כורת הנתונים של בלון מזג האוויר האולטימטיבי בגובה רב: 9 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

הקלט נתוני בלוני מזג אוויר בגובה רב עם כורת הנתונים האולטימטיבי של בלוני מזג אוויר בגובה רב.

בלון מזג אוויר בגובה רב, המכונה גם בלון בגובה רב או HAB, הוא בלון ענק מלא בהליום. בלונים אלה מהווים פלטפורמה המאפשרת לניסויים, לאספי נתונים או כמעט לכל דבר להגיע לחלל הקרוב. בלונים מגיעים לעתים קרובות לגבהים של 80, 000 רגל וחלקם עוברים מעל 100, 000 רגל. לרוב יש למטען מטען המכיל מצנח, מחזיר מכ ם וחבילה. החבילה מכילה בדרך כלל מצלמה ויחידת GPS המשמשת למעקב ושחזור הבלון.

כאשר הבלון צובר גובה, הלחץ יורד. עם פחות לחץ מחוץ לבלון, הבלון מתרחב, ובסופו של דבר הופך כל כך גדול, שהוא קופץ! המצנח מחזיר את המטען בחזרה לאדמה, לעתים קרובות קילומטרים רבים מהמקום בו שוגר הבלון.

בית הספר שלי משתמש בבלונים אלה באופן קבוע כדי לצלם וידאו של עקמומיות כדור הארץ. עם שינויי טמפרטורה ולחץ קיצוניים, קרינה גדולה ומהירות הרוח, ניתן ללכוד המון נתונים מעניינים מטיסות אלה.

פרויקט זה החל לפני ארבע שנים בסמינר סוקרטי בנושא חלל. הסמינר שימש השראה. עמיתי החליטו שהם רוצים להגיע לחלל. גע בבלתי נוגע. הם החליטו שהדרך להגיע לחלל תהיה באמצעות בלוני מזג אוויר. דלג קדימה כעבור ארבע שנים ואנו שיגרנו 16 בלונים. 15 התאוששו וזהו רקורד מרשים ביותר לאחזור בלוני מזג אוויר. השנה התחלתי תיכון והצטרפתי לצוות השיגור של בלוני מזג אוויר. כשהבנתי שלא נרשמים נתונים, יצאתי לשנות זאת. כונן הנתונים הראשון שלי היה כונן הנתונים הבלוני של ארדואינו בגובה רב. גרסה חדשה זו לוכדת נתונים נוספים, מה שמקנה לה את הכותרת האולטימטיבית. בעזרת זה, גובה, טמפרטורה, מהירויות רוח, קצב עלייה וירידה, קו רוחב, אורך, זמן ותאריך נלכדים ומאוחסנים בכרטיס microSD. גרסה זו משתמשת גם בלוח perf כדי להגדיל את העמידות ולהוריד את הסיכון. העיצוב עשוי כך שניתן לחבר Arduino Nano למעלה. הנתונים שנאספו מחובר הנתונים מאפשרים לנו, התלמידים לגעת בקצה המרחב. אנחנו יכולים לגעת בבלתי נגע!

כונן הנתונים החדש הזה מספק יותר נתונים מרוב חוטבי הבלונים שניתן לרכוש. ניתן לבנות אותו גם בפחות מ -80 דולר בעוד שחנות שקנתה תעלה לכם יותר מ -200 דולר. בואו נתחיל!

שלב 1: חלקים, תוכניות, כלים וספריות

חלקים

ארדואינו - ננו הוא הטוב ביותר מכיוון שניתן לחטוף אותו למעלה. השתמשתי גם ב- Arduino Uno עם חוטים המחברים אותו

הייתי ממליץ לך להשתמש בארדואינו אמיתי מכיוון שרבים מהשיבוטים אינם יכולים לפעול בטמפרטורות הקרות שאליה נחשף כונן הנתונים. הטמפרטורה הקרה ביותר שנרשמה בטיסתנו הייתה -58 פרנהייט. עם הגנה נאותה על מזג האוויר ומחממי ידיים, שיבוט יכול לעבוד.

$ 5- $ 22 (תלוי באיכות)

store.arduino.cc/usa/arduino-nano

יחידת GPS - זה מספק נתוני זמן, תאריך, גובה, ירידה, עלייה ומהירות הרוח

אני ממליץ בחום על יחידה זו. רוב יחידות ה- GPS אינן פועלות מעל 60, 000 רגל. מכיוון שבלונים בגובה רב עולים יותר, אלה אינם עובדים. כשהיא במצב טיסה, יחידה זו עובדת עד 160, 000 רגל.

store.uputronics.com/?route=product/product&product_id=72

$30

לוגר נתונים של MicroSD - מכיל כרטיס MicroSD ומאפשר לנו לאחסן את הנתונים שאנו אוספים

יש הרבה כאלה בשוק ובהחלט כמה בזול יותר. הלכתי עם זה מכיוון שהוא קל משקל, יש ל- Sparkfun תיעוד נהדר והוא קל מאוד לשימוש. כאשר הוא מחובר לסיכות 0 ו -1, הפונקציה Serial.print כותבת אליו. זה כזה קל!

www.sparkfun.com/products/13712

$15

חיישן טמפרטורה - אני משתמש באחד כדי לספק טמפרטורה חיצונית, אך ניתן להוסיף בקלות תוספת כדי לספק טמפרטורה מתוך המטען

השתמשתי בחיישן הטמפרטורה tmp36. חיישן אנלוגי זה פועל ללא פקודת העיכוב. יחידת ה- GPS לא יכולה לעבוד עם עיכובים ולכן חיישן זה אידיאלי. שלא לדבר על זה שהוא לכלוך זול ודורש רק סיכה אנלוגית אחת. כמו כן, הוא עובד ב -3.3 וולט וזהו המעגל כולו פועל. רכיב זה בעצם התאמה מושלמת!

www.sparkfun.com/products/10988?_ga=2.172610019.1551218892.1497109594-2078877195.1494480624

$1.50

נגדים 1k (2x) - אלה משמשים לקווי הקבלה של GPS ו- MicroSD Data Logger

הארדואינו מספק 5 וולט לסיכות אלה. נגד 1k מוריד את המתח לרמה בטוחה ליחידות אלה.

www.ebay.com/p/?iid=171673253642&lpid=82&&&ul_noapp=true&chn=ps

75¢

LED - זה מהבהב בכל פעם שנאספים נתונים (אופציונלי)

Arduino ו- MicroSd מהבהבים בכל פעם שנאספים גם נתונים. אולם, הדבר הופך את זה לברור יותר. ניתן להרחיב גם את החוטים על זה כך שהפנס יבלוט החוצה. זה משמש כדי להבטיח רישום נתונים.

www.ebay.com/itm/200-pcs-3mm-5mm-LED-Light-White-Yellow-Red-Green-Assortment-Kit-for-Arduino-/222107543639

1¢

לוח פרפ - זה מאפשר מעגל קבוע יותר ומקטין את הסיכון מכיוון שחוטים אינם יכולים ליפול. במקום זאת ניתן להשתמש בלוח או לוח PCB

www.amazon.com/dp/B01N3161JP?psc=1

50¢

מחבר סוללה - אני משתמש בסוללה של 9V בהשקות שלי. זה מחבר את הסוללה למעגל. אני מלחימה את מפרק החיבור של חוטי המגשר על אלה בכדי לספק חיבור קל יותר

www.amazon.com/Battery-Connector-Plastic-A…

70¢

מתג מיקרו- Toggle - אני משתמש בזה כדי להפעיל את היחידה. זה מאפשר לי לשמור על הסוללה מחוברת תוך שמירה על המערכת כבויה (אופציונלי)

חילצתי את שלי מנורת ירח. כל מתג מיקרו יעבוד.

MicroSwitchLink

20¢

כותרות זכר ונקבה - השתמשו בכאלו כדי לאפשר לרכיבים כמו ה- GPS וארדואינו להתנתק מהמעגל. (מוּמלָץ)

www.ebay.com/itm/50x-40-Pin-Male-Header-0-1-2-54mm-Tin-Square-Breadboard-Headers-Strip-USA-/150838019293?hash=item231ea584dd:m: mXokS4Rsf4dLAyh0G8C5RFw

$1

כרטיס MicroSD - אני ממליץ על כרטיס 4-16 ג'יגה -בתים. היומנים אינם תופסים מקום רב

כונן הנתונים שלי פעל בין השעות 6:30 עד 13:30 והשתמש בשטח של 88 קילובייט בלבד. זה פחות מ -1/10 מגה -בייט.

www.amazon.com/gp/product/B004ZIENBA/ref=oh_aui_detailpage_o09_s00?ie=UTF8&psc=1

$7

מקור כוח - החלל קר ולכן סוללות נוזליות יקפאו. זה אומר שאין סוללות אלקליין. סוללות ליתיום עובדות מצוין! השתמשתי בסוללה של 9V

www.amazon.com/Odec-9V-Rechargeable-Batter…

$1

המחיר הכולל מגיע ל 79.66 $! כורתים מסחריים עולים כ -250 דולר אז קחו זאת להנחה של 68%. סביר להניח שיש לך גם הרבה מהפריטים האלה כגון Arduino, כרטיס SD וכו 'שמורידים את העלות. בואו נתחיל לבנות

תוכניות

התוכנית היחידה הנדרשת היא ה- Arduino IDE. זוהי שפת ארדואינו המקורית ומשמשת להעלאת הקוד, כתיבת הקוד ולבדיקה. אתה יכול להוריד את התוכנה בחינם כאן:

ספריות

אנו משתמשים בשתי ספריות במערכון זה. ספריית NeoGPS משמשת לאינטראקציה עם יחידת ה- GPS. הספרייה הטורית של התוכנה מאפשרת תקשורת טורית על סיכות נוספות. אנו מתחברים הן ל GPS והן לוגר הנתונים של MicroSd באמצעות תקשורת טורית.

NeoGPS

SoftwareSerial - ניתן להשתמש בכל ספריה טורית של תוכנות. הורדתי את זה כבר אז השתמשתי בו.

זקוק לעזרה בהתקנת ספרייה? קרא את זה:

כלים

מלחם - יהיה צורך לחבר כותרות למספר רכיבים וברזל הלחמה משמש לחיבור רכיבים ללוח פרפור ולייצור מסלולים.

הלחמה - משמש בשילוב עם מלחם.

שלב 2: חיבור המעגל יחד

יהיה עליך להלחם כותרות על כמה רכיבים. למד כיצד לעשות זאת כאן:

עקוב אחר סכמטי לוח הלוח או לוח הפרפונים למעלה. אל תצרף חיישן טמפ 'לקרקע של GPS או כונן נתונים של microSD מכיוון שהוא יהרוס את נתוני הטמפרטורה שלך. אם אתה משתמש בלוח perf, צפה במדריך זה כיצד ליצור מסלולים. זוהי טכניקה אחת:

היזהר בעת חיבור רכיבים. ודא שיש לך את הקוטביות והסיכות הנכונות. בדוק את החיבורים שלך פעמיים!

Arduino - GPS3.3v --- VCC

GND --- GND

נגד D3 ----- 1k ----- RX

D4 ------ TX

Arduino - OpenLog

אפס --- GRN

D0 ---- TXD1 ---- נגד 1k ---- RX

3.3v ----- VCC

GND ---- GND

GND ---- BLK

Arduino - חיישן טמפ ' - השתמש בתמונה למעלה כדי לזהות איזו רגל היא

3.3v ------ VCC

GND ---- GND (זה צריך להיות על סיכת Arduino משלו או להיות מחובר לספק ה- GND. אם הוא מחובר ל- GPS או לוגר הוא יטה את נתוני הטמפ ').

אות --- A5

ארדואינו - LED

D13 ------ + (רגל ארוכה יותר)

GND -------(רגל קצרה יותר)

Arduino - מחבר סוללות

Vin ---- מתג מיקרו- חיובי (אדום)

GND ----- שלילי (שחור)

שלב 3: תכנות

אנו משתמשים בשתי ספריות בתוכנית זו, NeoGPS ו- SoftwareSerial. ניתן להוריד את שניהם מדף החלקים של מדריך זה. כאשר ממשק GPS לתוכנית Arduino, בדרך כלל נעשה שימוש בספריית TinyGPS. עם זאת, לא הצלחתי לגרום לזה לעבוד עם ה- GPS בו אנו משתמשים.

ספריית SoftwareSerial מאפשרת לנו לחבר שני מכשירים ל- Arduino באמצעות חיבור טורי של תוכנה. גם GPS וגם כונן הנתונים של MicroSD משתמשים בזה. ספריות אחרות יכולות גם לעשות זאת וצריכות לעבוד עם הקוד. כבר היה לי את זה במחשב וזה עובד, אז השתמשתי בו.

הקוד מבוסס על כונן הנתונים האחרון שלי. השינוי העיקרי הוא הוספת חיישן הטמפרטורה. ה- GPS מבוסס על לוויינים. המשמעות היא ש- GPS חייב להתחבר ללוויינים לפני שהוא יכול להציג נתונים. מנעול מורכב מכך שה- GPS מחובר לארבעה לוויינים. הערה מהירה היא שככל שה- GPS מחובר ליותר לוויינים, הנתונים המסופקים מדויקים יותר. התוכנית מדפיסה את מספר הלוויינים המחוברים בכל שורת נתונים. זה היה מחובר לשנים עשר לוויינים במשך רוב הטיסה שלי.

ייתכן שיהיה צורך לשנות את התוכנית כך שתעבוד עבורך. למרות שניתן לשנות את כל הקוד, הייתי ממליץ לשנות את אזור הזמן, הזמן בין הקריאות ויחידת המדידה לטמפרטורה. בלון מזג אוויר אופייני מוטס כשעתיים. ה- GPS מקבל נתונים מהלוויינים בכל שנייה. המשמעות היא שאם נשמור כל נתון שנשלח, יהיו לנו 7, 000 קריאות. מכיוון שאין לי עניין בגרף של 7, 000 רשומות נתונים, אני בוחר לרשום כל קריאה 30. זה מספק לי 240 נקודות נתונים. מספר קצת יותר הגיוני.

יתכן שאתה תוהה מדוע אנו משתמשים במשתנה i ובהצהרה if כדי לשמור כל קריאה 30 ולא רק באמצעות פקודת עיכוב והמתנה של 30 שניות. התשובה היא שקריאות GPS עדינות מאוד. עיכוב של 30 שניות פירושו שה- GPS לא לוכד כל מערך נתונים וגורם לבלבול הנתונים שלנו.

יהיה עליך לשנות ערכים אלה לקיזוז שלך מהזמן האוניברסלי המתואם (UTC).

אם אינך יודע את שלך תוכל למצוא אותו כאן

סטטי const int32_t

אזור שעות = -8 ליטר; // PST

סטטי const int32_t

אזור_דקות = 0 ליטר; // בדרך כלל אפס

יש לשנות שורה זו לתדירות שבה תרצה להקליט קריאה. הגדרתי את שלי לקריאה כל 30 שניות.

אם (i == 30) {

אם אתה לא גר בארה ב, אתה כנראה רוצה מדידות טמפרטורה בצלזיוס. לשם כך, בטל את הערות השורה הבאה:

// Serial.print ("מעלות C"); // אל תגיב אם אתה רוצה צלזיוס

// Serial.println (מעלות C); // אל תגיב אם אתה רוצה צלזיוס

אם אינך רוצה קריאות פרנהייט, הגיב על כך:

Serial.print ("מעלות F"); // הגיב אם אינך רוצה fahrenheit Serial.println (מעלות F); // הגיבו אם אינכם רוצים פרנהייט

קוד לא מעלה?

יש לנתק את הארדואינו מהמעגל בזמן העלאת קוד חדש. ל- Arduino נשלח הקוד החדש באמצעות תקשורת טורית על פינים D0 ו- D1. שני הפינים הללו הם גם הסיכות המשמשות לאוגר הנתונים של MicroSd. המשמעות היא שניתוק הנתונים של MicroSD חייב להיות מנותק כדי להעלות קוד.

שלב 4: בדיקה

ברגע שכל החיבורים נוצרים והקוד מועלה, הגיע הזמן לבדוק את רישום הנתונים שלנו. לשם כך, חבר את ה- Arduino למחשב באותו אופן שבו היית מעלה קוד. ודא שהיציאה הטורית נכונה ולאחר מכן פתח את הצג הטורי. אם כל החיבורים מבוצעים כהלכה, זה יוצג:

NMEAloc. INO: גודל אובייקט startfix = 31 גודל אובייקט NMEAGPS = 84 מחפש מכשיר GPS בתוכנת SoftwareSerial (סיכת RX 4, פין TX 3) בלוגר נתוני מזג אוויר בלון בגובה רב מאת אהרון פרייס

זמן קו הרוחב אורך SAT מהירות הרוח מהירות הרוח גובה (deg) (deg) קשרים קמ ש -------------------------------- -------------------------------------------------- ------------------------------

אם ה- GPS מחובר בצורה שגויה, זה יוצג:

הגדרת מצב טיסה uBlox: B562624240FFFF63000010270050FA0FA06402C10000000000000016DC * קריאת תגובת ACK: (נכשל!)

ודא שה- LED מהבהב בכל פעם שחלק חדש של נתונים נכנס לצג הסידורי. לוג הנתונים MicroSd יהבהב גם בכל פעם שתקליט נתונים.

תבחין כי ה- GPS שולח לך סימן שאלה יחיד. הסיבה לכך היא שלוקח זמן להפעיל את יחידות ה- GPS ולהתחבר לסלטים. בדרך כלל לוקח ליחידה זו כשמונה דקות להתחיל לשלוח לי את מחרוזת הנתונים המלאה. בתוך בערך חמש הוא יתחיל לשלוח לך נתוני תאריך ושעה ואחריו סימן שאלה. סביר להניח שהנקודות הראשונות יהיו שגויות אך לאחר מכן הוא יציג את התאריך והשעה הנכונים. אם אינך מקבל את התאריך והשעה שלך, עיין בקוד כדי לוודא שתוקן אזור הזמן הנכון. קרא את פרק התכנות של מדריך זה כדי ללמוד כיצד לעשות זאת.

בסופו של דבר הצג הסידורי יציג את כל הנתונים. העתק והדבק את קו הרוחב והאורך והתכונן להיות המום מהתוצאות. הדיוק מדהים!

בדוק את נתוני הטמפרטורה כדי לוודא שהם נכונים. אם קוראים את הטמפרטורה כמספר לא מציאותי במיוחד (160+), חיישן הטמפרטורה אינו מחובר או מחובר לא נכון. עיין בתרשים. אם קריאת הטמפרטורה נדיפה או גבוהה ממה שהיא אמורה להיות (כלומר הטמפרטורה היא 65 פרנהייט וחיישן מדווח עליה כ 85), סביר להניח שהחיישן חולק סיכת קרקע עם ה- GPS, אוגר הנתונים של microSD או שניהם. לחיישן הטמפ 'צריך להיות סיכת קרקע משלו או לחלוק סיכת הארקה רק עם הקרקע הקלטת.

כעת עליך לעצב ולנקות את כרטיס ה- microSD שלך. אנו זקוקים לסוג קובץ fat16 או fat32. עקבתי אחר הדרכה זו של GoPro:

לאחר מכן, בדוק את המעגל ללא המחשב מחובר. חבר כרטיס microSD ללוגר הנתונים והשתמש במקור חשמל כדי להעניק ל- Arduino כוח. תן לו לפעול במשך עשרים דקות ואז נתק את החשמל. נתק את כרטיס ה- microSD וחבר אותו למחשב שלך. אתה אמור לראות קובץ תצורה שנוצר (זה קורה רק כאשר קובץ תצורה קודם לא נוצר). בכל פעם שהארדואינו מאופס או מחובר לחשמל, הוא יוצר קובץ חדש.

ספריות וגירסאות חדשות של ה- Arduino IDE שוחררו מאז הקמת הפרויקט הזה. בגלל זה, מספר משתמשים קיבלו הודעות שגיאה מגעילות. למשתמש RahilV2 הייתה בעיה זו ומצאה פתרון

"תיקנתי את השגיאה הראשונית וזה בגלל ש-. INO משתמש בשם יציאת ה- GPS הישן שהוא 'gpsPort' במקום 'gps_port'. גם סמל המעבדים המוקדמים השתנה. כל התוכניות לדוגמה משתמשות כעת ב- 'GPS_PORT_NAME' במקום ' USING_GPS_PORT '."

תודה RahilV2!

שלב 5: הגנה על האלקטרוניקה

הערה לאנשים המשתמשים בלוח perf, הצבת המעגל על משטח מתכת תקצר את המעגל. השתמשתי בצינור פלסטיק מסביב לכמה ברגים כדי לתלות את לוח הבישול שלי מעל דף פלסטיק. אתה יכול להדביק את החלק התחתון בחום, להצמיד אותו לקרטון או לקצף, או להשתמש באריזה שאינה מוליכה חשמל. אתה יכול להדפיס צינורות פלסטיק אלה כדי להחליק על הברגים שלך מכאן:

צירפתי כותרות נקבה ללוח הפרפור שבו ה- GPS יושב כדי לאפשר לנתק את ה- GPS בקלות מהמעגל. יחידת ה- GPS שבירה. אנטנות השבבים יכולות להישבר והיחידה רגישה לחשמל סטטי. לא נפלה לי היחידה הזו. אני מאחסן את ה- GPS בשקית הסטטית המוגנת שהוא מכיל כדי לשמור על ה- GPS מוגן.

בין אם אתה משתמש בלוח לחם או רק בחוטי מגשר למחבר הסוללה, אני ממליץ להשתמש בדבק חם כדי לוודא שחוטי המגשר נדבקים לשקעים שלהם. יהיה לך בעייתי לשחזר את הבלון שלך ולגלות שהוא לא נכנס כי חוט מגשר ניתק.

מומלץ לחמם ידיים מכיוון שהם ישמרו על הכל חם ומתפקד. בדרך כלל אני מאריך את אורך מחברי הסוללה שלי ומאפשר לי לאחסן את הסוללה בתא נפרד מהאלקטרוניקה. שמתי מחממי ידיים ישירות על הסוללה. למרות שהאלקטרוניקה אמורה להיות יכולה לפעול ללא מחממי ידיים, אני ממליץ להשתמש בהם. שים מחמם ידיים או שניים ליד האלקטרוניקה, ואבטח את מחמם הידיים כך שלא ייגע באלקטרוניקה. החום הזוהר ממחממי הידיים מספיק בכדי לשמור על האלקטרוניקה במצב טוב.

שלב 6: הפעלה

בדרך כלל אני מחבר את כונן הנתונים למחשב שלי כעשרים דקות לפני שאנחנו מתכננים לשחרר את הבלון. אין צורך בחיבור הלוגר למחשב. אני עושה זאת כדי לוודא שה- GPS פועל וכי יש לי נעילת לוויין. לאחר שהכונן מציג את כל הנתונים, אני הופך את מתג המתג ומנתק את המחשב. מכיוון שלמעגל תמיד יש מקור כוח, ה- GPS נשאר חם וממשיך להיכנס עם נעילת לוויין. פעולה זו תיצור קובץ חדש בכרטיס ה- microSD.

שיגרנו את הבלון בשעה 6:58 בבוקר. תכננו לשגר מוקדם יותר אך הבלון הראשון שלנו פיתח קרע. שכחנו את הצינור שלנו כדי להצמיד את הבלון למיכל הליום. אז חיברנו את הבלון ישירות לפייה של מיכל הליום. הרעידות על הזרבובית הכניסו קרע לבלון. למרבה המזל, הבאנו בלון חילוף. השתמשנו בצינור גינה חתוך כצינור המאולתר שלנו וזה עבד!

החבילה כללה ארגז אוכל מבודד. כונן הנתונים ישב בפנים עם מחממי הידיים. חור שנחתך בארגז האוכל סיפק דרך שהמצלמה תהיה בתוך ארגז האוכל תוך שמירה על נוף ללא הפרעה.השתמשנו בהפעלה של GoPro להשקה זו. זה צילם את המסע! בצד וחלקו העליון של קופסת האוכל הוצמדו שתי יחידות GPS SPOT. השתמשנו באלה כדי לעקוב אחר החבילה שלנו. חריץ קטן נוצר בצד ארגז האוכל כדי לאפשר לחיישן הטמפרטורה לבלוט החוצה ולחשוף אותו לאוויר החיצוני.

שלב 7: שחזור

השתמשתי בסוללת Duracell 9v בהשקה האחרונה שלי. מדדתי את המתח של הסוללה כ- 9.56 וולט לפני שחיברתי אותו לאוגר הנתונים. חיברתי את הסוללה בסביבות 6:30 בבוקר. לאחר שנחת הבלון, התאושש, הוחזר לבית הספר והחבילה נפתחה, השעה הייתה 13:30. פתחתי את המטען כדי לגלות שרשם הנתונים עדיין רושם! לאחר מכן מדדתי את המתח של סוללת 9V. כאשר משתמשים בסוללה, המתח יורד. הסוללה עמדה כעת על 7.5 וולט. לאחר שבע שעות של רישום נתונים, הסוללה עדיין הייתה במצב הגון.

הבלון והחבילה נחתו מדרום לרמונה בקניון קטן. צוות ההחלמה נסע כשעה ואז טייל להמשך הדרך. קיסוס רעל וטמפרטורות חמות היו מכשול, אך הם המשיכו והצליחו לשחזר את הבלון. הם חזרו לבית הספר והושיטו לי את החבילה. הופתעתי שאוגר הנתונים עדיין פועל. זה גרם לי להיות אופטימי. ניתקתי את הסוללה והוצאתי בזהירות את כרטיס ה- microSD. לאחר מכן רצתי אל המחשב שלי. זהו החלק המעיק והמרגש ביותר במסע בשבילי. האם רישום הנתונים עבד? חיטטתי בתיק הגב שלי כדי למצוא את מתאם כרטיס ה- SD. בשתי הטיסות האחרונות הכורש הפסיק לעבוד בגובה 40, 000 רגל מכיוון שהכנסתי את ה- GPS לא נכון למצב טיסה. מכיוון שהדרך היחידה שבה אני יכול להגיע לגבהים מעל 40, 000 רגל היא באמצעות בלוני מזג אוויר, לא היה לי מושג אם הקוד החדש שלי יעבוד.

חיברתי את כרטיס ה- microSD למחשב שלי, פתחתי את הקובץ וראיתי יומן מלא בנתונים. התחלתי לגלול בין הנתונים … הצלחה !! היומן המשיך לאורך כל הטיסה.

שלב 8: ניתוח ומדע

הביטוי "פעמיים הקסם" נשמע נכון. רישמנו נתונים לכל הטיסה! הבלון הגיע לגובה מרבי של 91, 087 רגל והטמפרטורה הקרה ביותר הייתה -58 מעלות פרנהייט.

הנתונים שלנו מאשרים ומתיישרים עם הרבה מדעים ידועים. לדוגמה, תחתית הסטרטוספירה הייתה -40 עד -58 מעלות פרנהייט בעוד שבאפיקוג של הטיסה הטמפרטורה הייתה -1.75 מעלות פרנהייט. בני אדם חיים בשכבה הנמוכה ביותר של האטמוספירה של כדור הארץ, הטרופוספירה. בטרופוספירה הטמפרטורה יורדת ככל שעולים לגובה. ההפך הוא הנכון בסטרטוספירה. למעשה, החלק העליון של הסטרטוספירה יכול להיות חמש מעלות מעל האפס.

הופתעתי שהבלון עלה בצורה לינארית כזו. הייתי חושב שככל שהאטמוספרה מדללת מהירות העלייה של הבלונים תשתנה. אולם לא הופתעתי מהעקומה במהירות הירידה של הבלון. ההשערה שלי מדוע הבלון נופל במהירות ואז מאט בהדרגה קשורה למצנח. באפוג'י, יש כל כך מעט אוויר שאני חושב שהמצנח לא היה יעיל באותה מידה. מצנחים משתמשים בהתנגדות אוויר וחיכוך כדי ליפול לאט לאט על הקרקע, כך שאם יש מעט אוויר, המצנח אינו יעיל באותה מידה. ככל שהאריזה יורדת, עמידות האוויר עולה כי יש יותר לחץ אוויר ויותר אוויר. כתוצאה מכך המצנח יעיל יותר והחבילה יורדת לאט יותר.

בשל הטמפרטורה ומהירויות הרוח, אני מצהיר על הגובה הגרוע ביותר לחיות בו 45, 551 רגל. בגובה זה, החבילה חוותה קריר -58 מעלות פרנהייט. אם זה לא מספיק, הרוחות נשבו 45 קילומטרים לשעה. אמנם התקשיתי למצוא נתונים לגבי השפעת הרוח על צמרמורת בטמפרטורה זו, אך גיליתי שמזג אוויר של -25 מעלות פרנהייט עם רוח של 45 קילומטר לשעה גורם לצניחת רוח של -95 מעלות. גיליתי גם שטמפרטורות רוח -60 מעלות מקפיאות בשר חשוף תוך 30 שניות. עם זאת, זה כנראה לא מקום נופש אידיאלי. כפי שניתן לראות בתמונה למעלה, יש נוף נהדר מגובה זה! למידע נוסף על windchill כאן:

לא יכולתי להציג וללמוד נתונים אלה ללא עזרה מאחותי שעשתה הזנת נתונים של כל 240 שורות הנתונים. הטבות שיש אחים קטנים:)

שלב 9: מסקנה

זוהי הצלחה בהחלט. רשמנו נתוני גובה, טמפרטורה, מהירות הרוח, קצב עלייה, קצב ירידה, זמן, תאריך, קו רוחב ואורך אורך הטיסה כולה. זה חובה עבור בלונים בגובה רב ומשגרי פעם ראשונה!

לאחר ארבע שנים של שיגור בלונים, סוף סוף נתנו נתונים על טיסה שלמה. סוף סוף גילינו כמה גבוה הבלונים שלנו עפים. התקרבנו קצת לחוויית המרחב. התקרבנו קצת יותר לגעת בבלתי נגע!

היבט מגניב נוסף של כונן הנתונים הוא שכל הנתונים חותמים בזמן. המשמעות היא שתוכלו ליישר את הנתונים לתמונות שצולמו במהלך המסע המאפשרות לכם לדעת את הגובה והמיקום המדויק בו צולמה כל תמונה!

קל לשכפל ולשנות את הפרויקט הזה למטרות שלך. הוסף בקלות חיישני טמפרטורה נוספים, חיישני לחץ ולחות, דלפקי גייגר, ההזדמנויות הן אינסופיות. כל עוד ניתן להשתמש בחיישן ללא דיחוי, הוא אמור לעבוד!

תודה שהקדשת מזמנך לקרוא את המדריך הזה. אני נהנה לענות על שאלות, להשיב להערות, וטיפים ורעיונות מועילים, אז תברח בקטע ההערות למטה.

הוראה זו נמצאת גם בכמה תחרויות, אנא הצביע אם נהנית או למדת משהו חדש! זכיית פרסים מאפשרת לי להרוויח כלים חדשים לביצוע פרויקטים טובים ומתקדמים יותר

סגנית אלתגר באתגר הנגיעה

פרס גדול בתחרות חקר המדע 2017