Lämpötila CubeSat Ben & Kaiti & Q Tunti 1: 8 askelta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Oletko koskaan halunnut tehdä itse jotain, joka voidaan lähettää avaruuteen ja mitata toisen planeetan lämpötila? Lukion fysiikan luokalla meidät määrättiin rakentamaan CubeSat, jossa on toimiva arduino, ja pääkysymys Kuinka voimme saada tämän toimimaan Marsissa? Päätimme, että se mittaa planeetan lämpötilan, koska kuka ei haluaisi tietää kuinka kuuma mars on? Meidän oli kuitenkin tehtävä siitä jotain edullista, mutta myös kestävää. Siksi käytimme Legoja. Tämä teki CubeSatista kestävän ja auttoi meitä saavuttamaan mitoituksen melko helposti-vaikka kaikki palat olisivatkin hieman ärsyttäviä! Tavoitteenamme oli saada täysin toimiva anturi, joka voi mitata ympäröivän alueen lämpötilan, ja suojaava CubeSat sen ympärillä.

Vaihe 1: Materiaalien kerääminen/CubeSatin luonnostelu

Ensimmäinen asia, jonka aiot tehdä, on piirtää CubeSat. Ennen kuin rakennat sen, sinulla on oltava käsitys siitä, mitä haluat rakentaa. Yksi yllä olevista kuvista on tekemistämme CubeSat -luonnoksista. Kerää seuraavaksi materiaalit. Rakennettavalle CubeSatille käytämme Legoja. Valitsimme Legot, koska ne on helppo koota ja koota, ja samalla ne ovat kestäviä ja suorittavat vaaditut tehtävät hyvin. Joten sinun on hankittava legoja. hanki pari leveää pohjaosaa, jotka ovat 10 cm x 10 cm x 10 cm, tai muutamia pohjakappaleita, jotka voidaan koota 10 x 10 kappaleeksi. CubeSatia varten meidän piti saada useita pohjakappaleita ja laittaa ne yhteen 10 x 10 cm: n pohjan tekemiseksi. Sinun on myös hankittava Legoja, jotta voit tehdä saman kokoisen kattokappaleen. Kun olet hankkinut nämä Legot, sinun on hankittava paljon pieniä Legoja CubeSatin seinien rakentamiseksi. Varmista, että nämä Legot ovat melko laihat, joten ne eivät vie liikaa CubeSatin sisätilaa.

Vaihe 2: Cubesatin rakentaminen

Ensin rakensimme tämän 10x10x10 -kauneuden. Se vei paljon erilaisia malleja. Ensin meillä oli hylly keskellä, mutta myöhemmin päätimme, että se oli tarpeetonta. Jos valitset hyllyn keskelle, suosittelen vain yhtä hyllyä, koska se on purettava joka kerta, kun asetat ja otat Arduinon ja anturin pois. Lisäsimme pieniä ikkunoita, jotta voimme katsoa nopeasti sisälle, kun yläosa on suljettu, jotta voimme nähdä kaiken toimivan sujuvasti. Jotta CubeSat olisi vakaampi, laitamme kaksi kerrosta Legoa alareunaan. Mitä vakaampi, sitä parempi, koska tämän CubeSatin on kestettävä monia erilaisia esteitä.

Vaihe 3: Arduinon kytkentä ja koodaus

Tämän projektin toinen vaihe on, kun johdot arduinon. Tämä vaihe on erittäin tärkeä, koska jos tätä ei tehdä oikein, kuutio ei pysty lukemaan lämpötilaa. Arduinon johdotuksen loppuun saattamiseksi tarvitset joitain materiaaleja. Näitä materiaaleja ovat akku, arduino, SD -kortti, hyppyjohdot, leipälauta, lämpötila -anturi ja tietokone. Tietokonetta käytetään tarkistamaan, toimiiko johdotus oikein. Tässä on verkkosivusto, joka oli erittäin hyödyllinen opastettaessa meitä arduinon johtamisessa:

create.arduino.cc/projecthub/TheGadgetBoy/…

Yllä olevat kuvat ja karkeuskaavio voivat myös auttaa sinua. Arduino -koodausta testataan myös tietokoneella, jotta näet, toimiiko se. Jos kaikki toimii, arduino voidaan ottaa pois tietokoneesta ja se on käyttövalmis.

Koodi:

// Tietojohto on kytketty Arduinon porttiin 2

#define ONE_WIRE_BUS 2

TiedostoanturiTiedot;

// Asenna oneWire -ilmentymä kommunikoimaan minkä tahansa OneWire -laitteen kanssa (ei vain Maxim/Dallas -lämpötila -IC: t)

OneWire oneWire (ONE_WIRE_BUS);

// Sisällytä tarvitsemamme kirjastot

#sisältää

#sisältää

#sisältää

// Välitä oneWire -viittauksemme Dallasin lämpötilaan.

DallasLämpötila -anturit (& oneWire);

// taulukot laitteen osoitteen säilyttämiseksi

DeviceAddress insideThermometer;

/*

* Asetustoiminto. Tässä me teemme perusasiat

*/

mitätön asennus (mitätön)

{

pinMode (10, LÄHTÖ);

SD.alku (4);

// sarjaportin aloittaminen

Sarja.alku (9600);

Serial.println ("Dallas Temperature IC Control Library Demo");

// laitteiden paikantaminen väylältä

Serial.print ("Laitteiden sijainti …");

anturit.begin ();

Serial.print ("Löytynyt");

Serial.print (sensors.getDeviceCount (), DEC);

Serial.println ("laitteet");

// raportoi loisten tehovaatimukset

Serial.print ("Parasite power is:");

if (sensors.isParasitePowerMode ()) Serial.println ("ON");

else Serial.println ("POIS");

/*Määritä osoite manuaalisesti. Alla olevat osoitteet muutetaan

kelvollisiin laiteosoitteisiin bussissasi. Laitteen osoite voidaan hakea

käyttämällä joko oneWire.searchia (deviceAddress) tai yksittäin

sensors.getAddress (deviceAddress, index) Huomaa, että sinun on käytettävä tässä omaa osoitettasi

insideThermometer = {0x28, 0x1D, 0x39, 0x31, 0x2, 0x0, 0x0, 0xF0};

Menetelmä 1:

Etsi laitteita väylältä ja määritä hakemiston perusteella. Ihannetapauksessa

teet tämän löytääksesi aluksi osoitteet bussista ja sitten

käytä niitä osoitteita ja määritä ne manuaalisesti (katso yllä), kun tiedät

väylän laitteet (ja olettaen, että ne eivät muutu).

*/ if (! sensors.getAddress (insideThermometer, 0)) Serial.println ("Laitteen 0 osoitetta ei löydy");

// menetelmä 2: haku ()

// search () etsii seuraavaa laitetta. Palauttaa 1, jos uusi osoite on

// palasi. Nolla voi tarkoittaa, että väylä on oikosulussa, laitteita ei ole, // tai olet jo hakenut ne kaikki. Se voi olla hyvä idea

// tarkista CRC ja varmista, ettet saanut roskia. Tilaus on

// deterministinen. Saat aina samat laitteet samassa järjestyksessä

//

// On soitettava ennen hakua ()

//oneWire.reset_search ();

// määrittää ensimmäisen löydetyn osoitteen sisälle lämpömittarille

// if (! oneWire.search (insideThermometer)) Serial.println ("Sisälämpötilamittarin osoitetta ei löydy");

// näytä osoitteet, jotka löysimme bussista

Serial.print ("Laitteen 0 osoite:");

printAddress (insideThermometer);

Sarja.println ();

// aseta resoluutio 9 bittiin (jokainen Dallas/Maxim -laite pystyy useisiin eri resoluutioihin)

sensors.setResolution (sisälläTermometri, 9);

Serial.print ("Laite 0 -tarkkuus:");

Serial.print (sensors.getResolution (insideThermometer), DEC);

Sarja.println ();

}

// -toiminto laitteen lämpötilan tulostamiseen

void printTemperature (DeviceAddress deviceAddress)

{

// menetelmä 1 - hitaampi

//Sarja.juliste ("Temp C: ");

//Seriaalinen tulostus (sensorit.getTempC (laitteen osoite));

//Sarja.print ("Lämpötila F:");

//Seriaalituloste (sensorit.getTempF (laiteosoite)); // Soittaa toisen puhelun getTempC: lle ja muuntaa sen jälkeen Fahrenheitiksi

// menetelmä 2 - nopeampi

float tempC = sensor.getTempC (deviceAddress);

jos (tempC == DEVICE_DISCONNECTED_C)

{

Serial.println ("Virhe: Lämpötilatietoja ei voitu lukea");

palata;

}

sensorData = SD.open ("log.txt", FILE_WRITE);

if (sensorData) {

Serial.print ("Lämpötila C:");

Serial.print (tempC);

Serial.print ("Lämpötila F:");

Serial.println (DallasLämpötila:: toFahrenheit (tempC)); // Muuntaa tempC Fahrenheitiksi

sensorData.println (tempC);

sensorData.close ();

}

}

/*

* Päätoiminto. Se pyytää tempC: tä antureilta ja näyttää sarjassa.

*/

tyhjä silmukka (tyhjä)

{

// soita sensor.requestTemperatures () antaaksesi maailmanlaajuisen lämpötilan

// pyyntö kaikille väylän laitteille

Serial.print ("Pyydetään lämpötiloja…");

sensors.requestTemperatures (); // Lähetä komento saadaksesi lämpötilat

Serial.println ("VALMIS");

// Se vastaa melkein heti. Tulostetaan tiedot

printTemperature (sisälämpötilamittari); // Tulosta tiedot yksinkertaisella toiminnolla

}

// toiminto laitteen osoitteen tulostamiseen

void printAddress (DeviceAddress deviceAddress)

{

(uint8_t i = 0; i <8; i ++)

{

if (deviceAddress <16) Serial.print ("0");

Serial.print (deviceAddress , HEX);

}

}

VastaaEteenpäin

Vaihe 4: Cubesatin tarkistaminen

Nyt kun Arduinon CubeSat, koodi ja johdotus on valmis, suoritat testejä pian. Jos nämä testit epäonnistuvat, CubeSat ja Arduino voivat mahdollisesti tuhoutua kokonaan. Siksi sinun on varmistettava, että Arduino on valmis tähän. Tässä vaiheessa tämä vaihe tulee pelaamaan tarkistamalla CubeSatin. Ensinnäkin sinun on asetettava Arduino turvallisesti CubeSatin sisään ja varmistettava, että se ei heiluta. Sitten sinun on varmistettava, että kaikki CubeSatin osat ovat kunnolla paikallaan. Löysiä osia ei voi olla, tai CubeSat hajoaa todennäköisemmin testien aikana. Jos tarkistat CubeSat -laitteesi tiukasti, sen läpäisemät testit on läpäistävä helposti.

Vaihe 5: CubeSatin lisääminen

Tämä vaihe valmistelee CubeSatin ensimmäistä testiä. Testissä CubeSat -laitetta heilutetaan nopeasti ympyrässä 30 sekunnin ajan. Sinun on varmistettava, että CubeSat on kiristetty tiukasti ylös, jotta se ei pääse lentämään. Sidoimme 2 narua kokonaan CubeSatin ympärille ja sidomme ne tiukasti. Sitten lisäsimme toisen pitkän merkkijonon, joka sidottiin kahden ensimmäisen ympärille. Solmimme tämän merkkijonon useita kertoja ylä- ja alareunassa, jotta se olisi mahdollisimman suojattu. Tämä voi viedä useita yrityksiä, koska haluat tehdä merkkijonosta täydellisen, jotta se ei irtoa lennon aikana.

Vaihe 6: Swing -testi

Turvallisuuden vuoksi tässä vaiheessa muista käyttää suojalaseja silmiesi suojaamiseksi. Tässä vaiheessa suoritat CubeSatin testin läpi nähdäksesi, suojaako se Arduinoa riittävän hyvin, jotta se voi suorittaa tehtävänsä (löytää lämpötila). Ensimmäinen testi on se, joka tarvitsee merkkijonon. Tässä testissä Arduino kääntyy ympäri (kuten yllä olevassa kuvassa/videossa näkyy)- (joskus videolla on vaikeuksia ladata). Marsin malli voidaan sijoittaa keskelle. Tämän testin suorittamiseksi menestyksekkäästi Arduinon on oltava heilunut ympäri tulematta irrallaan, minkä vuoksi se on kiristettävä hyvin, ja Arduinon on oltava täysin toiminnassa testin päätyttyä. Siksi sinun on varmistettava, että Arduino on suojattu hyvin CubeSatissa.

Vaihe 7: Testi #2- ravistustesti

Tässä vaiheessa CubeSat käy läpi testin nro 2. Tämä testi on ravistustesti. Tässä testissä CubeSat asetetaan pidikkeeseen kuvan/videon mukaisesti (joskus videolla on ongelmia lataamisessa) yllä ja ravistellaan voimakkaasti edestakaisin 30 sekunnin ajan. Tämän testin läpäisemiseksi CubeSatin ja Arduinon on oltava edelleen täysin toiminnassa ravistamisen jälkeen.

Vaihe 8: Tulokset/Valmis lämpötila CubeSat

Lopulta CubeSat pystyi tallentamaan lämpötilan onnistuneesti jokaisen testin aikana. Tiedot näyttävät jatkuvasti 26-30 astetta jokaisessa testissä. Tämä on sama kuin 78-86 astetta Fahrenheit. Matkalla törmäsimme kuitenkin joihinkin ongelmiin. Esimerkiksi arduinon koodaus ei toiminut useita kertoja, ja se luki 126 celsiusastetta. Oikean lämpötilan saavuttaminen kesti useita yrityksiä. Jotkut neuvot, jotka antaisin kaikille tätä projektia tekeville, olisi kokeilla useita koodin ja johdotuksen muunnelmia ja varmistaa, että arduino sopii tiiviisti CubeSatiin. Sinun on ehkä kiristettävä CubeSatin sisällä olevaa rakoa varmistaaksesi, että arduino sopii täydellisesti sisään. Meillä oli joitain ongelmia, kun arduino oli liian löysä CubeSatissa.

Tässä projektissa sinun on myös sovellettava fysiikan tietämystäsi. Fysiikan tietämystä tekniikasta, energiasta ja voimasta on sovellettava koko projektin ajan. Projektin aikana opimme lisää aurinkokunnasta ja uusista tekniikoista, kuten CubeSats. Opimme myös painovoimasta ja siitä, miten tämä voima voi vaikuttaa CubeSatiin. Yksi erittäin tärkeä aihe tässä projektissa oli satelliittiliike. Opimme satelliitin liikkeestä käyttämällä nopeutta, nettovoimaa ja painovoimaa. Tämä auttaisi meitä löytämään satelliittien ammuksia.

Kun CubeSat ja arduino ovat läpäisseet testit ja toimivat oikein, olet valmis. CubeSatisi pitäisi pystyä selviytymään Marsin ilmakehästä. Varmista, että anturi tallensi lämpötilan onnistuneesti myös koko testin ajan. CubeSat on valmis lähtemään avaruuteen!