Como medir a massa da Terra usando o Arduino

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Sobre este projeto

Introdução

Etapa 1:o método indireto

Etapa 2:Visão geral do experimento

• Velocidade inicial - velocidade do corpo em queda livre no início da queda livre ou início do experimento.
• Velocidade final - velocidade do corpo em queda livre no final da queda livre do final do experimento.
• Distância percorrida - distância percorrida pelo corpo em queda livre durante a queda livre.
• Tempo de voo - tempo gasto para cobrir a distância percorrida em queda livre.
• Aceleração - a taxa de variação da velocidade observada pelo corpo em queda livre. É igual à aceleração da gravidade.

• Distância percorrida =1 metro (deixaremos nosso objeto cair de 1 metro de altura)
• velocidade inicial =0 m / s (começaremos nosso experimento do repouso)

Etapa 3:coisas de que precisamos

• Qualquer placa Arduino, de preferência uno / duomilanove (sem motivo específico, apenas porque usei esta placa para este experimento)
• Cabo USB para conectar o Arduino ao PC
• resistores de 560 Ohm (4 em quantidade), resistores de 100 Ohm (2 em quantidade)
• sensor piezoelétrico (4 em quantidade)
• Um par de IR Tx (IR LED) e Rx (fotodiodo)
• Um potenciômetro
• Um opamp (como UA741C)
• Uma violação
• Três fios de 1,2 metros de comprimento
• PCB de uso geral pequeno de 5 cm x 5 cm para montagem de circuitos IR
• fita
• Folha de papelão

• O LED IR é usado em polarização direta, que atua apenas como LED normal nesta aplicação, ou seja, iluminando o fotodiodo do receptor IR.
• O fotodiodo é usado em polarização reversa.
• A saída da junção do cátodo e do resistor é conectada a um dos terminais de entrada do opamp.
• Outro terminal de entrada do opamp está conectado ao potenciômetro que determina a tensão limite.
• A saída do opamp vai para a placa Arduino.

Etapa 5:Esquema 2:o circuito piezoelétrico

• 4 sensores piezoelétricos são conectados conforme mostrado no esquema.
• 4 resistores de 560 Ohms são conectados em paralelo com os sensores piezoelétricos para reduzir o pico de tensão gerado pelo sensor piezoelétrico quando um objeto em queda livre atinge sua superfície.
• O terminal negativo dos sensores piezoelétricos está conectado ao aterramento do circuito.
• O terminal positivo do sensor piezoelétrico está conectado aos pinos de entrada analógica.

Etapa 6:juntando as coisas

• Use papelão para fazer uma estrutura semelhante a um telhado e cole-o na parede a cerca de 1,1 metros.
• Conecte o módulo IR voltado para baixo no teto de papelão.
• Conecte a saída do opamp ao pino nº 4 do Arduino usando um dos fios de 1,2 m de comprimento.
• Conecte o Vcc e o GND do arduino ao módulo IR usando o restante dos fios de 1,2 m de comprimento.
• Certifique-se de que os fios estejam firmemente presos à parede, o módulo IR ao teto de papelão, o módulo piezoelétrico ao solo logo abaixo do módulo IR.

Etapa 7:detalhes do experimento

• Cole uma pequena projeção fina em cima do objeto usado para a queda livre, conforme mostrado na imagem numerada como 1.
• Antes de deixarmos nosso objeto em queda livre, segure-o apenas na marca de 1 metro, de forma que a projeção no topo obstrua a luz do infravermelho para o fotodíodo. Conforme mostrado na imagem numerada como 2.
• deixe o objeto sem transmitir qualquer força para deixá-lo cair livre na zona de aterrissagem piezoelétrica.
• À medida que cai, não há obstrução no caminho de IR TX e RX, dando-nos o sinal sobre o objeto acabado de sair em termos de tempo de início da queda livre.
• Conforme o objeto toca a zona de pouso, os sensores piezoelétricos geram um pico de tensão controlado notificando a chegada do objeto no tempo de término da queda livre.
• Se subtrairmos o tempo de término do tempo de início, obteremos o tempo de vôo que usaremos para calcular a aceleração devido à gravidade, conforme discutimos na etapa 2.

• O limite do sensor piezoelétrico deve ser definido corretamente no código do Arduino.
• Coloque o painel piezoelétrico logo abaixo do módulo IR.
• Certifique-se de deixar cair o objeto de 1 metro sem transmitir qualquer força externa.

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Código

• código Arduino

Código do Arduino Arduino

 const int sensorPin1 =A0; const int sensorPin2 =A1; const int sensorPin3 =A2; const int sensorPin4 =A3; const int photoPin =4; const int ledPin =13; const int threshold =110; char stringToPrint [100]; int startTime, endTime; int val1, val2, val3, val4; void setup () {Serial.begin (115200); // coloque seu código de configuração aqui, para ser executado uma vez:pinMode (ledPin, OUTPUT); pinMode (sensorPin1, INPUT); pinMode (sensorPin2, INPUT); pinMode (sensorPin3, INPUT); pinMode (sensorPin4, INPUT); pinMode (photoPin, INPUT);} void loop () {// coloque seu código principal aqui, para executar repetidamente:int start =digitalRead (photoPin); startTime =milis (); if (start ==HIGH) digitalWrite (ledPin, HIGH); while (start ==LOW) {digitalWrite (ledPin, LOW); val1 =analogRead (sensorPin1); val2 =analogRead (sensorPin2); val3 =analogRead (sensorPin3); val4 =analogRead (sensorPin4); // sprintf (stringToPrint, "% d,% d,% d,% d", val1, val2, val3, val4); //Serial.println(stringToPrint); if ((val1> =limite) || (val2> =limite) || (val3> =limite) || (val4> =limite)) {endTime =millis (); sprintf (stringToPrint, "% d ms", endTime - startTime); Serial.println (stringToPrint); digitalWrite (ledPin, HIGH); atraso (1000); digitalWrite (ledPin, LOW); início =ALTO; }}} 

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