Cubesat se snímačem kvality vzduchu a Arduino: 4 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Tvůrci CubeSat: Reghan, Logan, Kate a Joan

Úvod

Přemýšleli jste někdy o tom, jak vytvořit oběžnou dráhu na Marsu pro sběr dat o atmosféře a kvalitě vzduchu na Marsu? Během tohoto roku jsme se na hodině fyziky naučili, jak programovat Arduinos, aby byl schopen sbírat data na Marsu. Začali jsme rok učením o tom, jak se dostat z aptomosféry Země, a pomalu jsme postupovali k navrhování a stavbě CubeSats, které by mohly obíhat kolem Marsu a sbírat data o povrchu Marsu a jeho atmosféře.

Krok 1: Potřebné materiály

• Senzor plynu MQ 9
• Kovové části robota
• Arduino
• chlebová deska
• šrouby a matice

Krok 2: Nástroje a bezpečnost

• Dremel
• Pákové kleště
• Kleště
• Bruska na kola
• Bruska
• Pilka na kov
• Smirkový papír
• Páska a řetězec k zajištění senzoru, Arduina atd. K CubeSat (v případě potřeby)
• Ochranné brýle
• Rukavice

Krok 3: Jak postavit Cubesat & Wire Arduino

Fritzovací diagramy pro zapojení Arduina a senzoru

MQ-9 je polovodič pro CO/hořlavý plyn.

Cubesat Omezení:

1. 10x10x10
2. Nemůže vážit více než 1,3 kg (asi 3 libry.)

Jak postavit Cubesat:

UPOZORNĚNÍ: K řezání kovu použijte pásovou pilu nebo pilu a používejte ochranné brýle a rukavice.

1. Odřízněte 2 plechy na čtverec 10x10 cm nebo pokud nemáte správnou velikost kovu, spojte 2 kusy kovu pomocí plastového konektoru a několika šroubů a matic.

2. Odřízněte 4 kusy 10 cm vysokých rohových kusů kovu. To budou rohy Cubesatu.

3. Odřízněte 8 kusů 10 dlouhých plochých úzkých tyčí z kovu.

4. Začněte připojením rohových kusů k jednomu z plochých čtverců 10x10 cm, které byly řezány v kroku 1. Šrouby směřují k vnější straně Cubesatu.

5. K rohovým dílům přidejte 4 vodorovné podpěry (dlouhé ploché tyče), které by na rohových dílcích měly jít zhruba do poloviny. Měli by tam být čtyři, po jednom na každé straně.

6. Přidejte 4 svislé podpěry (dlouhé ploché tyče), které se připojí k vodorovným podpěrám uprostřed.

7. Pomocí horkého lepidla spojte svislé podpěry se základnou, kde jsou spojeny rohové části.

8. Umístěte další čtverec o rozměrech 10 x 10 cm nahoru, připevněte jej 4 šrouby (jeden v každém rohu). Nepřipevňujte, dokud arduino a senzory nejsou v CubeSat.

Kód pro snímač MQ-9:

#include // (Sériové periferní rozhraní komunikující se zařízeními na krátké vzdálenosti)

#include // (odesílá a připojuje data na kartu SD)

#include // (používá kabely k připojení a přesunu dat a informací)

plovákový snímač napětí; // (přečtěte napětí senzoru)

float sensorValue; // (vytiskněte načtenou hodnotu senzoru)

Data souboru; // (proměnná pro zápis do souboru)

// ukončení přednastavení

void setup () // (akce se provádějí v setupu, ale nejsou zaznamenávány žádné informace/data) //

{

pinMode (10, VÝSTUP); // musí nastavit pin 10 na výstup, i když se nepoužívá

SD.begin (4); // začíná sd karta s CS nastaveným na pin 4

Serial.begin (9600);

sensorValue = analogRead (A0); // (analogový pin nastaven na nulu)

sensorVoltage = sensorValue/1024*5,0;

}

void loop () // (spusťte smyčku znovu a nezaznamenávejte informace/data)

{

Data = SD.open ("Log.txt", FILE_WRITE); // otevře soubor s názvem "Log"

if (Data) {// bude odpočívat, pouze pokud byl soubor úspěšně vytvořen

Serial.print ("napětí senzoru ="); // (nestálý tisk/záznam snímače)

Serial.print (sensorVoltage);

Serial.println ("V"); // (tisk dat v nestálosti)

Data.println (sensorVoltage);

Data.close ();

zpoždění (1000); // (zpoždění 1000 milisekund, poté restartujte sběr dat)

}

}

Krok 4: Výsledky a získané ponaučení

Výsledek:

Fyzika Rozšířili jsme naše znalosti o Newtonových zákonech, konkrétně o jeho prvním zákonu. Tento zákon stanoví, že předmět v pohybu zůstane v pohybu, pokud na něj nebude působit vnější síla. Stejný koncept platí pro objekty v klidu. Když náš CubeSat obíhal, byl konstantní rychlostí.. takže v pohybu. Pokud by se struna přetrhla, náš CubeSat by letěl po přímce v konkrétním bodě své oběžné dráhy, kde praskl.

Kvantitativní Když oběžná dráha začala, dostali jsme na chvíli 4,28, pak se to změnilo na 3,90. To určuje napětí

Kvalitativní Náš CubeSat obíhal kolem Marsu a sbíral data o atmosféře. Pro detekci a měření rozdílu jsme použili propan (C3H8) k přidání do atmosféry pro náš snímač MQ-9. Letový test proběhl opravdu dobře kvůli zaostávání mars orbiteru. CubeSat letěl kruhovým pohybem s cenzorem namířeným dovnitř k Marsu.

Ponaučení:

Největší lekce, kterou jsme si během tohoto projektu vzali, bylo vytrvat v našich bojích. Nejtěžší částí tohoto projektu bylo pravděpodobně zjistit, jak nastavit a kódovat kartu SD pro sběr našich dat. Dělalo nám to spoustu problémů, protože to byl dlouhý proces pokusů a omylů, což bylo trochu frustrující, ale nakonec jsme na to přišli.

Naučili jsme se být kreativní a používat nástroje k vytvoření CubeSat 10x10x10, který pomůže měřit znečištění ovzduší pomocí plynového senzoru MQ-9. K řezání kovu na správnou velikost jsme použili elektrické nářadí, jako je Dremel, řezačka šroubů, bruska na velké kotouče a pila na kov. Také jsme se naučili, jak správně naplánovat náš návrh od nápadů v našich hlavách až po papír, a poté plán provést. Samozřejmě ne úplně, ale plánování nám pomohlo zůstat na správné cestě.

Další dovedností, kterou jsme se naučili, bylo, jak kódovat snímač MQ-9 do Arduinos. Použili jsme plynový senzor MQ-9, protože naším klíčovým cílem bylo vytvořit CubeSat, který by dokázal měřit kvalitu vzduchu v Marově atmosféře.