Cubesat ilmanlaatuanturilla ja Arduinolla: 4 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

CubeSatin luojat: Reghan, Logan, Kate ja Joan

Johdanto

Oletko koskaan miettinyt, kuinka luoda Mars -kiertoradan keräämään tietoja Marsin ilmakehästä ja ilmanlaadusta? Koko tämän vuoden fysiikkatunnillamme olemme oppineet ohjelmoimaan Arduinot, jotta ne voivat kerätä tietoja Marsista. Aloitimme vuoden oppimalla siitä, kuinka päästä pois maapallon aptomosfääristä, ja olemme hitaasti edenneet suunnittelemaan ja rakentamaan CubeSat -laitteita, jotka voisivat kiertää Marsin ympäri ja kerätä tietoja Marsin pinnasta ja sen ilmakehästä.

Vaihe 1: Tarvittavat materiaalit

• MQ 9 Kaasuanturi
• Metalliset robottiosat
• Arduino
• leipälauta
• ruuvit ja mutterit

Vaihe 2: Työkalut ja turvallisuus

• Dremel
• Voimaleikkuri
• Pihdit
• Pyörän hiomakone
• Hiomakone
• Rautasaha
• Hiekkapaperi
• Nauha ja naru anturin, Arduinon jne. Kiinnittämiseksi CubeSatiin (tarvittaessa)
• Suojalasit
• Käsineet

Vaihe 3: Kuinka rakentaa Cubesat & Wire Arduino

Fritzing kaaviot lanka Arduino ja anturi

MQ-9 on puolijohde CO/palavalle kaasulle.

Cubesatin rajoitukset:

1. 10x10x10
2. Ei voi painaa yli 1,3 kg (noin 3 paunaa)

Cubesatin rakentaminen:

VAROITUS: Leikkaa metalli saha- tai hakkasahalla ja käytä suojalaseja ja käsineitä.

1. Leikkaa 2 metallilevyä 10 x 10 cm: n neliöksi tai jos sinulla ei ole oikean kokoista metallia, liitä 2 metallipalaa muovisella liittimellä ja joillakin ruuveilla ja muttereilla.

2. Leikkaa 4 kappaletta 10 cm korkeita kulmakappaleita metallista. Nämä ovat Cubesatin kulmat.

3. Leikkaa 8 kappaletta 10 pitkää, kapeaa metallista tikkua.

4. Aloita yhdistämällä kulmakappaleet yhteen vaiheessa 1 leikattuista litteistä 10 x 10 cm: n neliöistä. Aseta ruuvit Cubesatin ulkopuolelle.

5. Lisää kulmakappaleisiin 4 vaakasuoraa tukea (pitkät litteät sauvat), joiden tulisi kulkea noin puoliväliin. Näitä pitäisi olla neljä, yksi kummallakin puolella.

6. Lisää 4 pystytukea (pitkät litteät sauvat), jotka yhdistyvät keskellä oleviin vaakasuoriin tukiin.

7. Liitä pystysuorat tuet kuumalla liimalla pohjaan, johon kulmaosat on liitetty.

8. Aseta toinen 10x10 cm neliö päälle ja kiinnitä se 4 ruuvilla (yksi kulmassa). Älä kiinnitä ennen kuin arduino ja anturit ovat CubeSatissa.

MQ-9-anturin koodi:

#include // (Serial Peripheral Interface kommunikoi laitteiden kanssa lyhyillä etäisyyksillä)

#include // (lähettää ja yhdistää tiedot sd -kortille)

#include // (käyttää johtoja tietojen ja tietojen yhdistämiseen ja siirtämiseen)

kelluva anturiJännite; // (lue anturin jännite)

float sensorValue; // (tulosta anturin arvon lukema)

Tiedostotiedot; // (muuttuja tiedostoon kirjoittamista varten)

// lopeta esiasetus

void setup () // (toiminnot suoritetaan asennuksessa, mutta tietoja/tietoja ei palauteta) //

{

pinMode (10, LÄHTÖ); // täytyy asettaa nasta 10 lähtöön, vaikka sitä ei käytettäisikään

SD.alku (4); // aloittaa SD -kortin, kun CS on asetettu nastaan 4

Sarja.alku (9600);

sensorValue = analoginenLuku (A0); // (analoginen nasta nollaan)

sensorVoltage = sensorValue/1024*5,0;

}

void loop () // (suorita silmukka uudelleen äläkä tallenna tietoja/tietoja)

{

Data = SD.open ("Log.txt", FILE_WRITE); // avaa tiedoston nimeltä "Loki"

if (Data) {// lepää vain, jos tiedosto on luotu onnistuneesti

Serial.print ("anturin jännite ="); // (tulostus/tallennusanturin volatage)

Sarjajälki (sensorVoltage);

Serial.println ("V"); // (tulosta tiedot volatageissa)

Data.println (sensorVoltage);

Data.close ();

viive (1000); // (viive 1000 millisekuntia ja sitten tiedonkeruu uudelleen)

}

}

Vaihe 4: Tulokset ja saadut kokemukset

Tulokset:

Fysiikka Laajensimme tietämystämme Newtonin laeista, erityisesti hänen ensimmäisestä laistaan. Tämä laki sanoo, että liikkeessä oleva esine pysyy liikkeessä, ellei ulkopuolinen voima reagoi siihen. Sama käsite koskee myös levossa olevia esineitä. Kun CubeSatimme kierteli, se oli vakionopeudella.. niin liikkeessä. Jos merkkijono katkaisi, CubeSatimme olisi lentänyt suorassa linjassa sen kiertoradan tietyssä kohdassa, jossa se napsahti.

Määrällinen Kun kiertorata alkoi, saimme 4.28 jonkin aikaa, sitten se muuttui 3.90: ksi. Tämä määrittää jännitteen

Laadullinen CubeSatimme kierteli Marsia ja keräsi tietoja ilmakehästä. Käytimme propaania (C3H8) ilmakehän lisäämiseksi MQ-9-anturimme havaita ja mitata ero. Lentotesti meni todella hyvin Mars -kiertoradan viivästymisen vuoksi. CubeSat lensi pyörivin liikkein ja sensori osoitti sisäänpäin kohti Marsia.

Opittua:

Suurin oppi koko projektin aikana oli sinnikkyys kamppailujemme läpi. Tämän hankkeen vaikein osa oli luultavasti selvittää, miten SD -kortti asetetaan ja koodataan tietojen keräämiseksi. Se aiheutti meille paljon vaivaa, koska se oli pitkä yritys-erehdysprosessi, joka oli hieman turhauttavaa, mutta lopulta ymmärsimme sen.

Opimme olemaan luovia ja käyttämään työkaluja luomaan 10x10x10 CubeSatin, joka auttaa mittaamaan ilmansaasteita MQ-9-kaasuanturilla. Käytimme sähkötyökaluja, kuten Dremel, pultinleikkuri, iso pyöränhiomakone ja rautasaha leikkaamaan metallimme oikeaan kokoon. Opimme myös suunnittelemaan suunnittelumme oikein päämme ideoista paperiin ja toteuttamaan suunnitelman. Ei tietenkään täydellisesti, mutta suunnittelu auttoi meitä pysymään raiteillaan.

Toinen oppimamme taito oli MQ-9-anturin koodaaminen Arduinoon. Käytimme MQ-9-kaasuanturia, koska päätavoitteemme oli tehdä CubeSat, joka pystyy mittaamaan Marin ilmakehän ilmanlaadun.