火星探索基地

队员 : 张熙昀、李昊阳、崔韩木、卫驰
组别 : 初级组(小学1-6年级)
队名 : 磁器口火星探索队
内容详情


2022年全国青少年AIOT科技作品大赛

作品说明文档




作品名称
火星探索基地
团队名称
磁器口火星探索队
参赛项目
未来家园


参赛组别
初级组    初中组    高中组


团队成员与分工
姓名
职责
具体职责

张熙昀
队员
部分电路制作主体制作

李昊阳
队员
尺寸测量主体材料准备与制作

崔韩木
队员
内容装置制作场地制作

卫驰
队员
部分电路制作场地制作





初贺
指导老师

作品设计思路
   在未来,随着科技的发展,人们会开拓更加广阔的生存环境。海洋、天空,甚至广阔的宇宙,都将出现人类的身影,而人类的下一站,是与地球最接近的火星。想要在火星上长期生活,需要保证人们的基础生存需求,氧气、水源、食物、能源都是必不可少的资源。将有限的资源合理利用循环起来,人们才能长期生存下去。




作品硬件清单
名称
功能描述
备注

LED照明模块
照明、补光功能
智能照明系统

光敏模块
监测环境光线亮度


声控模块
监测环境中人们发出的声音


延时模块
增加灯光照明时间


多路与门模块
合并信号控制
智能补光系统

太阳能板
收集光能制造电能


电容模块
存储电能


土壤湿度传感器
监测土壤中湿度
自动灌溉系统

水泵
为土壤补充水分


驱动模块
转化传感器信号控制电机


塑料杯
容纳水源


纸杯
填装土壤


电机
驱动扇叶转动
氧气循环系统

扇叶
换气功能


纸管
将空气流通至其他区域


发电机
将动能转化成电能
健身发电系统

皮带轮组
将动力加速传递至发电机


LED灯珠
显示发电机发电效率


冰棍棒
制作健身器造型


太阳能板
收集光能制造电能
太阳能发电系统

电容
存储电能


太阳能追光模块
跟随环境光,控制TT马达


TT马达
接收追光模块信号,朝向光线充足方向


LED灯模块
显示发电机发电效率


发电机
将动能转化成电能
风力发电系统

扇叶
将风能转化为动能


LED灯模块
显示发电机发电效率


水泵
为运输水源提供动力
水源采集系统

塑料杯
容纳水源


电池盒
为各模块提供电力




作品连接图
智能照明系统:
智能补光系统:
自动灌溉系统:
氧气循环系统
健身发电系统:
太阳能发电系统:
风力发电系统:
水源采集系统:

作品制作步骤
第一步
设计整体规划

1、构思基地所需要功能,并将能够集合与同一区域的部分规划到一起。
2、随后,利用瓦楞纸板,纸板上利用共色与棕色超轻粘土粘贴出火星表面土壤。
3、安排设计好3个不同区域:能源采集区域、主体建筑区域、水源存储区域。


第二步
制作建筑结构

1、通过调研研究,了解到火星上风沙较大,决定将主建筑部分设计成圆形,来减少风的阻力。
2、利用卫生纸+稀释白乳胶,粘贴在气球表面,制作圆球形生态区房顶。
3、将干燥后的圆球形纸模从气球上取下,剪整齐。
4、使用瓦楞纸板剪裁圆形,作为主建筑底座,并在地板上区分出主建筑区域:生活区、娱乐区、能源供给区、科研区。









第三步
制作通风装置

1、将电机与扇叶组装完毕,分辨扇叶正反,将3PIN线焊接到电机上。
2利用盘纸纸筒制作通风系统主体,在其中利用素描纸粘出小圆纸筒固定电机。
3使用瑞幸的纸质吸管,制作了通风管道,粘到通风系统周围。


第四步
制作智能照明系统

1、利用光敏模块、声控模块、延时模块、与门模块、LED照明模块、电源模块,制作智能照明电路部分。
2、将白色凸点方板剪裁宽度9CM,制作墙壁。
3、通过主题建筑底座为基础大小,利用瓦楞纸剪裁出两组扇形,作为生活区房顶与底板。
4、将准备的白色凸点方板、扇形瓦楞纸、素描纸,利用热熔胶粘合在一起,剪裁掉没用的部分。
5、将电路部分安装到白色凸点方板上,进行调试,LED照明模块与电池盒利用3M胶粘贴在合适的位置。
6、选择超轻黏土,制作家具模型,装饰生活区。









第五步
制作智能灌溉系统

1、利用假草、假树、塑料小花以及超轻黏土,制作生态系统中的种植区域。
2、利用一次性水杯,制作模拟地下土壤部分的储水槽。
3、使用土壤湿度传感器,连接调整其灵敏度的比较器模块,对土壤湿度进行检测。
4、连接电机驱动模块控制水泵,使土壤湿度传感器监测到湿度变化后,可控制水泵随时补水。


第六步
智能补光系统

1、利用太阳能板产生电能,并连接电容模块,将电能存储起来。
2、在能源充足的情况下,电容会为LED灯进行供电照明。




第七步
制作健身发电系统

1、利用冰棍棒制作健身器主体。
2、将发电机与LED灯珠焊接完成。
3、将发电装置与健身器组装完成,并加装滑轮组与踏板组件。
4、利用超轻黏土,丰富娱乐区内设施。


第八步
制作太阳能发电系统

1、利用TT马达、电池盒、太阳能追光模块连接电路,完成测光组件电路。
2、利用热熔胶将方形白色塑料件、白色方板与电路完成固定,制作完成阳能发电系统的追光底座结构。
3、组装太阳能发电装置,并固定在追光底座上,完成追光太阳能发电系统。


第九步
制作风力发电系统

1、连接风力发电机与3PIN线焊接,方便连接LED模块
2、将电路部分固定,固定叶片,完成风力发电机制作。


第十步
制作水源采集装置

1、连接水泵线路与3PIN线焊接,方便连接电池盒。
2利用两个太空杯,制作储水装置
3、利用热熔胶,将太空杯粘牢,注入水,并使用食用色素让水更加明显。




第十一步
整体布局调整

1、主体建筑部分的整体粘合,为方便展示,将房顶设计成可取下结构
2、选取纸盒涂色,制作能源采集区域地台。
3、将三个区域的装置安顿好位置。
4、在各个区域间,利用吸管加装管道,构建能源输送循环体系。


第十二步
最终调试

1、调试各环节电路工作流畅性。
2、调整各环节美观性。



成品外观


功能说明
在火星基地中,个功能区域,分别是:生态区、生活区、娱乐区、能源采集区以及水源采集区域
智能照明功能:
生活区中设置了智能照明系统,只要在光线昏暗且监测到有人发出声音的时候,便会开启灯光,为人们照明。
智能补光功能:
生态区中,设置了智能补光系统,白天太阳能板会自动收集太阳光转化为电,并将电能存储在电容当中,便于到夜晚的时候,点亮小灯,依然能够为植物提供光照。
智能灌溉功能:
而在土壤中,还放置着土壤湿度传感器,时刻监测土壤湿度,为缺水的土壤时刻补充水分。
氧气循环功能:
在生态区中间,有一个巨大的通风扇,通过它,可以让空气在不同的区域中进行循环,将富含氧气的空气送至生活区与娱乐区,并将两个区域含有更多二氧化碳的空气循环至生态区中,通过空气循环让人们可以呼吸到充足的氧气。
运动发电功能:
娱乐区里面放置了运动装置,在运动装置上放置了发电系统,通过人们在运动的过程产生的动能,转化成电能,为基地提供能源补充。
在基地外,分别设置了能源采集区,以及水源采集区域。
能源采集区域有太阳能发电装置与风力发电装置。
太阳能发电功能:
太阳能发电装置上,安装了太阳能追光系统,使得太阳能板,可以主动跟随光线强弱而转动,有效收集能源,并将太阳能转化为电能,为基地输送电力。
风力发电功能:
风力发电装置则是利用叶片将风能转化为动能,从而驱动发电机产生电能,为基地输送电力能源。
水源采集功能:
此外,我们还在基地外设置里了水源采集装置,利用水泵将远处的水源采集过来,并存储在其中,再利用管道输送到基地各个区域当中,方便人们生活使用。



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