Un modelo preciso de una estrella variable cefeida: 5 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

El espacio es grande. Muy grande. Astronómicamente, incluso se podría decir. Eso no tiene nada que ver con este proyecto, solo quería usar el juego de palabras.

No es de extrañar que haya muchas estrellas en el cielo nocturno. Sin embargo, puede sorprender a algunos que son nuevos en los reinos de la astrofísica o la astronomía saber que hay muchos tipos diferentes de estrellas. Un tipo en particular se llama estrella variable cefeida y estos son hermosos, interesantes y útiles, todo en uno. A simple vista, las cefeidas se parecen a cualquier otra estrella, pero si observa una cefeida durante algunas noches seguidas, notará que parece pulsar, su brillo cambia a estados más tenues y luego más brillantes en el transcurso de unos pocos días. Observe el tiempo suficiente y notará que estos 'períodos de pulsación' no cambian. Esto es lo que hace que las Cefeidas sean únicas y útiles: resulta que su período de pulsación está directamente relacionado con su tamaño, por lo que si contamos el tiempo que tarda la estrella en pasar de brillante a tenue y viceversa, podemos decir qué tan grande es. Luego, podemos usar esto para obtener más información sobre la estrella, como qué tan lejos está, su brillo real (Luminosidad), etc. Eso es todo lo que necesita saber para comprender lo que está sucediendo con este proyecto, pero si está interesado para obtener más información, consulte esta página de Wikipedia sobre las cefeidas.

Además, solo por diversión, ¿puedes averiguar qué cefeida estoy modelando en este proyecto? (La pista está en la imagen de arriba y la respuesta está en la última sección)

Suministros

- Papel (18x54cm o 7.1x21.3 )

- Arduino UNO y su cable

- LED blanco x3

- Resistencias 220 Ω x3

- Una pantalla LCD de 2x16 segmentos

- Un potenciómetro de 10 kΩ

- Una placa de pruebas sin soldadura

- Alambres para placa de pruebas M-M x12

- Alambres de placa de pruebas M-F x18

- Una batería de 9v y un conector de alimentación

- Un poco de cartón

- Una botella de plástico de 500 ml

- Pintura negra y Sharpie

- Cinta adhesiva

- Superpegamento y pegamento caliente (aquí también se necesitará la pistola de pegamento)

- Tijeras

Paso 1: la estrella

El primer problema a resolver fue la estrella en sí: ¿Cómo hacemos un objeto aproximadamente esférico que sea estéticamente agradable y deje pasar la luz? Decidí que el origami haría el trabajo y busqué esferas de origami en Internet. Encontré bastantes, pero eran extremadamente difíciles o se anunciaban falsamente (en serio, la cantidad de 'esferas' cuboides que encontré en Google fue inquietante). Sin embargo, después de un tiempo encontré uno que me gustó, y que fue relativamente simple de lograr después de algunas prácticas. Las instrucciones son las siguientes, y hay una plantilla para plegar en las imágenes de arriba.

1. Doble su papel en 24 tiras iguales. Recomendaría dividirlo en 3 y luego doblar cada sección por la mitad. Continúe cortando a la mitad hasta que haya 24 secciones rectangulares en total. Los pliegues deben formar pequeños valles en el papel. (Vea las líneas rojas en la imagen 2).

2. Dé la vuelta al papel y haga una marca en la esquina superior derecha del papel. Luego, cuente 4 pliegues y haga otra marca en la parte inferior del cuarto pliegue. Haz un pliegue diagonal entre estas dos marcas. Luego mueva las marcas dos pliegues rectos y haga otro pliegue diagonal allí. Continúe esto hasta que haya llegado al final del papel. (Vea las líneas verdes en la segunda imagen).

3. Después de llegar al final del papel, haga los mismos pliegues pero inclinados en la dirección opuesta. (es decir, comience en la esquina superior izquierda y repita los pliegues diagonales desde el paso 2 en la dirección opuesta). Vea las líneas azules en la segunda imagen de arriba.

4. Encuentre el centro del borde derecho y márquelo. Luego, haz un doblez diagonal hacia la parte inferior del doblez recto dos pliegues. Luego haz otro doblez desde la parte superior de este doblez recto hasta la mitad del borde. Repita esto para el borde izquierdo, nuevamente en la parte superior e inferior del pliegue recto dos pliegues. (Vea las líneas marrones en la segunda imagen como guía).

5. Finalmente deberás doblar el papel para hacer la esfera. Recomiendo repasar cada pliegue que hayas hecho para asegurarte de que estén bien definidos. Mirando la última imagen como guía, doble el papel de modo que las caras de los triángulos etiquetados como A toquen las caras de los triángulos B. Después del primer conjunto de pliegues, el borde corto debe curvarse en un semicírculo y cuando haya doblado todo, el resultado debe desplegarse para tener la forma del puente en la imagen 4.

6. Para llegar del puente a la esfera, conecte los extremos del puente. Hice esto colocando las caras de los primeros diamantes de cada extremo entre sí y pegándolos. Mantenga las dos caras juntas y coloque unas gotas de pegamento entre ellas para mantenerlas en su lugar. Por último, asegure todos los puntos en la parte superior de la estrella colocando una gota de pegamento en la punta de la estrella. Recomendaría superpegamento para esto, ya que no tendrás que sujetar el papel durante mucho tiempo mientras el pegamento se seca lentamente y comienzas a cuestionar tus elecciones de vida. El punto inferior es donde entran los cables, así que déjelo abierto.

Descubrí que hacer la estrella era la parte más compleja de este proyecto, sin embargo, no fue tan malo una vez que aprendí a doblar el papel. Personalmente, calificaría esta bola con una dificultad de 3 hojas de papel. Diviértete y trata de no gritar de frustración.

Paso 2: la base

Para hacer mi base, comencé con la pequeña cuna que encontré dentro de la caja de huevos de Pascua que obtuve hace unas semanas. Simplemente le di la vuelta, lo recorté a la medida para que tuviera 7 cm (2,8 ") de alto y luego lo pinté de negro. Es posible que no tengas a mano este elemento extrañamente específico, así que hice una plantilla aproximada para que la hagas tú mismo. de cartón (Ver imagen 2). Una vez que lo haya hecho, corte un agujero circular en el extremo delgado de la cara superior con un diámetro de 4 cm (1,6 "), el punto central a unos 3,5 cm (1,4") de la parte superior borde (Imagen 4). A continuación, corte un orificio rectangular de 7x2.5cm (2.8x0.1 ") centrado a 0.5cm (0.2") de distancia del borde inferior. Las luces pasarán por el orificio circular y la pantalla LCD en el rectangular.

A continuación, necesitamos algo para mantener la estrella en su lugar. Opté por no ponerlo directamente en el orificio, ya que la forma de la estrella no cubre completamente el orificio, por lo que podríamos ver el circuito dentro de la base, lo cual es un poco de mala calidad si me preguntas. Para evitar esto, necesitará la cúpula de la parte superior de una botella de agua de 500 ml (haga el corte a unos 4 cm de la parte superior, Imagen 6) y píntela de negro (Imagen 8). Dejé una pequeña ventana en la mía para que aún pudiera ver la base de la estrella. Pensé que se vería mejor que si el fondo simplemente desapareciera en el abismo. Descubrí que la pintura negra no se pegaba demasiado bien a la botella, así que la cubrí con imprimación (Imagen 7) antes de agregar el color. Desafortunadamente, utilicé una imprimación a base de aceite y el resultado fue casi tan suave como antes. No use una imprimación a base de aceite.

Después de pintar hice un tubito de papel y lo coloreé de negro. Luego se pegó en el cuello de la botella como se muestra en la imagen 9 con pegamento caliente. El propósito de esto es camuflar los cables cuando atraviesan el agujero y entran en la estrella, por lo que el tubo debe ser lo suficientemente alto para ocultar todo el cableado expuesto, pero no lo suficientemente alto como para desplazar la estrella cuando la apoyamos dentro del tapa de la botella (para la altura que corté mi botella era de 3,5 cm / 1,4 ). No necesitas el tubo si no has dejado una ventana en la botella.

El paso final fue asegurar el soporte en su agujero en la base. Aplique el pegamento caliente en la parte inferior de la caja para evitar ver el desorden antiestético (Imagen 10).

Una vez que haya terminado de ensamblar la base, use un marcador para cualquier punto que no haya alcanzado la pintura. Sin embargo, no exagere con el sharpie, le dará un acabado más brillante que la pintura y esto se verá en grandes cantidades. Sin embargo, algunos puntos aquí y allá están bien.

Paso 3: el código

Adjunto a continuación, debe encontrar el código de la electrónica. Simplemente descárguelo e instálelo en su Arduino. Si no tiene el IDE de Arduino, puede descargar la versión oficial aquí. Simplemente elija la versión que mejor se adapte a su dispositivo y sistema operativo (yo uso la versión 1.8.12 para Windows 7 y posteriores).

Antes de cargar el programa en su tablero, también debe tener la biblioteca LiquidCrystal. Si aún no tiene esta biblioteca a mano, adjunto un enlace a la que usé a continuación. Simplemente descargue el archivo.zip y colóquelo en la misma carpeta que el boceto de arduino. No es necesario descomprimirlo. Si el programa no se ejecuta, aquí está la guía oficial de arduino para instalar y ejecutar bibliotecas.

Biblioteca LCD. (No hice esta biblioteca, pero funciona bien con el proyecto. Simplemente vaya al enlace y descargue la versión 1.0.7 desde la sección de Descargas. El crédito completo es para el autor de la biblioteca, no para mí).

Paso 4: el circuito

La primera imagen es el diagrama de circuito del proyecto. Una cosa que debe notar es que los LED están conectados a los extremos de los cables para conectarlos a la placa de pruebas mientras están dentro de la estrella. Debe usar los cables M-F para esto y también para la pantalla LCD. Sin embargo, como puede ver en la segunda imagen, no tenía suficientes cables M-F a mano para todas las conexiones, así que improvisé con cinta aislante y blu-tack. Usé cinta aislante para sujetar los cables a las patas del LED (Imagen 3) y usé blu-tack para sujetar los cables a las clavijas de la pantalla LCD mientras se caían, probablemente porque las clavijas eran demasiado pequeñas para que la cinta se adhiriera bien. suficiente para soportar el peso de los cables. Deberías usar cables M-F, es mucho menos estresante. Además, codifique los cables con colores, lo que genera mucha menos confusión.

Como se puede ver en la segunda imagen, utilicé una batería de 9v para alimentar la placa porque habría sido una molestia alimentarla a través del cable de la computadora.

El potenciómetro se fijó aproximadamente a la mitad de su máximo (~ 5 kΩ), lo que proporcionó un buen nivel de contraste para la pantalla.

Paso 5: El ensamblaje final