开源硬件之明星有多亮

描述

概述：

当您仰望夜空时，是否想过为什么有些星星比其他星星更亮？

天文学家根据视星等来定义恒星亮度，视星等取决于：

 

建立模型：

在这个模型中，一个 LED 代表一个单独的“星星”，亮度和位置可以变化。在“地球”一侧，有一个环境光传感器获取光照强度，还有一个超声波传感器检测距离。该模型连接到微控制器，然后在 Mind+ 中可视化数据。

 

第 1 步：制作底座

 

第 2 步：制作滑块并固定传感器

 

 

活动 1.1：亮度-距离关系

当星星的光度固定时，我们可以通过轻轻移动 LED 并在 Mind+ 中同时看到数据可视化来研究星星的亮度如何随距离变化。

下载示例程序1并打开，切换到离线模式，将代码上传到您的微控制器（Arduino Uno）。在这个程序中，LED设置为最大亮度（255），不断读取传感器数据并发送到串口。

 

切换到在线模式，我们可以在舞台上可视化接收到的数据。

首先，连接设备开始接收上传（离线）模式数据。

 

其次，点击绿旗在舞台上绘制数据。拉动或推动吸管以改变 LED 位置，这里我们将星距转换为厘米，比例为 1 厘米 = 10 光年。

*请注意距离读数在2cm以内会不稳定（超声波测量范围：2cm～500cm）

 

此程序默认设置最大亮度为 3000，但如果您发现由于光照条件不同导致图形过大或过小，您可以根据环境光传感器的实际最高读数更改此值（当 LED 得到到最近的位置）。

结果：

 

可以清楚地看到亮度随着距离的增加而减小，图形看起来更像曲线而不是直线，遵循平方反比定律：

 

因此，我们可以得出结论，恒星的亮度取决于它离我们的距离。

活动 1.2：北斗七星等

北斗七星是北方天空中最著名和最知名的星群之一。它由七颗星组成：Dubhe、Merak、Phecda、Megrez、Alioth、Mizar 和 Alkaid。让我们来检验我们的假设，即它们看起来更亮或更暗是距离和光度的综合结果。

我们可以从互联网上获取给定恒星的基本参数：

维基百科

 

一旦我们得到恒星的距离和光度数据，我们就可以用模型测量它们的相对星等。

 

下载示例程序 2 并打开它，切换到离线模式，并将代码上传到您的微控制器（Arduino Uno）。在这个程序中，我们将从在线模式发送光度值来改变 LED 亮度。

 

切换到在线模式，并连接设备开始接收上传（离线）模式数据。您会看到带有星星名称和距离的舞台，顶部的距离读数表示当前 LED 位置。

 

七颗星的距离和光度数据作为列表预先导入。

 

单独测量每颗星：

现在您可以设置星距和光度数据并测量它们的星等。

1) 移动 LED 使距离与星距/10 向下舍入相匹配（例如：Merak 79 - dist 7）。

2) 按键盘 1-7 设置光度并获取每颗星的星等

3）比较图表

结果：

 

从图中我们可以看出：Dubhe、Alioth和Alkaid是北斗七星中最亮的三颗星，Megrez是最不显眼的一颗。这与天文观测是一致的。