{"id":864,"date":"2017-11-14T21:44:38","date_gmt":"2017-11-14T21:44:38","guid":{"rendered":"http:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/?p=864"},"modified":"2017-11-22T19:37:12","modified_gmt":"2017-11-22T19:37:12","slug":"czujka-szczelinowa-pomiar-wartosci-przyspieszenia-ziemskiego","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/?p=864","title":{"rendered":"Czujka szczelinowa \u2014 pomiar warto\u015bci przyspieszenia ziemskiego"},"content":{"rendered":"

Czujka szczelinowa<\/h1>\n

\"\"<\/p>\n

Na ostatnich zaj\u0119ciach za pomoc\u0105 czujki szczelinowej<\/a> i wahad\u0142a wyznaczali\u015bmy warto\u015b\u0107 g (przyspieszenia ziemskiego). Podzielili\u015bmy si\u0119 na dwie grupy, z kt\u00f3rych ka\u017cda mia\u0142a inny pomys\u0142 na stworzenie mechanizmu oraz napisanie odpowiedniego programu.<\/p>\n

Zasada dzia\u0142ania czujki jest bardzo prosta. Na wyj\u015bciu cyfrowym OUT z modu\u0142u czujki pojawia si\u0119 sygna\u0142 wysoki, je\u015bli szczelina jest przes\u0142oni\u0119ta, oraz sygna\u0142 niski, gdy szczelina jest ods\u0142oni\u0119ta. Wahad\u0142o wykonuj\u0105c swoje ruchy harmoniczne b\u0119dzie przechodzi\u0142o przez szczelin\u0119 zas\u0142aniaj\u0105c j\u0105 – my musimy zmierzy\u0107 czas pomi\u0119dzy tymi sygna\u0142ami.<\/p>\n

Wahad\u0142a<\/h1>\n

Jedna grupa korzysta\u0142a ze specjalnego statywu, na kt\u00f3rym przymocowa\u0142a ca\u0142y mechanizm sk\u0142adaj\u0105cy si\u0119 ze sznurka i nakr\u0119tki na \u015brubk\u0119. U\u0142atwi\u0142o to prac\u0119 i zminimalizowa\u0142o niepewno\u015bci pomiarowe.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Druga grupa musia\u0142a wykaza\u0107 si\u0119 inwencj\u0105 tw\u00f3rcz\u0105 i improwizacj\u0105.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Pod\u0142\u0105czanie czujki<\/h1>\n

Czujnik \u0142\u0105czymy z Arduino za pomoc\u0105 trzech kabelk\u00f3w. Vcc<\/strong> pod\u0142\u0105czamy do napi\u0119cia 5V, GND<\/strong> do GND, a OUT<\/strong> to dowolny pin cyfrowy<\/strong>, kt\u00f3ry jest niezb\u0119dny do przekazywania informacji.<\/p>\n

Kod programu<\/h1>\n
int czujka=5;\r\nunsigned long t1,t2;\r\n\r\nvoid setup(){\r\n Serial.begin(9600);\r\n pinMode(czujka, INPUT);\r\n Serial.println(\"jestem gotowy! \");\r\n Serial.print(millis());\r\n  t1=millis();\r\n  Serial.println(sizeof(t1));\r\n}\r\nint i=1;\r\n\r\nvoid loop(){\r\n if(digitalRead(czujka)==1)\r\n {t2=millis();\r\n Serial.print(i);\r\n Serial.print(\" \");\r\n\r\n Serial.println(t2-t1);\r\n t1=t2;\r\n i++;\r\n\r\n delay(200);\r\n}\r\n}<\/pre>\n
Czujnik pod\u0142\u0105czyli\u015bmy do cyfrowego pinu nr 5, mo\u017cna to zmieni\u0107 w pierwszej linijce kodu.<\/p>\n
D\u0105\u017c\u0105c do wyznacznia warto\u015bci przyspieszenia ziemskiego, musimy pozna\u0107 okres drga\u0144 wahad\u0142a. W tym celu napisali\u015bmy program korzystaj\u0105cy z funkcji millis (wi\u0119cej informacji znajduje si\u0119 w jej manualu<\/a>). U\u017cywamy jej dwa razy: za pierwszym razem w linii #9 <\/strong>zapami\u0119tujemy jej warto\u015b\u0107 do zmiennej t1 (czyli czas w\u0142\u0105czenia programu Arduino), natomiast w linii #16 <\/strong>przypisujemy jej warto\u015b\u0107 do zmiennej t2 w celu p\u00f3\u017aniejszego obliczenia r\u00f3\u017cnicy pomi\u0119dzy nimi. R\u00f3\u017cnica ta oznacza czas pomi\u0119dzy dwoma nast\u0119puj\u0105cymi po sobie przes\u0142oni\u0119ciami czujki, czyli momentem przej\u015bcia przez „bramk\u0119” i ponownego powrotu. Pami\u0119tajmy, \u017ce nie jest jeszcze okres wahad\u0142a (okres to czas pe\u0142enego ruchu „tam i spowrotem”) dlatego obrabiaj\u0105c dane pami\u0119tamy o mno\u017ceniu tych czas\u00f3w przez dwa. W linii #21 <\/strong>r\u00f3wnamy warto\u015bci zmiennych t1 i t2, dzi\u0119ki czemu w nast\u0119pnej iteracji p\u0119tli zostanie obliczona r\u00f3\u017cnica pomi\u0119dzy kolejnymi dwoma ruchami wahad\u0142a. W przypadku braku tej linii, otrzymywane wyniki by\u0142yby r\u00f3\u017cnic\u0105 czasu danego ruchu wahad\u0142a i czasu od w\u0142\u0105czenia Arduino (uruchomienia programu). Wypisane warto\u015bci sprawdzali\u015bmy w Monitorze szeregowym, podobnie jak w przypadku przycisku.<\/p>\n
Istotna jest linia #24<\/strong> powy\u017cszego kodu – te op\u00f3\u017anienie (dobrane metod\u0105 pr\u00f3b-i-b\u0142\u0119d\u00f3w) potrzebne jest po to, aby otrzyma\u0107 tylko jedn\u0105<\/strong> informacj\u0119 o przes\u0142oni\u0119ciu czujki naszym wahad\u0142em. Gdy nie ma tej linii, to w czasie przej\u015bcia przez szczelin\u0119 wahad\u0142a czujka „produkuje” setki zdarze\u0144, kt\u00f3re s\u0105 nam zbyteczne (a nawet przeszkadzaj\u0105).<\/p>\n
Wyznaczanie warto\u015bci g<\/h1>\n
Po otrzymaniu wielu pomiar\u00f3w, w celu dalszych oblicze\u0144 u\u017cyli\u015bmy arkusza kalkulacyjnego. Skorzystali\u015bmy ze wzoru: G=(4\u03c0\u00b2)*L\/T\u00b2<\/strong>, przy czym G<\/strong> to przyspieszenie ziemskie, L<\/strong> to d\u0142ugo\u015b\u0107 wahad\u0142a, a T<\/strong> to okres drga\u0144. Wykonali\u015bmy obliczenia (w programie LibreOffice Calc), a wyniki wysz\u0142y nam do\u015b\u0107 imponuj\u0105ce. \u015arednia warto\u015b\u0107 pomiar\u00f3w da\u0142a nam wynik 9,73(\u00b10,12)m\/s\u00b2,  przy czym og\u00f3lnie przyj\u0119ta warto\u015b\u0107 to 9,81m\/s\u00b2.<\/p>\n
 (c) Ewelina 2017<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Czujka szczelinowa Na ostatnich zaj\u0119ciach za pomoc\u0105 czujki szczelinowej i wahad\u0142a wyznaczali\u015bmy warto\u015b\u0107 g (przyspieszenia ziemskiego). Podzielili\u015bmy si\u0119 na dwie grupy, z kt\u00f3rych ka\u017cda mia\u0142a inny pomys\u0142 na stworzenie mechanizmu oraz napisanie odpowiedniego programu. Zasada dzia\u0142ania czujki jest bardzo prosta. Na wyj\u015bciu cyfrowym OUT z modu\u0142u czujki pojawia si\u0119 sygna\u0142 wysoki, je\u015bli szczelina jest przes\u0142oni\u0119ta, […]<\/p>\n","protected":false},"author":16,"featured_media":866,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0,"footnotes":""},"categories":[52],"tags":[178,177,179,180],"class_list":{"0":"post-864","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","6":"hentry","7":"category-fibot","8":"tag-czujnik-szczelinowy","9":"tag-millis","10":"tag-prinln","11":"tag-wahadlo","13":"post-with-thumbnail","14":"post-with-thumbnail-large"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/864","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/16"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=864"}],"version-history":[{"count":17,"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/864\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":893,"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/864\/revisions\/893"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/866"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=864"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=864"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=864"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}