شمارنده تعداد نوسانات فنر

[safdari]

سلام

در آزمایشگاه فیزیک پایه، یکی از آزمایش ها محاسبه شتاب جاذبه از روی نوسانات فنر آویزان است. بدلیل اینکه دانشجویان نمی توانند با دقت لازم کرنومتر دستی را استارت کنند و پایان دهند و همین طور تشخیص لحظه دقیق گذر آونگ از یک نقطه مشحص کاری دشوار است و با خطا همراه است، نتایج این آزمایش اکثرا بسیار دور از انتظار ظاهر می*شود!
تصمیم داریم با کمک یک چشمی تعداد مثلا 10 نوسان فنر را شمارش کنیم. به این ترتیب که با هر دو بار گذر وزنه*ی فنر از جلوی سنسور، یک نوسان به حساب آید و پس از ۱۰ نوسان، زمان را روی lcd داشته باشیم!

چنین کاری با arduino امکان پذیر است؟
یعنی:
- وصل کردن یک کرنومتر الکترونیک به آردوینو
- وصل کردن یک سنسور چشمی به آردوینو
- برنامه نویسی برای محاسبه زمان ۱۰ نوسان
؟

همین کار را برای آونگ هم می خواهیم انجام دهیم.

سلام
نیاز به کرنومتر هم نیست خود برد می تونه زمان رو با دقت چند میکرو ثانیه براتون محاسبه کنه.
مشکل تون دقیق تر بگید بهتر میشه راهنمایی کرد ولی اگر شدنی بودن منظورتون هست بله 100 درصد شدنی و ارزان قیمت هست با دقت بالا
موفق باشید

[dorfa]

سلام
نیاز به کرنومتر هم نیست خود برد می تونه زمان رو با دقت چند میکرو ثانیه براتون محاسبه کنه.

خیلی عالی میشه که اینجوری؛ زمان رو چطوری نمایش می ده؟

مشکل تون دقیق تر بگید بهتر میشه راهنمایی کرد

اگر از آز-فیزیک یک دانشگاه یادتون باشه، دو تا از آزمایش های معروف مربوط به فنر و آونگ می شد. در آزمایش فنر، می آییم فنر رو آویزان میکنیم و وزنه های مختلفی رو بهش اضافه میکنیم . در هر بار افزایش طول و زمان ۱۰ نوسان رو اندازه میگیریم.
خطاهایی که داریم و باعث میشه دانشجوها عددهای عجیب غریبی برای شتاب جاذبه به دست بیارند از این قراره:
- در شمارش ۱۰ نوسان اشتباه میکنند.
- نمی تونند کرنومتر رو در لحظه ی دقیق استارت کنند و در پایان نوسان دهم کرنومتر پایان بدن و به این ترتیب عملا زمان مربوط به ۱۰ نوسان دقیق نیست.

شاید بشه یک سنسور اینفرار (IR Distance Sensor) بذاریم زیر فنر که از روی نزدیک و دور شدن فنر بتونه زمان رو در ابتدای نوسان اول شروع کنه و در پایان نوسان دهم تموم کنه. البته این چیزی که میگم با کمی سرچ روی اینترنت دارم میگم و نمی دونم عملیاتی هست یا نه. چون از یک طرف فنر کاملا در یک راستا نوسان انجام نمی ده و ممکنه کمی به اطراف متمایل بشه و از طرف دیگه نمی دونم اساس کار این نوع سنسور چیه چون باید بتونه ماکزیمم طول فنر (که میشه همون مینیمم فاصله از سنسور) رو تشخیص بده تا بتونه یک نوسان رو بشماره.
اگر سنسور بهتری نسبت به IR وجود داره لطفا راهنمایی کنید.

در مورد آونگ اینطوریه که 10 نوسان رو برای طول های مختلف و گوی های با اندازه های مختلف اندازه میگیریم. این یکی کمی سخت تره چون چیزی به ذهن خودم نمی رسه که کجا میشه سنسور رو کار گذاشت. یک دانشجو ممکنه دامنه نوسان بزرگی انتخاب کنه و یکی دیگه ممکنه دامنه کوچکتری بده و طول آونگ رو هم باید به دفعات تغییر بدهند.

اگر اطلاعات بیشتری لازم دارید لطفا بگید که اضافه کنم. ممنونم

[bunnysa]

خیلی عالی میشه که اینجوری؛ زمان رو چطوری نمایش می ده؟


اگر از آز-فیزیک یک دانشگاه یادتون باشه، دو تا از آزمایش های معروف مربوط به فنر و آونگ می شد. در آزمایش فنر، می آییم فنر رو آویزان میکنیم و وزنه های مختلفی رو بهش اضافه میکنیم . در هر بار افزایش طول و زمان ۱۰ نوسان رو اندازه میگیریم.
خطاهایی که داریم و باعث میشه دانشجوها عددهای عجیب غریبی برای شتاب جاذبه به دست بیارند از این قراره:
- در شمارش ۱۰ نوسان اشتباه میکنند.
- نمی تونند کرنومتر رو در لحظه ی دقیق استارت کنند و در پایان نوسان دهم کرنومتر پایان بدن و به این ترتیب عملا زمان مربوط به ۱۰ نوسان دقیق نیست.

شاید بشه یک سنسور اینفرار (ir distance sensor) بذاریم زیر فنر که از روی نزدیک و دور شدن فنر بتونه زمان رو در ابتدای نوسان اول شروع کنه و در پایان نوسان دهم تموم کنه. البته این چیزی که میگم با کمی سرچ روی اینترنت دارم میگم و نمی دونم عملیاتی هست یا نه. چون از یک طرف فنر کاملا در یک راستا نوسان انجام نمی ده و ممکنه کمی به اطراف متمایل بشه و از طرف دیگه نمی دونم اساس کار این نوع سنسور چیه چون باید بتونه ماکزیمم طول فنر (که میشه همون مینیمم فاصله از سنسور) رو تشخیص بده تا بتونه یک نوسان رو بشماره.
اگر سنسور بهتری نسبت به ir وجود داره لطفا راهنمایی کنید.

در مورد آونگ اینطوریه که 10 نوسان رو برای طول های مختلف و گوی های با اندازه های مختلف اندازه میگیریم. این یکی کمی سخت تره چون چیزی به ذهن خودم نمی رسه که کجا میشه سنسور رو کار گذاشت. یک دانشجو ممکنه دامنه نوسان بزرگی انتخاب کنه و یکی دیگه ممکنه دامنه کوچکتری بده و طول آونگ رو هم باید به دفعات تغییر بدهند.

اگر اطلاعات بیشتری لازم دارید لطفا بگید که اضافه کنم. ممنونم

به نظر من بهتره از سنسور های آلتراسونیک استفاده کنید. این سنسور ها در انواع مختلفی توی بازار هستند که هرکدوم دامنه عملیاتی متفاوتی دارن. میتونید برای اینکه حرکت های افقی احتمالی فنر رو هم بتونید پوشش بدید، از سنسور قوی تری استفاده کنید و سنسور رو تا حدی پایین تر از ماکسیمم طول فنر قرار بدید که دامنه بیشتری رو در بر بگیره
زمان رو که به را حتی میشه حساب کرد. فقط کافیه زمان شروع، خاتمه و حد اقل و حداکثر طول فنر رو محاسبه کنیم.
فکر میکنم بهتره زیاد درگیر قواعد و قوانین تئوری نشید و دست به کار شید! چون همونطور که میدونید تا وقتی که آزمایشی صورت نگیره همه ی اینها فقط حرفه!
به هر حال اگر هم خواستید از ir استفاده کنید فکر میکنم سنسور های شارپ سنسور های خوبی باشند.

یه سوال دیگه، این فنر و گوی باید حتما حتما آویزون باشند دیگه؟؟

[dorfa]

یه سوال دیگه، این فنر و گوی باید حتما حتما آویزون باشند دیگه؟؟

بله؛ چون هدف این است که دانشجوها g (شتاب جاذبه زمین در محل آزمایشگاه) رو بدست بیارند که به دلیل خطاهای موجود به جای مقدار تقریبی ۹/۸، اکثرا عددهای پرتی مثل 12، ۱۳، 7 و... به دست می آید!

به نظر من بهتره از سنسور های آلتراسونیک استفاده کنید. این سنسور ها در انواع مختلفی توی بازار هستند که هرکدوم دامنه عملیاتی متفاوتی دارن. میتونید برای اینکه حرکت های افقی احتمالی فنر رو هم بتونید پوشش بدید، از سنسور قوی تری استفاده کنید و سنسور رو تا حدی پایین تر از ماکسیمم طول فنر قرار بدید که دامنه بیشتری رو در بر بگیره

ببینید، به فنر وزنه آویزان می کنیم و بعد اون رو میکشیم پایین تر (طول ماکزیمم)، باید مکانزیمی وجود داشته باشه که به محض رها کردن فنر (که معادل است با شروع کم شدن طول فنر) زمان سنج فعال شه. در ادامه فنر میره بالا و بر میگرده به همین نقطه کشیده شده ( طول ماکزیممش) که میشه یک نوسان
دوباره میره بالا و بر میگرده به طول ماکزیممش که یعنی نوسان دوم

حالا سنسور باید بتونه سریع تشخیص بده که کی طول مازیمم شد و پیش خودش بگه پس این یک نوسان و همین ادراک رو ادامه بده تا نوسان دهم. روی طول ماکزیمم دهم باید بگه، خوب این شد ۱۰ نوسان و زمان رو متوقف کنه.

شروع آزمایش مهمه که سنسور بتونه تشخیص بده که باید زمان سنج رو به کار بندازه
پایان نوسان دهم مهمه که یعنی سنسور باید بتونه طول ماکزیمم رو تشخیص بده.

شاید به بیش از یک سنسور نیاز داشته باشیم؟!

[bunnysa]

بله همونطور که فرمودید ممکنه به چند سنسور نیاز داشته باشیم
اما این وسط سختی کار به نظر من تشخیص نوسان های آخری هست. چون به هر حال مینیمم و ماکسیمم نوسان های آخری (مثلا از 7 به بالا) خیلی به هم نزدیک میشن و اینجاست که تشخیصش ممکنه یه کم درد سر داشته باشه
اما در مجموع کار دور از ذهنی نیست و قابل انجامه، برنامه نویس البته باید مهارت اینکار رو داشته باشه. چون سخت افزار ها که مشخص هستند به هر حال این برنامه نویسه که قدرت رو در دست داره! (چون خودم نرم افزار خوندم میگم )

امیدوارم موفق باشید
منتظر خبر های خوب شما هستم