Datenlogger

  1. Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Alle 12 Artikel anzeigen

    Wir brauchen, um eine Schaltung zu bauen, um Beschleunigungsdaten anmelden.
    Dies ist eine sehr einfache Schaltung zu bauen, da es nur sehr wenige Teile und nur wenige Anschlüsse hat. Da es sich um eine so einfache Schaltung ist es eine gute erste Projekt für das Lernen, wie man zu löten. Die Schaltung ist um einen 3.3V Arduino Pro Mini, eines Adafruit ADXL 326 analoge Beschleunigungsmesser und einem Sparkfun openlog basiert. Die Pro Mini liest die Ausgabe von dem Beschleunigungsmesser und dem openlog zeichnet die Daten auf einer Micro-SD-Karte.
    Um die Schaltung so klein und leicht wie möglich die openlog und Beschleunigungsmesser wurden direkt an den Pro Mini mit Stiftleisten und ein kleines zwei Zeilenschnitt-Prototyping-Board verbunden zu halten. Wir nahmen die männlichen sieben Stiftleiste, die mit dem Beschleunigungsmesser Board direkt auf die analogen Eingangspins auf der Pro Mini ausgeliefert und verlötet die Prototyping-Board. Wir begannen mit Pin 13 und verlötet alle sieben Pins. Nächste sieben polige Buchse Maschine Stiftleiste eingelötet wir auf der nächsten Reihe von Löchern auf dem Prototyping-Board. Die weibliche Maschine Stiftleiste ist so orientiert, der Beschleunigungsmesser Platte ist unterhalb des Pro Mini entfernt.
    Jetzt vier Pins überbrückt wir von der Buchsenleiste an die Stifte angelötet, um die Pro Mini- diese Stifte verbinden die Beschleunigungsmesser X-Achse, um in pin 0 Analog, Y-Achse, um in Pin 1 Analog, um Z-Achse in Pin 2 analogen und der Beschleunigungsmesser 3V Pin mit VCC auf der Pro Mini. Der GND-Pin von dem Beschleunigungsmesser ist mit dem GND-Pin auf der gegenüberliegenden Seite des Pro Mini mit einem kurzen Stück Draht verbunden.
    Weiter einen sechspoligen weiblichen Maschine Pin-Header an die Spitze des Pro Mini- dies dient dazu, die Open Log auf den Pro Mini verbinden wir gelötet und es ist auch als Programmierschnittstelle verwendet. Wir gelötet male Maschine Stiftleisten an den openlog und Beschleunigungsmesser Bord. Ich mag diese Maschine Stiftleisten, wie sie sind sehr niedriges Profil und sie im Vergleich zu Standard-Header eine sehr solide Verbindung.
    Schließlich haben wir eine Batterie gelötet Stecker an den Pro Mini. Dies wurde mit kurzen Längen von Draht und einem zwei polige Buchse Maschine Stiftleiste vorgenommen. Diese Drähte wurden an die markierte GND und RAW auf der Pro Mini Stifte gelötet. Die Enden der Drähte an der Stiftleiste wurden mit Schrumpfschlauch zum Schutz abgedeckt. Die JST-Stecker wurde von den LiPo Batteriekabel (nicht werfen es weg!) Und einem passenden männlichen Stiftleiste geschnitten wurde, um die Batteriekabel gelötet und sie wurden auch mit Schrumpfschlauch abgedeckt. Ich landete verkürzen die Batterie führt einiges an Gewicht und Platz zu sparen. Beachten Sie, dass, wenn der Datenlogger in der Rakete X-Achse Pfeil auf dem Beschleunigungsmesser platziert muss nach oben zeigen, damit es richtig funktioniert.
    Um die Batterie zu einer passenden zwei polige Buchse auf der abgeschnittenen JST-Stecker gelötet und diese dann Ladeschaltung zum Laden der Batterie in die Einzelzelle gesteckt LiPo aufzuladen. Das Fertiggewicht der Datenerfassung Schaltkreis und Batterie kam zu 12,03 Gramm.
    Nun, da der Stromkreis durchgeführt, es ist Zeit für die Programmierung ...

Schritt 5: Programmieren Sie den Datenlogger

  1. Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Lassen Sie uns einige Code geladen werden!
    Programmierung des Arduino ist super einfach. Wenn Sie nicht mit Arduino vertraut Ich schrieb eine grundlegende Anleitung zur Programmierung here.To Programm der Arduino Sie die openlog Bord ziehen, da sie die gleichen Pins teilt die FTDI Board während der Programmierung muss müssen. Die Maschine Stiftleisten sind eine etwas andere Größe als Standard-Header so ich das FTDI Platte mit Drahtbrücken.
    Sobald die Arduino ist so programmiert, können Sie das openlog wieder in seine Kopfstecker, schließen Sie die Batterie und überprüfen Sie es außerhalb gibt ein paar LEDs auf der openlog, die leuchten sollte. Es sollten Daten auf die SD-Karte wie, was ist in der Photo- es LOG #####. TXT auf der SD-Karte markiert werden gezeigt einloggen. Die openlog so konfiguriert ist, mit 9600 Baud-Rate zu kommunizieren, so ist es gut, aus dem Kasten heraus zu gehen. Wenn Sie Probleme mit sich öffnen, die SD-Karte und sehen Sie die Datei markiert CONFIG.TXT und sicherstellen, dass die erste Linie an der Spitze sagt 9600-, wenn die Übertragungsrate entspricht nicht der Kartendaten wird nicht richtig aufnehmen.
    Jedes Mal, wenn Sie die Batterie trennen und schließen Sie es wieder in die openlog wird eine neue Protokolldatei auf der SD-Karte erstellen.
    Ich habe die Datenprotokollierung Code hier enthalten so können Sie es herunterladen. Für unser Experiment haben wir nur benötigt, um die Beschleunigungsmesser X-Achse gelesen, aber ich ging weiter und lesen Sie alle drei Achsen trotzdem. Nach Abschluß der Programmierung ist es an der Zeit, um den Datenlogger in der Rakete zu platzieren und starten Sie es.
    Auf zum Startplatz!

Schritt 6: Starten Sie!

  1. Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    3, 2, 1, zu starten!
    Für unsere erste Start, schlug ich vor, wir sollten das Startprogramm von bis zu 60 psi zu pumpen. Ich dachte, dass würde uns einen soliden Start und nicht die Rakete zu hoch zu schießen. Boy war ich falsch! Ich konnte nicht glauben, wie hoch die Rakete ging und es kam schreiend mit einem lauten "Knall", wenn es in den Boden schlug. Es klang nicht gut ... Die Rakete auf dem Boden so hart der Nasenkegel schlug zurück in den Körper wie ein Korken und ich musste es heraushebeln.
    Epic Fail!
    Beim Drehen der Rakete über ich dort sah, war ein großes Loch in der Seite, wo der eingestürzten Bugnase hatte den Datenlogger Kreis zurück und aus dem Körper geschoben gerissen. Wir brach auch eine Flosse. Ich war in der Lage, um die Schaltung, aber die SD-Karte ausgeworfen hatte abrufen und war nirgends Seen- wurde nicht nur unsere Rakete beschädigt zu sein, aber wir hatten keine Daten für sie zu zeigen. Bummer!
    Bemerkte ich die Schaltung nicht mehr funktionierenden damit ich unplugged die Batterie und steckte es wieder in- immer noch keinen Strom. Wir packten alles auf, ging nach Hause und begann die Fehlersuche. Das erste, was wir überprüft war die Batterie, und es zeigte 4.17V auf dem Multimeter und wenn sie sich wieder in den Kreislauf eingesteckt würde sich nicht einschalten. Als nächstes werden wir den Stromkreis überprüft durch Einstecken in meinem Laptop und es wurde immer Macht. Sehr merkwürdig.
    Gehen wir zurück zu der Batterie wir entdeckt, wurde es richtige Spannung zeigt, aber es keine Strom- nicht bieten könnte, sobald es in den Kreislauf die Spannung sofort am Schaltungseingang Drop eingesteckt ist. Bei der Untersuchung des Akkus in Schutzschaltung eingebaut entdeckten wir eine der winzigen Schaltkreis-Chips auf der Schutzschaltung hatte sich bei dem Absturz gerissen worden. Wir steckt einen Ersatzakku in den Kreislauf und jetzt würde die Schaltung hochgefahren -but es keine Daten zu protokollieren. Die Datenübertragung LEDs auf der openlog wurden ebenfalls nicht aufleuchtet. Weiter verbunden wir das Brett zurück auf die Laptop und keine Datenübertragung gibt es auch nicht. An unserem ersten Start gelang es uns, sowohl unsere Rakete und unserer Datenlogger zu töten. Doppel scheitern!
    Aber wir können es wieder aufzubauen. Wir haben die Technologie ....

Schritt 7: reparieren!

  1. Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Wir hatten Glück.
    Da es einfach so passiert, ich hatte einen anderen Arduino Pro Mini Board auf der Hand. Das einzige Problem war das Board wurde die 5 V-Version. Zum Glück hatte ich einen 5V Aufwärtsregler Bord auf der Hand, dass unsere Batteriespannung stoßen würde bis 5V an die Macht. Da die wunderbare Adafruit Beschleunigungsmesser Pension und openlog kann sowohl hand sowohl 3.3V und 5V Eingangs waren wir wieder im Geschäft.
    Wir haben ein wenig Experimentierplatine und montiert einen neuen Kreislauf schnell. Seit unserer openlog und Beschleunigungsmesser Bord überlebten den Absturz vorherigen alles, was wir tun mussten, war eine Verbindung der Leistungsabgabe von der 5V-Boost-Regler, um auf den Pro Mini der VCC-Pin. Alle unsere anderen Verbindungen die gleichen geblieben, aber wir mussten es ein bisschen anders als unsere bisherigen Schaltung bauen durch die notwendige Boost-Regler- alles, was wir taten, war laufen Punkt, um Leitungen für jede der Verbindungen für den Beschleunigungsmesser, Stromversorgung und Erdungspunkt. Nach dem Hochladen unseren Code war unser Kreislauf bereit, einige Daten zu protokollieren. Diese Schaltung war etwas schwerer als die erste Version auf 15,28 Gramm.
    Ich wusste, dass die Zahlen eingeloggt wäre ein bisschen anders, da wir jetzt mit einem 5V Bord statt einer 3,3V Bord, unsere Beschleunigungsmesser gelesen. Normalerweise, wenn Sie einen Sensor an eine 5V 5V Arduino verbinden Sie Werte, die von einem Minimum von 0 bis zu einem Maximum von 1023. Wenn Sie eine 3,3 V-Sensor mit einer 5V Arduino nutzen Auswahl zu finden wäre die Werte von 0 bis 675, weil der Bereich Spannung / Skalierung Unterschied. 3,3 / 5 * 1023 = 675. Das wird später Sinn machen, wenn wir uns einen Überblick über die Daten.
    Die Rippe wieder auf der Rakete angeklebt und wir über das Loch in der Seite der Rakete abgeklebt. Der Nasenkegel fit wurde mit Klebeband repariert und wir waren gut zu gehen!
    Zurück zum Startplatz!

Schritt 8: Starten Sie wieder!

  1. Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Lassen Sie uns versuchen, dass es noch einmal ...
    Wir richten zu starten wieder-aber mit etwas weniger Leistung dieser Zeit! Wir nahmen vorsorglich Taping die Bugnase an den Körper, um es vor dem Zusammenbruch in den Körper Rohr zu halten und dieses Mal werden wir aufgepumpt, um das Startprogramm 20 psi.
    3, 2, 1 ... erfolgreichen Start! Ich konnte immer noch nicht glauben, wie hoch die Rakete ging aber nicht nach unten diesmal kommen fast so hart auf die verringerte Höhe. Nach unserem Start öffneten wir die Rakete und unplugged den Akku aus dem Datenlogger, um es zurückzusetzen. Nächstes fügten wir unsere 5-Gramm-Gewicht und schloss dann die Rakete wieder auf und klebte den Nasenkegel geschlossen vor dem Start nochmals die Gewichte waren nicht mehr als ein paar BB in Klebeband Beutel gerollt.
    Am zweiten Start war alles gleich, außer für die zusätzlichen 5 Gramm Wertschöp- Luftdruck wurde bei 20 psi gleich gehalten gehalten. Sobald die Rakete kam wiederholten wir den Prozess mit einer 10-Gramm-Gewicht gegeben. Am dritten Start mit den 10 Gramm hinzugefügt die Rakete kam deutlich schneller und der Nasenkegel in die Rakete Körper ein bisschen geschoben. Wir öffneten die Rakete und holte unsere Datenlogger. Die perfboard, die wir verwendet, um den Stromkreis zu bauen während der Landung gebrochen hatte, aber alles war intakt und unsere Daten dieses Mal vor allem hatten wir! Ich würde auf jeden Fall empfehlen, sich einige zerknittertes Papier oder Watte zwischen der Nasenkegel und Datenlogger, die Elektronik in einer harten Landung abzufedern.
    Mit unserer Daten sicher versteckt blieben wir an der Stelle für eine Weile startet immer und immer wieder (diesmal bei 60 psi und höher.) Wir hatten bald eine kleine Gruppe von Kindern um uns herum zu wollen Besuche unsere Raketenwerfer. Es war ziemlich aufregend und die Kinder hatten eine Menge Spaß.

Schritt 9: Analysieren Sie die Daten

  1. Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Diagramme und Zahlen time!
    Wenn Sie die Daten von der SD-Karte lesen, werden Sie sehen, gibt es vier Zahlenkolonnen. Die erste Spalte ist die verstrichene Zeit in Millisekunden. Die nächste Spalte ist die X-Achsen-Lese der Beschleunigungsmesser, gefolgt von den Y- und Z-Achse. Für die Zwecke dieses Experiments, was wir wirklich interessiert, ist die X-Achse Daten wie zeigt die vertikale Beschleunigung der Rakete.
    Der Beschleunigungsmesser hat einen Bereich von +/- 16 g. Bei 0V würden wir eine Lesung von -16g bekommen und bei 3,3 V wären wir + 16g sehen. Das Arduino interpretiert diese Lesung als Zahlenwert im Bereich von 0 bis 1023 (dies wird als 10-Bit-Auflösung.) Nun erinnere mich, dass ich sagte, der Wert würde bei Verwendung einer 3,3-V-Sensor mit einer 5V Arduino ändern? Bei der Verwendung eines 5V Arduino den Maximalwert interpretiert werden 675 statt 1023 sein Unsere angemeldet Beschleunigungsmesserdaten spiegelt dies wider.
    An unserem ersten Start der maximale Beschleunigungswert X-Achse aufgezeichnet ist 664 um 5 Gramm der max-Wert ist 398 und mit 10 g hinzugefügt der Maximalwert ist 635. Wenn wir den g-Werte (675 = + 16 g) zu konvertieren, diese Zahlen, die wir get + 15.73g für den ersten Start, + 9.43g für die zweite Start- und + 15.05g zum dritten Einführung.
    Warum also sind die aufgezeichneten Zahlen unteren zum zweiten Start?
    Um zu sehen, was wir machen auf ein Liniendiagramm für jeden Start gehen. Ändern Sie zuerst den Namen der TXT-Datei für jedes Protokoll, um so .CSV es kann zu einer Website wie Plot.ly. hochgeladen werden Dies erlaubt uns, ein Liniendiagramm bei der Einführung des Grundstückes und Vergrößern und untersuchen die Beschleunigungsdaten. Am zweiten Start können Sie sehen, die Handlung springt nach oben und unten in der Start vs. wobei es in der Nähe von vertikalen für die anderen beiden Starts. Dies könnte darauf hinweisen, den Datenlogger möglicherweise um während des Starts verschoben. Die ersten und letzten Start Grundstücke sind mehr Clearing gibt es eine schnelle Beschleunigung erfasst und übersichtlich die schwerere Rakete hatte langsamer Beschleunigung.
    Wir nahmen nur diese drei Starts, sondern im Idealfall können Sie so viele Starts wie möglich in so kurzer Zeit wie möglich, um die genaueste Daten zu sammeln aufnehmen würde.
    Warum wird die Beschleunigung fallen für eine schwerere Rakete?
    Da Physik! Newtons zweites Bewegungsgesetz besagt, dass die Netto-Kraft auf ein Objekt gleich der Masse des Objekts, multipliziert mit der Beschleunigung des Objekt- oder einfacher gesagt ist: Kraft gleich Masse mal Beschleunigung.
    Dieses Gesetz ist in der Formel F = ma ausgedrückt. F = Kraft (in unserem Fall die 20 psi Luftdruck unserer launcher), m = Masse (die Masse unserer Rakete) und a = Beschleunigung (die aufgezeichneten Beschleunigung unserer Rakete.)
    Wenn wir diese Gleichung zu lösen, für die Beschleunigung ändern (was wir gemessen) erhalten wir ein = F / m. Vom Blick auf diese Gleichung und Teilen der Kraft durch die Masse können wir sehen, dass seit unserem Start Kraft konstant ist, desto höher ist die Rakete Masse desto geringer ist die Beschleunigung Nummer.
    Diese Formel sagt uns, dass im Fall von unserem zweiten Einführung muss es ein Problem mit der Markteinführung oder mit unserer Datenprotokollierung gewesen und dies wird durch die Beschleunigungskurvendarstellung gezeigt.

Schritt 10: Gehen weiter

  1. Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Science Fair Air Rockets

    Abtastrate
    Wenn Sie sich die aufgezeichneten Daten sehen Sie den Unterschied angemeldet Probenzeiten in Millisekunden angezeigt. Der Zeitunterschied zwischen den Messungen ist im Durchschnitt 20 Millisekunden -Wir Eine Messung alle 0,02 Sekunden. Dies bedeutet, dass wir die Anmeldung Daten mit einer Rate von 50 Hz oder 50 Samples pro Sekunde, da 1 / 0,02 = 50.
    Was, wenn wir die Daten mit einer schnelleren Rate protokollieren möchten?
    Wir können die Arduino-Code zu ändern, um mehr Datenpunkte zu bekommen. Wenn wir die Baudrate ändern können wir beschleunigen die Datenübertragung und erfassen mehr Proben. Die Standard-Baudrate auf der Arduino und openlog ist 9600, aber wir können den ganzen Weg bis zu 115200 gehen.
    So ändern Sie die Baudrate ersetzen wir einfach 9600 mit 115.200 in der Arduino-Code. Sie haben auch die Baudrate für die openlog SD-Karte zu passen ändern, sonst wird die Karte nur anmelden Kauderwelsch. So ändern Sie die openlog Rate wir den ersten Wert in der CONFIG.TXT Datei auf der SD-Karte ändern. Sobald dies geschehen ist Sie werden sehen, dass wir jetzt die Anmeldung Daten alle 4 Millisekunden oder 0,004 Sekunden. Das ist, 250 Hz oder 250 Abtastungen pro Sekunde.
    Um wirklich den vollen Nutzen aus diesen müssen Sie den Beschleunigungsmesser Bord zu ändern, wie die Adafruit ADXL 326 Platte auf 50 Hz eingestellt ist. Mit Blick auf Datenblatt des Herstellers können Sie sehen, es ist möglich, dass die Bandbreite durch Vertauschen einige Kondensatoren zu erhöhen. Im Sinne unseres Experiments das war wirklich nicht nötig, aber es wäre interessant, diese Option später zu verfolgen ...
    Andere Möglichkeiten
    Nun, da wir in der Lage, um die Beschleunigung zu messen konnten wir Prozente Gewichts- oder Einführung Kraft zu verändern und Ausführung mehrerer zurück zu Tests wieder in Ordnung zu sehen, ob unsere experimentellen Daten sichert unsere math. Wenn es nicht, dass bedeutet, dass wir Variablen in unserem Testverfahren, die Auswirkungen auf das Ergebnis sind. Weitere Tests konnten drei Flossen gegen vier oder verschiedenen Formen der Nase Kegel oder Flossen und fragen sind: Wie beeinflussen die Aerodynamik Beschleunigung? Wir können auch ein Add Höhensensor zur Rakete kann uns sagen, wie Änderungen an unserer Rakete wirkt sich auf die Markteinführung der Höhe.
    Wenn Sie eine schlankere Raketen Einsatz 1/2 "Schedule 40 PVC-Rohr für die Startrohr und Raketenkörperrohr Dorn aufbauen wollen. Eine schlankere Rakete wird weniger Luftwiderstand haben und sollten in der Lage, höhere Einführungen zu erhalten, aber es erfordert Modifizieren des Datenloggers Schaltung, um es an die im Inneren der Rakete schlanker Körper fit. Der Himmel ist die Grenze, was Sie bauen und testen können!
    Das war ein großes Projekt für mein Sohn und ich gemeinsam zu tun und er einen Knall, es zu tun hatte. Er erfuhr von den wissenschaftlichen Prozess, wie man löten, Programm ein Arduino, überwinden Scheitern und bauen Raketen! Ich hoffe, dass andere diese instructable für einen guten Zweck, und wenn Sie Fragen haben, zögern Sie bitte nicht zu fragen!

Schritt 11: Zusätzliche Ressourcen

  1. Science Fair Air Rockets

    Wenn Sie nicht wollen, um Ihre eigene Luftrakete bauen Sie eine hier- kaufen
    AirRocketWorks.com
    National Association of Rocketry Bildungsressourcen. Dies ist ein großer Führer für alle Dinge im Zusammenhang mit Bildungs ​​rocketry-
    NAR pädagogische Führung
    Hersteller: Rockets- Ein fantastisches Buch über Raketentechnik Hobby. Wenn Sie auch nur das geringste Interesse an Raketentechnik Hobby haben dieses Buch ist jeden Cent wert!
    Hersteller: Rockets