Author: siteprovisor

May 1, 2020 siteprovisor No comments exist

Воронки в атмосфере

 

На полученных нами снимках из космоса видны вихри из облаков.
Что заставляет облака закручиваться в вихрь, в каком слое атмосферы это происходит, и вообще, откуда берутся облака?
Может быть появление облаков связано в самими вихрями?

 

Возьмёмся за исследование атмосферы с помощью Arduino, датчиков DHT-11 и bmp280, следим за влажностью воздуха, его температурой и давлением.
Почему-то датчику нужна температура, чтобы выдать значение влажности? Как-же это, ведь он просто должен её измерить?


Ладно, что же такое влажность – это влага в атмосфере, её количество – бойко отвечают ученики. Хорошо, это абсолютная влажность – количество молекул воды в кубике воздуха. (Там, кстати, ещё много других молекул, в  основном
азота). Но иди попробуй сочти все эти молекулы!

 

Поступим так – будем сравнивать температуры двух термометров (спиртовых, например), один из которых обёрнут в марлю, погруженную концом в блюдце с водой. С марли испаряется вода, охлаждая второй термометр.

По разнице температур, по тому сколько молекул испарилось – можно судить о влажности воздуха вокруг.

Чем больше разница температур – меньше влажность.

 

А бывает ли максимальная влажность – да, когда нет разницы температур, вода с
марли уже не испаряется – в окружающем воздухе так много молекул воды, что он не вбирает их больше, напитался как губка.

 

В случае с нашим датчиком косвенно судить о количестве влаги можно, например если какой-нибудь материал изменяет свое сопротивление под действием влаги. Так, дерево и кожа человека уменьшают сопротивление электрическому току
при увеличении влажности.

Почему относительная и зачем температура?


При разной температуре воздух способен впитать в себя разное воличество влаги. При температуре 0 градусов (по Цельсию) воздух максимально вбирает 5 г воды в один кубометр. То есть, если при этой температуре мы нашли в этом
кубике молекул воды аж на 5 г – то влажность 100%. Если нашли только 2.5 г – то влажность 50%.
Интересно, что при минус 10 воздух может вместить только 2.5 г воды. То есть, если при минус 10 нашли 2.5 г – то влажность 100% при данной температуре.

 

А можно ли найти больше, спрашивают ученики?.
Что же будет, если охладить воздух? Молекулы воды, находящиеся в воздухе начнут летать с меньшими скоростями.
Если раньше они вели себя как теннисные мячики, ударяя друг друга и терпели удары со стороны молекул самого воздуха, то теперь ударов всё меньше и они не такие сильные. А молекулы воды – как маленькие магнитики – начинают
тяготеть, липнуть друг к другу, образуя туман и целые капли.


Воссоздать это атмосферное явление вы можете, вынув из холодильника банку варенья (если, конечно, вы любите варенье). Смотрите, она “запотела”. На банке выпала роса. Откуда взялась влага? Из воздуха, окружающего банку.

 

Посмотрите на воронку в ванне. Вода, уходя вниз, закручивается.
То же и в атмосфере. Воздушный поток, устремленный вниз, сверху (из космоса) виден как воронка (по часовой стрелке), при этом давление у земли растет из-за притока воздуха (показания bmp280), облаков не образуется. Это ещё называют
антициклон.
Зимой при этом бывает похолодание из-за опускающегося сверху холодного воздуха.
Снег же зимой идет при некотором потеплении. Как же так?

Нагретый у земли воздух поднимается потоком вверх, находящаяся в нём влага связывается в капли и даже замерзает.
Образуются облака дождевые или снеговые. Поток при подъёме закручивает и сверху эта “перевернутая” воронка видна как вихрь (против часовой стрелки). Это циклон. Из-за оттока воздуха вверх давление у земли падает.

По этим изменениям давления можно предсказывать погоду на несколько дней вперед.

December 10, 2019 siteprovisor No comments exist

Строим самолёт

Раз уж вы решились на такое трудоёмкое и местами кропотливое дело, как постройка самолёта – успеха!

 

Можно использовать

Материалы и инструменты

Обшивки самолета – полипропиленовая подложка под ламинат толщиной около 3 мм. Для крыла подойдет гибкая с продольными полосами. Линейки 50 см для лонжерона крыла и продольного усиления фюзеляжа. Фанерка для моторамы и резинка портновская (не менее 1 см шириной) для крепления съёмного крыла. Плита утеплителя ППЭ для элементов усиления фюзеляжа.

 

 

Понадобятся: металлическая линейка, нож (лучше специальный), клей для потолочной плитки “Титан”, скотч, армирующая лента “серпянка”, малярная лента, термоклеевой пистолет и стержни, мелкая шкурка, зажимы, клей ПВА.

Хвостовое оперение

Сборка хвостового оперения - киль и стабилизатор

Сборка фюзеляжа

Фюзеляж - Борт

Фюзеляж - Установка усилений

Дополнительные элемента усиления фюзеляжа

Сборка фюзеляжа

Фюзеляж - установка верхней и нижней обшивок

Крыло

Установка лонжерона и нервюр

Установка серв и склейка обшивки

Навеска элеронов

Установка оперения и моторамы

Конструкция планера в сборе

Балансировка

Собрав фюзеляж, оснастив его всем оборудованием, установив крыло – необходимо провести балансировку самолёта.

Центр масс полностью собранного и укомплектованного самолёта должен приходиться на линию, отстоящую от передней кромки крыла на 1/3 ширины крыла. Линию прочертить заранее. Поставить большие пальцы на линию, поднять – самолёт должен уверенно лежать и никуда не крениться.

Можно лететь!

October 12, 2019 siteprovisor No comments exist

Программируем по настоящему. Загадочные регистры

Немного о том, что знают настоящие не “ардуино-зависимые” программисты о микроконтроллерах

И еще о том, зачем в школе мучают булевой алгеброй

Регистры процессора (микроконтроллера) — блок ячеек памяти, образующий сверхбыструю оперативную память внутри процессора. Есть регистры, используемые самим процессором для вычислений, например, при выборке из памяти очередной команды она помещается в регистр команд, а при выборке переменных они помещаются в регистры операндов.

Но в микроконтроллере есть ещё и другие регистры – хранящие настройки разных периферийных устройств (портов ввода/вывода, например). С ними в основном и имеет дело программист. Например регистр PORTB, хранящий состояние выводов (пинов), или регистр DDR, хранящий настройки, находятся ли выводы (пины) в состояние входа или выхода.

 

Конфигурировать регистры будем булевыми операциями – AND (&) и OR(|).

Ну, говорить о том, что представлять содержание регистра удобнее всего в шестнадцатеричной или двоичной системе не будем.

Также умолчим о возможности калькулятора (вид->инженерный) переводить числа между разными системами

.

Вот таблица истинности – правила двоичной арифметики, ну это уж почти всем известно

Ну раз регистр это просто ячейка, например, из 8 бит, то выставим в регистре с именем PORTB восемь единичек:

Или все нули:

А теперь, как выставить 1 в первом бите (обратите внимание на нумерацию битов в регистре – начинается 0), не изменив состояние других – при помощи OR (операция выполняется побитово):

Как же выставить 0 в любом бите – при помощи AND

Выставляем 0 в первом бите, не изменив состояние других – при помощи AND (операция выполняется побитово):

Вот целый курс по программированию МК AVR “правильно” таким hard core способом, который в общем то и используют настоящие разработчики (customelectronics.ru)

Зажжем диод на ардуино, заодно попрактикуемся с регистрами.

Заглянув в datasheet на микроконтроллер ATmega8 семейства AVR (да, да, именно такой и в вашей ардуине), в ужасе ничего не понимаешь понимаешь, что выходы соответствуют трем портам B, C, D – PB0-5, PC0-5, PD0-7. В Arduino эти названия переименованы в цифровые выводы D0-D13 и аналоговые входы A0-A5.

Выводы управляются регистрами PORTх и DDRх.

Например, вывод PB5 управляется пятым битом в регистрах PORTB (состояние вывода – 0 или 1, 0В или 5В) и DDRB (настройка вывода – на вход(0) и выход(1));

Итак, чтобы подать 1 (5В) на 13 пин ардуино (PB5):

Вот так просто

October 21, 2018 siteprovisor No comments exist

Сеанс связи с космическим аппаратом Метеор-М2

 

 

Решили встать пораньше и организовать охоту на спутники с некоторыми нашими учениками. Заранее посмотрели баллистику на КА Метеор-М2, то есть время пролета над г. Королев.

Орбита этого спутника – солнечно-синхронная, плоскость орбиты поворачивается за Солнцем, что позволяет вести съемку на каждом витке в одних и тех же условиях освещенности.

orbit1

На небе не было ни облака, качество связи неплохое (если б не забыли поднять ползунок одного из усилителей, было бы вообще отлично). 

Все что на изображении – севернее точки приема (с юга мешало здание школы).

 

На полученном изображении видна сильная дисторсия – искажение. Такое искажение в виде “рыбьего глаза” вызвано эффектом сверхширокоугольного объектива. Угол поля зрения довольно большой т.к. спутник захватывает несколько тысяч километров (по линии поперек трассы полета), сканируя поверхность земли своим радаром и сразу же посылая эту сканированную линейку (находящуюся прямо под ним) в эфир на частоте 137.1 МГц. Любой может принять эти данные пока спутник находится в зоне видимости наблюдателя.

Сеанс длится 10…15 минут, спутник летит со скоростью около 7 км/с – то есть за это время он пролетает от 4000 до 6000 км, при этом все время находясь в прямой видимости с Земли. 

  • 2018_10_14_LRPT_10-44-04.s_125.false-colour
  • 2018_10_14_LRPT_10-44-04.s_125.infra-red
  • 2018_10_14_LRPT_10-44-04.s_125.RGB122

Полученное нормированное изображение с исправленной дисторсией (+ наложено на карту).

Видны очертания балтики, Онежского и Ладожского озер, Финский залив, скандинавия и п-ов Ютландия, река Волга.

  • 2018_10_14_LRPT_10-44-04.s-RGB122-rectified.remapped
  • map

  • orbit

На температурной карте самые теплые – облака (белые и много отражают), водная поверхность и поверхность земли поглощают гораздо больше.

  • 2018_10_14_LRPT_10-44-04.s-RGB122-rectified.thermal
  • 2018_10_14_LRPT_10-44-04.s-RGB122-rectified.vegetation
  • 2018_10_14_LRPT_10-44-04.s-RGB122-rectified.false-colour
  • 2018_10_14_LRPT_10-44-04.s-RGB122-rectified.infra-red

  • IMG_0329
  • IMG_0311