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如何制作Arduino控制的水火箭

西门子新闻内容   查阅次数:6169   更新时间: 2019-09-04 10:09

第1步:关于火箭科学的小讲座

现在,这是火箭科学,但这并不意味着它很难。以下是我将要使用的一些基本术语:

Apogee- 火箭飞行所描述的抛物线上的最高点,换句话说,就是火箭离地面最远,

Cp- 压力中心,

Cg - 重心。

其他一切都是相对不言自明的。

在设计和施工过程中要记住的要点:

1。拖拽 - 火箭上的阻力越大,它的顶点就越低。因此,尽量减少阻力。

2。推力 - 火箭产生的动力越大,它就越高。因此,增加推力。

3。稳定性 - 火箭的Cp必须在它的Cg后面 - 这将使火箭稳定并因此增加最大高度。

4。质量 - 火箭越轻,它越高。请注意,将火箭的重量减少到几乎为零会降低其性能 - 理想的质量与体积比能够实现最佳性能。

理论上和现实世界都有这种影响阻止我们做一切都在最大潜力。即自行车不能同时具有速度和强度的齿轮链比。这种类型的权衡也发生在这里 - 我们不能在不增加阻力的情况下增加推力。空气移动越快,在给定时间内空气的体积就越大。

我们的目标是设计具有额外功能的最高飞行火箭比一个简单的2L瓶火箭更有趣 - 所以这涉及到什么?

第2步:要先进或不成功 - 这就是问题!

简单的瓶子火箭的问题在于,除了启动它之外我们不能对它做任何事情并观察它倒退。我不了解你,但这有点无聊。如果我们能从火箭上观看飞行怎么办?数码相机应该可以解决这个问题。

但是 - 我的相机花了很多钱。 我不希望它被破坏,所以我需要某种恢复机制。也许是降落伞?

如果我不想在发射火箭时弄湿怎么办?有一个计时器倒计时设备会很好。

这些是在施工期间将要解决的几点。如果你有想法,请写下来。当你忘记一个对项目成功至关重要的精彩创意时,情况永远不会更糟。提出这样的问题是开发功能性产品的基础。

第3步:选项

现在让我们来决定我们应该做些什么。以下是可能冒险的概要:

降落伞恢复

涉及部署小型降落伞以降低火箭的下降速度。通常在模型火箭中使用烟火装药,但我们将使用带有伺服闩锁装置的弹簧加载机构。

录像

只有你这样做才能做到这一点确保您的恢复机制始终无故障。相机很贵。我对你的不幸不负任何责任。

发布计时器

非常简单,我认为我们也会这样做,以帮助降落伞部署时间。涉及一个Arduino和7段显示器,以及一些按钮和LED。

这些都是我将要深入讨论的,但这里有一些供您试用。我在项目中使用过的大部分内容,我也会提供如何操作的想法:

- 基于加速度计的降落伞部署 - 加速度计可用于计算速度,加速度,并且可用于降落伞部署

- 带数据记录器的气压高度计 - 使用便宜的高度计,您可以创建时间与高度图,以及测量气温

- 增加水火箭的体积 - 我稍后将详细讨论这个问题,但基本上可以将瓶子拼接在一起以形成更大的压力室。这显然有助于提高海拔高度。

- 逆行恢复装置 - 这可能是涉及水瓶火箭的最困难的项目之一。我们的想法是在“着陆”之前向下发射空气/空气+水混合物,以增加火箭减速的持续时间。如果你这个工作,请评论!很高兴知道。

- 任何其他有趣的火箭相关设备 - 我见过火箭有有效载荷舱,助推器,升级机构,喷嘴等。天空是极限!

第4步:设计

在没有预见的情况下用完和购买材料绝不是一个好主意,即使他们像这里一样便宜。我在完成我的技术设计高潮项目时遇到了这种情况,顺便提一下,上面显示了这个项目。

根据你的能力设计你的火箭。第一张图片描绘了我的计划,而第二张图片则是结果。没有大型火箭因泄漏而飞行。最终的结果是一个小而有效的装置,它保持着学校的海拔高度为90米@ 65psi。

有些东西在基本方面是通用的。施工。你需要一个圆形的鼻锥,因为这是遇到空气阻力最小的形状。鳍应尽可能远地放置。尝试通过将所有内容放置在非常紧凑的布局中来限制额外的重量和尺寸。

步骤5:项目构建 - Delta-V水火箭

这是我将详细描述的火箭。它使用两个1升的瓶子,一个用于压力室,一个用于鼻锥和有效负载。它具有可编程定时器功能,可在升空后的任何所需时间部署降落伞,启动检测机构,用于编程的七段LED显示屏,伺服电机部署系统和十八英寸降落伞。它与简单的发射器一起使用,不需要任何类型的喷嘴。最重要的是 - 它可以携带Gopro Hero 5相机或任何其他相机。

构建它的总成本低于5美元。 :)

另外,在购买任何产品之前,请仔细阅读本Instructable的末尾,因为提供的替代方案可能比初始项目更容易获取。

第6步:所需材料以及相关工具

这些是构建火箭物理结构所需的材料:

-1升瓶尝试将那些非常细长且具有光滑墙壁的瓶子,以及平滑,流动的曲线朝向瓶颈。你只需要三个,但为了以防万一,请多加一点。买一杯你真正喜欢的饮料 - 这样你就不会浪费资源。这样,你会更加环保。

- 塑料板再次,得到足够的,这样你可以尝试和重建,如果有什么不不行。大多数学校都有这些东西的废料,如果你不在学校,那就看看美元店。 “For Sale”标志是由罚款制成的。

- 乒乓球对于鼻锥。如果您没有,请查看任何体育用品商店。如果你有一个,请确保没有人看到你接受它。

- 橡皮筋

-Thick彩色纸

- 透明胶带,即苏格兰威士忌任何胶带都可以,但透明胶带看起来更好。来源是美元商店。

- 使用胶枪连接胶棒将胶带粘在一起比将胶带粘在一起更容易他们没有机会弄湿的地方。胶水枪可以从Mastercraft,Lowe‘s,Canadian Tire,Hobby shop等购买。最好是迷你版,因为全尺寸的胶套太容易融化塑料。此外,不要忘记胶棒

-X-acto刀,或任何其他爱好刀用于切割瓦楞塑料。任何业余爱好商店都会为您提供各种各样的刀具。

- 一把剪刀

-Ruler

-pencil,eraser

第7步:电子设备和相关工具

如果您已经无法使用,那么您需要购买这个原型来构建这个原型:

- Arduino Nano Rev3.0或同等版本这是火箭的控制中心。

www.ebay.ca/itm/Nano-V3-0-Mini- USB-ATmega32的。..

- 通用7段LED显示屏,共阳极或共阴极用户界面的一部分。

www.ebay.ca/itm/5pCS-0-56-7-Segment-Red-LED 。..

- 通用按钮,SpST触觉类型用户界面。

- 滑动开关,通用

- 倾斜开关,通用用于检测升空时火箭的加速度。

http://www.ebay.ca/itm/10pcs-Metal-Ball-Tilt-Shaki 。..。..

- 通用跳线,20厘米长

- 男性标题针,足以让您的Arduino )

-LED分类

-Buzzer,泛型

- 带臂的微型伺服电机 www.ebay.ca/itm/pOp-9

G-SG90-Micro-Servo-mot 。..

- 至少4个220欧姆电阻额定值为1/4W

-pe rforated板,镀铜5x7厘米

http://www.ebay.ca/itm/Carte-prototypage-Simple-fa

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