Cubesat s senzorjem kakovosti zraka in Arduinom: 4 koraki

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-23 15:09

Ustvarjalci CubeSat: Reghan, Logan, Kate in Joan

Uvod

Ste se kdaj vprašali, kako ustvariti orbiter na Marsu za zbiranje podatkov o atmosferi in kakovosti zraka Marsa? Skozi letos smo se pri pouku fizike naučili, kako programirati Arduinos za zbiranje podatkov na Marsu. Leto smo začeli z učenjem o tem, kako priti iz zemeljske aptomosfere, in počasi napredovali k oblikovanju in izgradnji CubeSats, ki bi lahko krožili okoli Marsa in zbirali podatke o površini Marsa in njegovem ozračju.

Korak: Potrebni materiali

• Senzor plina MQ 9
• Kovinski deli robota
• Arduino
• deska za kruh
• vijaki in matice

2. korak: Orodja in varnost

• Dremel
• Rezalnik vijakov
• Klešče
• Brusilnik za kolesa
• Brusilnik
• Ročna žaga
• Brusni papir
• Trak in vrvica za pritrditev senzorja, Arduina itd. Na CubeSat (če je potrebno)
• Zaščitna očala
• Rokavice

3. korak: Kako zgraditi Cubesat & Wire Arduino

Diagrami vpenjanja na Wire Arduino in senzor

MQ-9 je polprevodnik za CO/gorljiv plin.

Omejitve Cubesat:

1. 10x10x10
2. Ne sme tehtati več kot 1,3 kg (približno 3 lbs.)

Kako zgraditi Cubesat:

POZOR: Za rezanje kovine uporabite tračno žago ali žago, nosite očala in rokavice.

1. 2 kovine razrežite na kvadrat velikosti 10x10 cm ali če nimate ustrezne velikosti kovine, povežite 2 kosa s plastičnim priključkom in nekaj vijaki in maticami.

2. Odrežite 4 kose 10 cm visokih kotnih kosov kovine. To bodo vogali Cubesata.

3. Odrežite 8 kosov 10 dolgih ravnih ozkih kovinskih palic.

4. Začnite tako, da vogalne kose povežete z enim od ravnih kvadratov 10x10 cm, ki ste jih izrezali v koraku 1. Vijaki naj bodo obrnjeni proti zunanji strani Cubesata.

5. Na vogalne kose dodajte 4 vodoravne opore (dolge ravne palice), ki naj bodo približno na polovici vogalnih kosov. Te bi morale biti štiri, po ena na vsaki strani.

6. Dodajte 4 navpične opore (dolge ravne palice), ki se povežejo z vodoravnimi nosilci na sredini.

7. Z vročim lepilom povežite navpične nosilce na podlago, kjer so povezani vogalni deli.

8. Drugi kvadrat 10x10 cm postavite na vrh, pritrdite s štirimi vijaki (po en v vsakem kotu). Ne pritrjujte, dokler arduino in senzorji niso v CubeSat.

Koda za senzor MQ-9:

#include // (Serijski periferni vmesnik komunicira z napravami na kratkih razdaljah)

#include // (pošilja in povezuje podatke s SD kartico)

#include // (uporablja žice za povezovanje in premikanje podatkov in informacij)

plavajoči senzorNapetost; // (preberite napetost senzorja)

plavajoči senzorVrednost; // (natisne odčitano vrednost senzorja)

Podatki o datotekah; // (spremenljivka za pisanje v datoteko)

// končanje prednastavitve

void setup () // (dejanja se izvajajo v nastavitvah, vendar se podatki/podatki ne povrnejo) //

{

pinMode (10, OUTPUT); // mora nastaviti pin 10 na izhod, tudi če se ne uporablja

SD.začetek (4); // zažene sd kartico s CS nastavljenim na pin 4

Serial.begin (9600);

sensorValue = analogRead (A0); // (analogni pin nastavljen na nič)

sensorVoltage = sensorValue/1024*5,0;

}

void loop () // (znova zaženi zanko in ne beleži informacij/podatkov)

{

Podatki = SD.open ("Log.txt", FILE_WRITE); // odpre datoteko z imenom "Dnevnik"

if (Data) {// bo počival le, če je datoteka uspešno ustvarjena

Serial.print ("napetost senzorja ="); // (tiskanje/snemanje volatage senzorja)

Serial.print (sensorVoltage);

Serial.println ("V"); // (natisni podatke v volatages)

Data.println (sensorVoltage);

Data.close ();

zamuda (1000); // (zamik 1000 milisekund, nato znova zaženite zbiranje podatkov)

}

}

4. korak: Rezultati in naučene lekcije

Rezultati:

Fizika Razširili smo svoje znanje o Newtonovih zakonih, zlasti njegovem prvem zakonu. Ta zakon določa, da bo predmet v gibanju ostal v gibanju, razen če nanj ne deluje zunanja sila. Enak koncept velja za objekte v mirovanju. Ko je naš CubeSat krožil v orbiti, je bil pri konstantni hitrosti.. torej v gibanju. Če bi se niz prekinil, bi naš CubeSat letel v ravni črti na točno določeni točki orbite, kjer se je prelomil.

Količinsko Ko se je orbita začela, smo nekaj časa dobili 4,28, nato pa se je spremenila na 3,90. To določa napetost

Kakovost Naš CubeSat je krožil okoli Marsa in zbiral podatke o ozračju. Za zaznavanje in merjenje razlike smo uporabili propan (C3H8) za dodajanje ozračja za senzor MQ-9. Letalski preizkus je potekal zelo dobro zaradi zaostajanja orbita Marsa. CubeSat je letel s krožnimi gibi, cenzor pa je bil usmerjen navznoter proti Marsu.

Naučena lekcija:

Največja lekcija, naučena v tem projektu, je bila vztrajati v naših bojih. Najtežji del tega projekta je bil verjetno ugotoviti, kako nastaviti in kodirati kartico SD za zbiranje naših podatkov. To nam je povzročilo veliko težav, ker je bil to dolgotrajen postopek poskusov in napak, kar je bilo nekoliko frustrirajuće, vendar smo to sčasoma ugotovili.

Naučili smo se ustvarjalnosti in z orodji ustvariti 10x10x10 CubeSat, ki bo pomagal meriti onesnaženost zraka s senzorjem plina MQ-9. Za rezanje kovine na pravo velikost smo uporabili električna orodja, kot so Dremel, rezalnik vijakov, velika brusilna plošča in žaga. Naučili smo se tudi, kako pravilno načrtovati našo zasnovo od idej v glavi do papirja, nato pa načrt izvesti. Seveda ne povsem, vendar nam je načrtovanje pomagalo ostati na pravi poti.

Druga veščina, ki smo se je naučili, je bila, kako kodirati senzor MQ-9 v Arduinos. Uporabili smo senzor za plin MQ-9, ker je bil naš glavni cilj izdelati CubeSat, ki bi lahko meril kakovost zraka v atmosferi Mar.