Hőmérséklet CubeSat Ben & Kaiti & Q óra 1: 8 lépés

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:47

Szerettél volna valaha olyat készíteni magadnak, amit el lehet küldeni az űrbe, és mérni egy másik bolygó hőmérsékletét? Gimnáziumi fizikaórán kirendeltünk egy CubeSat építését egy működő arduino -val, a fő kérdéssel: Hogyan tudjuk ezt működésre bírni a Marson? Úgy döntöttünk, hogy méri a hőmérsékletet a bolygón, mert ki ne szeretné tudni, milyen meleg a Mars? Azonban megfizethető, de tartós anyagból kellett készítenünk. Ezért a Legókat használtuk. Ezáltal a CubeSat tartós lett, és segített elérni a méretezési méreteket, még akkor is, ha az összes darab kissé bosszantó volt! Célunk az volt, hogy legyen egy teljesen működőképes érzékelő, amely képes mérni a környező terület hőmérsékletét, és egy védő CubeSat körülötte.

1. lépés: Anyagok összegyűjtése/a CubeSat felvázolása

A legelső dolog, amit meg akar tenni, a CubeSat felvázolása. Mielőtt megépítené, rendelkeznie kell egy elképzeléssel arról, hogy mit szeretne építeni. A fenti képek egyike az általunk készített CubeSat vázlatok. Ezután gyűjtse össze az anyagokat. Az általunk épített CubeSathez Legókat használunk. Azért választottuk a Legókat, mert könnyen össze- és összeszerelhetők, ugyanakkor tartósak és jól elvégzik a szükséges feladatokat. Szóval szerezned kell egy kis Legót. szerezzen pár széles alapdarabot, amelyek mérete 10 cm x 10 cm x 10 cm, vagy néhány alapdarabot össze lehet rakni 10 x 10 darabra. A CubeSat -hez több alapdarabot kellett beszereznünk, és össze kell raknunk, hogy 10 x 10 cm -es alapot kapjunk. Szüksége lesz a Lego -kra is, hogy azonos méretű tetődarabot készítsen. Miután megszerezte ezeket a Legókat, rengeteg kis Legót kell beszereznie a CubeSat falainak felépítéséhez. Győződjön meg arról, hogy ezek a Legók meglehetősen vékonyak, így nem foglalják el túlságosan a CubeSat belsejét.

2. lépés: A Cubesat építése

Először is elkészítettük ezt a 10x10x10 -es szépséget. Nagyon sokféle kialakításra volt szükség. Először egy polc volt a közepén, de később úgy döntöttünk, hogy felesleges. Ha úgy dönt, hogy a polc középen van, csak egy polcot javaslok, mert minden alkalommal szét kell szednie, amikor behelyezi és kiveszi az Arduino -t és az érzékelőt. Kis ablakokat adtunk hozzá, hogy gyorsan betekinthessünk a belsejébe, miközben a teteje zárva van, így láthatjuk, hogy minden zökkenőmentesen működik. A CubeSat stabilabbá tétele érdekében két réteg Legót rakunk össze alul. Minél stabilabb, annál jobb, mert ennek a CubeSatnek sokféle akadályt kell túlélnie.

3. lépés: Az Arduino bekötése és kódolása

Ennek a projektnek a második lépése az, hogy hol kell bekötni az arduinot. Ez a lépés nagyon fontos, mert ha ezt nem megfelelően hajtjuk végre, akkor a kocka nem képes leolvasni a hőmérsékletet. Az arduino bekötésének befejezéséhez néhány anyagra lesz szüksége. Ezek az anyagok az akkumulátor, az arduino, az SD -kártya, az áthidaló vezetékek, a kenyérlap, a hőmérséklet -érzékelő és a számítógép. A számítógépet használják annak ellenőrzésére, hogy a vezetékek megfelelően működnek -e. Itt van egy webhely, amely nagyon hasznos volt az arduino bekötésében:

create.arduino.cc/projecthub/TheGadgetBoy/…

A fenti képek és a frizura diagram is segíthet. Az arduino kódolását a számítógépen is tesztelni kell, hogy lássa, működik -e. Ha minden működik, akkor az arduino kivehető a számítógépről, és készen áll a használatra.

Kód:

// Az adatvezeték az Arduino 2 -es portjához van csatlakoztatva

#define ONE_WIRE_BUS 2

File sensorData;

// Állítson be egy OneWire példányt bármelyik OneWire eszközzel való kommunikációhoz (nem csak a Maxim/Dallas hőmérséklet IC -khez)

OneWire oneWire (ONE_WIRE_BUS);

// Tartalmazza a szükséges könyvtárakat

#befoglalni

#befoglalni

#befoglalni

// Add át a OneWire hivatkozást a dallasi hőmérsékletre.

DallasHőmérséklet -érzékelők (& oneWire);

// tömbök az eszköz címének megőrzésére

DeviceAddress insideThermometer;

/*

* Beállítás funkció. Itt elvégezzük az alapokat

*/

void setup (érvénytelen)

{

pinMode (10, KIMENET);

SD.kezdet (4);

// soros port indítása

Sorozat.kezdet (9600);

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

// eszközök keresése a buszon

Serial.print ("Eszközök keresése …");

szenzorok.begin ();

Serial.print ("Talált");

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

Serial.println ("eszközök");

// a parazita teljesítményigényének jelentése

Serial.print ("A parazita teljesítménye:");

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

else Serial.println ("KI");

/*Cím manuális hozzárendelése. Az alábbi címeket módosítani kell

érvényes eszközcímekre a buszon. Az eszköz címe lekérhető

vagy a oneWire.search (deviceAddress) használatával, vagy egyenként keresztül

sensors.getAddress (deviceAddress, index) Ne feledje, hogy itt a saját címét kell használnia

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

1. módszer:

Keressen eszközöket a buszon, és rendeljen hozzá index alapján. Ideális esetben, ezt megtenné, hogy először felfedezze a címeket a buszon, majd

használja ezeket a címeket, és manuálisan rendelje hozzá őket (lásd fent), amint tudja

a buszon lévő eszközöket (és feltételezve, hogy nem változnak).

*/ if (! sensors.getAddress (insideThermometer, 0)) Serial.println ("Nem található cím a 0 -ás eszközhöz");

// 2. módszer: keresés ()

// search () a következő eszközt keresi. 1 -et ad vissza, ha új cím lett megadva

// visszatért. A nulla azt jelentheti, hogy a busz rövidre zárva van, nincsenek eszközök, // vagy már letöltötte mindegyiket. Lehet, hogy jó ötlet lenne

// ellenőrizze a CRC -t, hogy megbizonyosodjon arról, hogy nem kapott szemetet. A sorrend az

// meghatározó. Mindig ugyanazokat az eszközöket kapja meg ugyanabban a sorrendben

//

// Fel kell hívni a keresés előtt ()

//oneWire.reset_search ();

// hozzárendeli az első talált címet a insideThermometer -hez

// if (! oneWire.search (insideThermometer)) Serial.println ("Nem található cím a beltéri hőmérőhöz");

// mutassa meg azokat a címeket, amelyeket a buszon találtunk

Serial.print ("Eszköz 0 címe:");

printAddress (insideThermometer);

Sorozat.println ();

// állítsa a felbontást 9 bitre (Minden Dallas/Maxim eszköz több különböző felbontásra képes)

sensors.setResolution (insideThermometer, 9);

Serial.print ("Eszköz 0 felbontása:");

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

Sorozat.println ();

}

// funkció az eszköz hőmérsékletének nyomtatásához

void printTemperature (DeviceAddress deviceAddress)

{

// 1. módszer - lassabb

// Sorozat.nyomat ("Temp C: ");

//Serial.print(sensors.getTempC(deviceAddress));

//Serial.print ("Temp F:");

//Serial.print(sensors.getTempF(deviceAddress)); // Második hívást kezdeményez a getTempC -re, majd Fahrenheit -re konvertál

// 2. módszer - gyorsabb

float tempC = sensors.getTempC (deviceAddress);

ha (tempC == DEVICE_DISCONNECTED_C)

{

Serial.println ("Hiba: Nem sikerült leolvasni a hőmérsékleti adatokat");

Visszatérés;

}

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

if (sensorData) {

Serial.print ("C hőmérséklet:");

Serial.print (tempC);

Serial.print ("Temp F:");

Serial.println (DallasTemperature:: toFahrenheit (tempC)); // A tempC -t Fahrenheit -fé konvertálja

sensorData.println (tempC);

sensorData.close ();

}

}

/*

* Fő funkció. Kérni fogja a tempC -t az érzékelőktől, és megjeleníti a soros megjelenítést.

*/

void loop (void)

{

// hívja a sensors.requestTemperatures () globális hőmérsékletet

// kérés a buszon lévő összes eszközhöz

Serial.print ("Kérési hőmérséklet …");

sensors.requestTemperatures (); // Küldje el a parancsot a hőmérséklet meghatározásához

Serial.println ("KÉSZ");

// Szinte azonnal válaszol. Nyomtassuk ki az adatokat

printTemperature (belülHőmérő); // Egy egyszerű funkcióval kinyomtathatja az adatokat

}

// eszközcím nyomtatására szolgáló funkció

void printAddress (DeviceAddress deviceAddress)

{

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

{

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

Serial.print (deviceAddress , HEX);

}

}

Válasz Előre

4. lépés: A Cubesat ellenőrzése

Most, hogy az Arduino CubeSat, kódja és kábelezése befejeződött, hamarosan teszteket fog futtatni. Ha ezek a tesztek sikertelenek, a CubeSat potenciálisan teljesen megsemmisülhet az Arduino -val együtt. Ezért meg kell győződnie arról, hogy az Arduino készen áll erre. Ez az a pont, ahol ez a lépés játszódik le, ellenőrizve a CubeSat -et. Először is biztonságosan kell elhelyeznie az Arduino -t a CubeSat belsejében, és ügyelnie kell arra, hogy ne mozogjon. Ezután meg kell győződnie arról, hogy a CubeSat minden része biztonságosan a helyén van. Nem lehetnek laza darabok, különben a CubeSat nagyobb valószínűséggel szétesik a tesztek során. Ha határozottan ellenőrzi a CubeSat készülékét, akkor könnyen át kell esnie a teszteken.

5. lépés: A CubeSat feltöltése

Ez a lépés a CubeSat első tesztjének előkészítése lesz. A teszt során a CubeSat gyors ütemben körbe lendül 30 másodpercig. Meg kell győződnie arról, hogy a CubeSat szorosan fel van fűzve, hogy ne szálljon le. 2 húrt teljesen a CubeSat köré kötöttünk, és szorosan megkötöttük. Ezután hozzáadtunk egy másik hosszú húrt, amely az első kettő körül volt kötve. Ezt a húrt többször csomóztuk felül és alul, hogy a lehető legbiztonságosabb legyen. Ez többszöri próbálkozást is igénybe vehet, mert tökéletesíteni szeretné a húrt, hogy ne lazuljon el repülés közben.

6. lépés: A lengés teszt

A biztonság érdekében ebben a lépésben feltétlenül viseljen védőszemüveget, hogy megvédje a szemét. Ebben a lépésben tesztelni fogja a CubeSat -ot, hogy megnézze, eléggé védi -e az Arduino -t ahhoz, hogy elvégezze a feladatát (hőmérséklet -megállapítás). Az első teszt az, amelyiknek szüksége van a karakterláncra. Ebben a tesztben az Arduino-t körbeforgatják (amint a fenti kép/videó mutatja)- (néha a videó betöltése problémás). A Mars modellt középre lehet helyezni. A teszt sikeres elvégzéséhez az Arduino -nak meg kell lengetnie magát anélkül, hogy kötetlenül jönne, ezért jól fel kell fűzni, és az Arduino -nak teljes mértékben működőképesnek kell lennie a teszt befejezése után. Ezért meg kell győződnie arról, hogy az Arduino jól rögzítve van a CubeSat -ben.

7. lépés: 2. teszt: a rázkódás teszt

Ebben a lépésben a CubeSat a 2. teszten megy keresztül. Ez a teszt a rázkódási teszt. Ebben a tesztben a CubeSat a fenti képen/videóban látható tartóba kerül (néha a videó betöltése problémás), és hevesen rázza előre -hátra 30 másodpercig. Annak érdekében, hogy sikeres legyen ez a teszt, a CubeSat és az Arduino készüléknek teljesen működőképesnek kell lennie, miután megrázta őket.

8. lépés: Eredmények/befejezett hőmérséklet CubeSat

Végül a CubeSat sikeresen rögzítette a hőmérsékletet, miközben minden teszten végigment. Az adatok minden vizsgálat során következetesen 26-30 Celsius fokot mutattak. Ez ugyanaz, mint a 78-86 Fahrenheit fok. Útközben azonban néhány problémába ütköztünk. Például az arduino kódolása többször nem működött, és 126 Celsius fokot mutatott. A megfelelő hőmérséklet eléréséhez több kísérletre volt szükség. Néhány tanácsot adnék mindenkinek, aki ezt a projektet végzi, hogy próbálja ki a kód és a vezetékek több változatát, és győződjön meg arról, hogy az arduino szorosan illeszkedik a CubeSat -hez. Lehet, hogy meg kell húznia a CubeSat belsejében lévő rést, hogy megbizonyosodjon arról, hogy az arduino tökéletesen illeszkedik a belsejébe. Volt egy kis gondunk azzal, hogy az arduino túl laza a CubeSat -ben.

Ebben a projektben a fizika ismereteit is alkalmaznia kell. A technológia, az energia és az erő fizikai ismereteit a projekt során alkalmazni kell. A projekt során többet megtudtunk a naprendszerről és az új technológiákról, mint például a CubeSats. Megismertük a gravitációs erőt is, és azt, hogy ez az erő hogyan hathat a CubeSat -ra. A projekt egyik nagyon fontos témája a műholdas mozgás volt. Megtanultuk a műhold mozgását a sebesség, a nettó erő és a gravitáció használatával. Ez segítene megtalálni a műholdak lövedékeit.

Miután a CubeSat és az arduino sikeresen átment a teszteken, és megfelelően működik, készen áll. A CubeSat -nek képesnek kell lennie túlélni a Mars légkörét. Győződjön meg arról, hogy az érzékelő a vizsgálatok során is sikeresen rögzítette a hőmérsékletet. A CubeSat készen áll az űrbe!