Cubesat levegőminőség -érzékelővel és Arduino -val: 4 lépés

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:48

A CubeSat alkotói: Reghan, Logan, Kate és Joan

Bevezetés

Gondolkozott már azon, hogyan lehet Mars -pályát létrehozni a Mars légkörére és levegőminőségére vonatkozó adatok gyűjtéséhez? Fizikaóránkon egész évben megtanultuk az Arduinos programozását, hogy adatokat tudjunk gyűjteni a Marson. Az évet azzal kezdtük, hogy megtanuljuk, hogyan lehet kijutni a földi aptomoszférából, és lassan haladtunk a CubeSats tervezésével és építésével, amelyek keringhetnek a Mars körül, és adatokat gyűjthetnek a Mars felszínéről és légköréről.

Lépés: Szükséges anyagok

• MQ 9 Gázérzékelő
• Fém robot alkatrészek
• Arduino
• kenyeretábla
• csavarok és anyák

2. lépés: Eszközök és biztonság

• Dremel
• Csavarvágó
• Fogó
• Kerek csiszoló
• Őrlőgép
• Fűrész
• Csiszolópapír
• Szalag és zsinór az érzékelő, az Arduino stb. Rögzítéséhez a CubeSat -hez (ha szükséges)
• Védőszemüveg
• Kesztyű

3. lépés: A Cubesat & Wire Arduino építése

Fritzing diagramok a vezetékhez Arduino és érzékelő

Az MQ-9 félvezető a CO/éghető gázok számára.

Cubesat korlátozások:

1. 10x10x10
2. Súlya nem haladhatja meg az 1,3 kg -ot (kb. 3 font).

Cubesat építése:

FIGYELEM: A fém vágásához használjon szalagfűrészt vagy hack -fűrészt, és viseljen védőszemüveget és kesztyűt.

1. Vágjon 2 fémlapot egy 10x10 cm -es négyzetbe, vagy ha nincs megfelelő méretű fém, csatlakoztasson 2 fémdarabot műanyag csatlakozóval és néhány csavarral és anyával.

2. Vágjon 4 darab 10 cm magas sarokfémet. Ezek lesznek a Cubesat sarkai.

3. Vágjon 8 darab 10 hosszú lapos, keskeny rudat fémből.

4. Kezdje azzal, hogy a sarokdarabokat az 1. lépésben levágott lapos 10x10 cm -es négyzetek egyikéhez köti.

5. Tegyen 4 vízszintes támaszt (hosszú lapos rudakat) a sarokdarabokhoz, ezeknek körülbelül a felére kell menniük a sarokdarabokhoz. Ebből négynek kell lennie, mindkét oldalon egy -egy.

6. Adjon hozzá 4 függőleges támaszt (hosszú lapos rudakat), ezek a középen lévő vízszintes tartókhoz csatlakoznak.

7. Forró ragasztóval csatlakoztassa a függőleges tartókat az alaphoz, ahol a sarokrészek csatlakoznak.

8. Helyezze a másik 10x10 cm -es négyzetet a tetejére, rögzítse ezt 4 csavarral (egy -egy sarokban). Ne csatlakoztassa, amíg az arduino és az érzékelők nincsenek a CubeSat -ben.

Az MQ-9 érzékelő kódja:

#include // (soros perifériás interfész, amely rövid távolságon keresztül kommunikál az eszközökkel)

#include // (adatokat küld és csatlakoztat az SD -kártyához)

#include // (vezetékeket használ az adatok és információk csatlakoztatásához és mozgatásához)

úszó érzékelőFeszültség; // (olvassa el az érzékelő feszültségét)

float sensorValue; // (a kiolvasott érzékelő érték kinyomtatása)

Fájladatok; // (változó a fájlba íráshoz)

// az előzetes beállítás befejezése

void setup () // (a műveleteket a beállításban hajtják végre, de nem tárolnak információkat/adatokat) //

{

pinMode (10, KIMENET); // a 10 -es tűt kimenetre kell állítani, még akkor is, ha nem használják

SD.kezdet (4); // az SD kártyát úgy kezdi, hogy a CS 4 -esre van állítva

Sorozat.kezdet (9600);

sensorValue = analogRead (A0); // (az analóg tű nullára van állítva)

sensorVoltage = sensorValue/1024*5,0;

}

void loop () // (futtassa újra a ciklust, és ne rögzítsen információkat/adatokat)

{

Adatok = SD.open ("Log.txt", FILE_WRITE); // megnyitja a "Napló" nevű fájlt

if (Data) {// csak akkor fog pihenni, ha a fájl sikeresen létrejött

Serial.print ("érzékelő feszültség ="); // (nyomtatás/rögzítés érzékelő volatage)

Serial.print (sensorVoltage);

Serial.println ("V"); // (adatok nyomtatása volatage -ben)

Data.println (sensorVoltage);

Data.close ();

késleltetés (1000); // (késleltetés 1000 ezredmásodpercig, majd az adatgyűjtés újraindítása)

}

}

4. lépés: Eredmények és tanulságok

Eredmények:

Fizika Bővítettük ismereteinket Newton törvényeiről, pontosabban első törvényéről. Ez a törvény kimondja, hogy a mozgásban lévő tárgy mozgásban marad, kivéve, ha külső erő hat rá. Ugyanez a koncepció vonatkozik a nyugalmi állapotban lévő tárgyakra is. Amikor a CubeSat keringtünk, állandó sebességgel haladt.. tehát mozgásban volt. Ha a húr megszakadna, a CubeSat egyenes vonalban repült volna a pályája adott pontján, ahol megpattant.

Mennyiségi Amikor elkezdődött a pálya, egy ideig 4,28 -at kaptunk, majd 3,90 -re változott. Ez határozza meg a feszültséget

Minőségi CubeSat kering a Mars körül, és adatokat gyűjtött a légkörről. A propánt (C3H8) használtuk az atmoszférához az MQ-9 érzékelőnk számára, hogy érzékeljük és mérjük a különbséget. A repülési teszt nagyon jól sikerült a Mars keringő lemaradása miatt. A CubeSat körkörös mozdulatokkal repült, a cenzor befelé mutatott a Mars felé.

Tanulságok:

A projekt során a legnagyobb tanulság az volt, hogy kitartunk a küzdelmeink mellett. A projekt legnehezebb része valószínűleg az volt, hogy kitaláljuk, hogyan kell beállítani és kódolni az SD -kártyát az adataink gyűjtéséhez. Sok gondot okozott nekünk, mert ez egy hosszú próba-hiba folyamat volt, ami kissé frusztráló volt, de végül rájöttünk.

Megtanultuk, hogyan legyünk kreatívak, és eszközöket használva hozzunk létre egy 10x10x10-es méretű CubeSat-et, amely segít mérni a légszennyezést az MQ-9 gázérzékelővel. Olyan elektromos szerszámokat használtunk, mint a Dremel, csavarvágó, nagy kerékcsiszoló és fémfűrész, hogy fémünket a megfelelő méretűre vágjuk. Azt is megtanultuk, hogyan kell helyesen megtervezni a tervünket a fejünkben lévő ötletektől a papírig, majd végrehajtani a tervet. Természetesen nem tökéletesen, de a tervezés segített a helyes úton maradni.

Egy másik készség, amit megtanultunk, az volt, hogyan kell kódolni az MQ-9 érzékelőt az Arduinos-ba. Az MQ-9 gázérzékelőt használtuk, mert a legfontosabb célunk egy olyan CubeSat készítése volt, amely képes mérni Mar légkörének levegőminőségét.