Cubesat ar gaisa kvalitātes sensoru un Arduino: 4 soļi

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

CubeSat veidotāji: Regāns, Logans, Keita un Džoana

Ievads

Vai esat kādreiz domājuši, kā izveidot Marsa orbītu, lai savāktu datus par Marsa atmosfēru un gaisa kvalitāti? Visu šo gadu mūsu fizikas stundā mēs esam iemācījušies programmēt Arduinos, lai varētu vākt datus par Marsu. Mēs iesākām gadu, mācoties par to, kā izkļūt no Zemes aptomosfēras, un lēnām esam sākuši izstrādāt un būvēt CubeSats, kas varētu riņķot ap Marsu un vākt datus par Marsa virsmu un tās atmosfēru.

1. darbība. Nepieciešamie materiāli

• MQ 9 Gāzes sensors
• Metāla robotu detaļas
• Arduino
• maizes dēlis
• skrūves un uzgriežņi

2. darbība. Rīki un drošība

• Dremel
• Skrūvju griezējs
• Knaibles
• Riteņu slīpmašīna
• Dzirnaviņas
• Zāģis
• Smilšpapīrs
• Lente un virkne, lai CubeSat nostiprinātu sensoru, Arduino utt. (Ja nepieciešams)
• Aizsargbrilles
• Cimdi

3. darbība. Kā izveidot Cubesat & Wire Arduino

Fritzēšanas diagrammas vadam Arduino un sensoram

MQ-9 ir pusvadītājs CO/degošai gāzei.

Cubesat ierobežojumi:

1. 10x10x10
2. Nevar svērt vairāk par 1,3 kg (apmēram 3 mārciņas)

Kā izveidot Cubesat:

UZMANĪBU: Lai sagrieztu metālu, izmantojiet lentzāģi vai zāģa zāģi un valkājiet aizsargbrilles un cimdus.

1. Izgrieziet 2 metāla loksnes 10x10 cm kvadrātā vai, ja jums nav pareizā izmēra metāla, pievienojiet 2 metāla gabalus, izmantojot plastmasas savienotāju un dažas skrūves un uzgriežņus.

2. Izgrieziet 4 10 cm garus metāla stūra gabalus. Tie būs Cubesat stūri.

3. Izgrieziet 8 gabalus no 10 garām plakanām šaurām metāla nūjām.

4. Sāciet, pievienojot stūra gabalus vienam no plakanajiem 10x10 cm kvadrātiem, kas tika izgriezti 1. solī. Skrūvēm jābūt vērstām pret Cubesat ārpusi.

5. Pievienojiet stūra gabaliem 4 horizontālus balstus (garas plakanas nūjas), tiem vajadzētu būt apmēram līdz pusei uz stūra gabaliem. Tiem jābūt četriem, pa vienam katrā pusē.

6. Pievienojiet 4 vertikālus balstus (garas plakanas nūjas), tie savienojas ar horizontālajiem balstiem centrā.

7. Izmantojiet karstu līmi, lai savienotu vertikālos balstus ar pamatni, kur ir savienotas stūra daļas.

8. Novietojiet otru 10x10 cm kvadrātu uz augšu, piestipriniet to ar 4 skrūvēm (pa vienam katrā stūrī). Nepiestipriniet, kamēr arduino un sensori nav CubeSat.

MQ-9 sensora kods:

#include // (Sērijas perifērijas saskarne, kas sazinās ar ierīcēm nelielos attālumos)

#include // (nosūta un savieno datus ar SD karti)

#include // (izmanto vadus, lai savienotu un pārvietotu datus un informāciju)

pludiņa sensorsVoltage; // (nolasiet sensora spriegumu)

pludiņa sensorsValue; // (izdrukājiet nolasīto sensora vērtību)

Failu dati; // (mainīgais rakstīšanai failā)

// beigt iepriekšēju iestatīšanu

void setup () // (darbības tiek veiktas iestatīšanas laikā, bet informācija/dati netiek atjaunoti) //

{

pinMode (10, OUTPUT); // ir jāiestata 10. tapa uz izvadi, pat ja to neizmanto

SD. Sākums (4); // sākas SD karte ar CS, kas iestatīta uz 4. tapu

Sērijas sākums (9600);

sensorValue = analogRead (A0); // (analogā tapa ir iestatīta uz nulli)

sensorVoltage = sensorValue/1024*5,0;

}

void loop () // (palaist cilpu vēlreiz un neierakstīt informāciju/datus)

{

Dati = SD.open ("Log.txt", FILE_WRITE); // atver failu ar nosaukumu "Žurnāls"

ja (dati) {// atpūtīsies tikai tad, ja fails būs veiksmīgi izveidots

Serial.print ("sensora spriegums ="); // (drukas/ierakstīšanas sensora svārstības)

Sērijas nospiedums (sensorVoltage);

Serial.println ("V"); // (drukāt datus volatage)

Data.println (sensorVoltage);

Data.close ();

kavēšanās (1000); // (aizkavēšanās par 1000 milisekundēm, pēc tam atsākt datu vākšanu)

}

}

4. darbība. Rezultāti un gūtās atziņas

Rezultāti:

Fizika Mēs paplašinājām zināšanas par Ņūtona likumiem, īpaši par viņa pirmo likumu. Šis likums nosaka, ka kustībā esošs objekts paliks kustībā, ja vien uz to neiesaistīsies ārējs spēks. Tas pats jēdziens attiecas uz objektiem miera stāvoklī. Kad mūsu CubeSat riņķoja orbītā, tas bija nemainīgā ātrumā.. tātad kustībā. Ja virkne pārtrūktu, mūsu CubeSat būtu lidojis taisnā līnijā konkrētajā tās orbītas vietā, kur tā nokļuva.

Kvantitatīvi Kad orbīta sākās, mēs kādu laiku ieguvām 4,28, tad tas mainījās uz 3,90. Tas nosaka spriegumu

Kvalitatīvais mūsu CubeSat riņķoja ap Marsu un apkopoja datus par atmosfēru. Mēs izmantojām propānu (C3H8), lai pievienotu atmosfēru mūsu MQ-9 sensoram, lai noteiktu un izmērītu atšķirību. Lidojuma pārbaude patiešām izdevās Marsa orbītas aizkavēšanās dēļ. CubeSat lidoja ar apļveida kustībām, cenzoru norādot uz iekšu Marsa virzienā.

Gūtās mācības:

Lielākā šī projekta laikā gūtā mācība bija izturēt mūsu cīņas. Šī projekta grūtākā daļa, iespējams, bija izdomāt, kā iestatīt un kodēt SD karti, lai apkopotu mūsu datus. Tas mums sagādāja daudz nepatikšanas, jo tas bija ilgs izmēģinājumu un kļūdu process, kas bija nedaudz nomākts, bet galu galā mēs to sapratām.

Mēs iemācījāmies būt radoši un izmantot rīkus, lai izveidotu 10x10x10 CubeSat, kas palīdzēs izmērīt gaisa piesārņojumu ar MQ-9 gāzes sensoru. Mēs izmantojām elektroinstrumentus, piemēram, Dremel, skrūvju griezēju, lielu riteņu slīpmašīnu un zāģi, lai sagrieztu metālu pareizajā izmērā. Mēs arī uzzinājām, kā pareizi plānot savu dizainu no mūsu galvā esošajām idejām līdz papīram un pēc tam izpildīt plānu. Protams, ne perfekti, bet plānošana palīdzēja mums palikt uz pareizā ceļa.

Vēl viena iemācīta prasme bija kodēt MQ-9 sensoru Arduinos. Mēs izmantojām gāzes sensoru MQ-9, jo mūsu galvenais mērķis bija izveidot CubeSat, kas spētu izmērīt gaisa kvalitāti Mar atmosfērā.