Cubesat sa senzorom kvalitete zraka i Arduinom: 4 koraka

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2025-01-23 14:47

Tvorci CubeSat -a: Reghan, Logan, Kate i Joan

Uvod

Jeste li se ikada zapitali kako stvoriti Mars orbiter za prikupljanje podataka o atmosferi i kvaliteti zraka Marsa? Tijekom ove godine na satu fizike naučili smo kako programirati Arduinos da može prikupljati podatke na Marsu. Počeli smo godinu dana učeći o tome kako izaći iz zemljine aptomosfere i polako smo napredovali u projektiranju i izgradnji CubeSat -ova koji bi mogli kružiti oko Marsa i prikupljati podatke o površini Marsa i njegovoj atmosferi.

Korak 1: Potrebni materijali

• MQ 9 Senzor plina
• Metalni dijelovi robota
• Arduino
• daska za kruh
• vijci i matice

Korak 2: Alati i sigurnost

• Dremel
• Vijak za rezanje
• Kliješta
• Brusilica za kotače
• Brusilica
• Pila za metal
• Brusni papir
• Traka i niz za pričvršćivanje senzora, Arduina itd. Na CubeSat (ako je potrebno)
• Zaštitne naočale
• Rukavice

Korak 3: Kako izgraditi Cubesat & Wire Arduino

Dijagrami prevrtanja na žičani Arduino i senzor

MQ-9 je poluvodič za CO/zapaljivi plin.

Ograničenja za Cubesat:

1. 10x10x10
2. Ne može težiti više od 1,3 kg (oko 3 lbs.)

Kako izgraditi Cubesat:

OPREZ: Za rezanje metala upotrijebite trakastu pilu ili pilu za rezanje te nosite naočale i rukavice.

1. Izrežite 2 lima metala na kvadrat 10x10 cm ili ako nemate odgovarajuću veličinu metala, spojite 2 komada metala pomoću plastične spojnice i nekih vijaka i matica.

2. Izrežite 4 komada metalnih kutnih komada visokih 10 cm. To će biti uglovi Cubesata.

3. Izrežite 8 komada od 10 dugih ravnih uskih štapića od metala.

4. Počnite spajanjem kutnih komada na jedan od ravnih kvadrata 10x10 cm koji su izrezani u koraku 1. Neka vijci budu okrenuti prema van s Cubesata.

5. Dodajte 4 vodoravna oslonca (duge ravne palice) kutnim komadima, koji bi trebali ići otprilike do pola na kutnim komadima. Trebalo bi ih biti četiri, po jedan sa svake strane.

6. Dodajte 4 okomita nosača (dugi ravni štapići), oni će se spojiti s vodoravnim nosačima u sredini.

7. Vrućim ljepilom spojite okomite nosače na podnožje, gdje su spojeni kutni dijelovi.

8. Stavite drugi kvadrat veličine 10x10 cm na vrh, pričvrstite ga s 4 vijka (po jedan u svakom kutu). Nemojte ga priključivati dok arduino i senzori ne budu u CubeSat -u.

Kôd za senzor MQ-9:

#include // (Serijsko periferno sučelje komunicira s uređajima na kratkim udaljenostima)

#include // (šalje i povezuje podatke na SD karticu)

#include // (koristi žice za povezivanje i premještanje podataka i informacija)

osjetnik plovkaNapon; // (očitavanje napona senzora)

osjetnik plovkaVrijednost; // (ispišite očitanu vrijednost senzora)

Podaci datoteke; // (varijabla za pisanje u datoteku)

// završava unaprijed postavljanje

void setup () // (radnje se izvode u postavljanju, ali se ne prikupljaju podaci/podaci) //

{

pinMode (10, OUTPUT); // mora postaviti pin 10 na izlaz čak i ako se ne koristi

SD.početi (4); // započinje SD karticu s CS postavljenim na pin 4

Serial.begin (9600);

sensorValue = analogRead (A0); // (analogni pin postavljen na nulu)

osjetnikVoltage = sensorValue/1024*5,0;

}

void loop () // (ponovno pokreni petlju i ne bilježi informacije/podatke)

{

Podaci = SD.open ("Log.txt", FILE_WRITE); // otvara datoteku pod nazivom "Dnevnik"

if (Data) {// će se odmoriti samo ako je datoteka uspješno stvorena

Serial.print ("napon senzora ="); // (ispis/snimanje osjetljivosti senzora)

Serial.print (sensorVoltage);

Serial.println ("V"); // (ispis podataka u volatages)

Data.println (sensorVoltage);

Data.close ();

kašnjenje (1000); // (odgoda za 1000 milisekundi pa ponovno pokretanje prikupljanja podataka)

}

}

Korak 4: Rezultati i naučene lekcije

Rezultati:

Fizika Proširili smo znanje o Newtonovim zakonima, točnije o njegovom prvom zakonu. Ovaj zakon kaže da će objekt u pokretu ostati u pokretu, osim ako na njega ne djeluje vanjska sila. Isti koncept vrijedi i za objekte u mirovanju. Kad je naš CubeSat orbitirao, bio je konstantne brzine.. dakle u pokretu. Da je niz prekinut, naš CubeSat bi letio ravno u određenoj točki orbite gdje je pukao.

Kvantitativno Kad je krenula orbita, neko vrijeme smo dobili 4,28, a zatim se promijenilo na 3,90. Time se određuje napon

Kvalitativno Naš CubeSat je kružio oko Marsa i prikupljao podatke o atmosferi. Koristili smo propan (C3H8) za dodavanje atmosfere našem senzoru MQ-9 za otkrivanje i mjerenje razlike. Letno testiranje prošlo je jako dobro zbog zaostajanja Mars orbitera. CubeSat je letio kružnim pokretima, s cenzurom usmjerenom prema unutra prema Marsu.

Naučene lekcije:

Najveća lekcija naučena tijekom ovog projekta bila je ustrajati u našim borbama. Najteži dio ovog projekta vjerojatno je bio smisliti kako postaviti i kodirati SD karticu za prikupljanje naših podataka. To nam je zadalo mnogo problema jer je to bio dug proces pokušaja i pogrešaka, što je bilo pomalo frustrirajuće, no na kraju smo to shvatili.

Naučili smo biti kreativni i upotrijebiti alate za izradu CubeSat-a 10x10x10 koji će pomoći u mjerenju onečišćenja zraka pomoću senzora plina MQ-9. Koristili smo električne alate poput Dremela, rezača vijaka, velike brusilice za kotače i pile za rezanje metala na odgovarajuću veličinu. Također smo naučili kako pravilno isplanirati svoj dizajn od ideja u glavi do papira, a zatim izvršiti plan. Naravno, nije savršeno, ali planiranje nam je pomoglo da ostanemo na pravom putu.

Još jedna vještina koju smo naučili bila je kako kodirati senzor MQ-9 u Arduinos. Koristili smo senzor plina MQ-9 jer nam je ključni cilj bio napraviti CubeSat koji će moći mjeriti kvalitetu zraka u Marsovoj atmosferi.