Cubesat със сензор за качество на въздуха и Arduino: 4 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Създателите на CubeSat: Reghan, Logan, Kate и Joan

Въведение

Замисляли ли сте се как да създадете орбитален апарат на Марс, който да събира данни за атмосферата и качеството на въздуха на Марс? През тази година в нашия клас по физика ние се научихме как да програмираме Arduinos, за да можем да събираме данни на Марс. Започнахме годината, като научихме как да излезем от земната аптомосфера и бавно напреднахме към проектирането и изграждането на CubeSats, които биха могли да обикалят около Марс и да събират данни за повърхността на Марс и неговата атмосфера.

Стъпка 1: Необходими материали

• Газов сензор MQ 9
• Метални части за роботи
• Arduino
• дъска за хляб
• винтове и гайки

Стъпка 2: Инструменти и безопасност

• Дремел
• Фреза за болтове
• Клещи
• Шлифовъчна машина за колела
• Мелница
• Ножовка
• Шкурка
• Лента и низ за закрепване на сензора, Arduino и т.н. към CubeSat (ако е необходимо)
• Предпазни очила
• Ръкавици

Стъпка 3: Как да изградите Cubesat & Wire Arduino

Диаграми на оформяне към Wire Arduino & Sensor

MQ-9 е полупроводник за CO/горим газ.

Ограничения на Cubesat:

1. 10x10x10
2. Не може да тежи повече от 1,3 кг (около 3 фунта.)

Как да изградим Cubesat:

ВНИМАНИЕ: За да режете метала, използвайте лентов трион или трион, носете очила и ръкавици.

1. Нарежете 2 метални листа в квадрат 10x10 cm или ако нямате правилния размер на метала, свържете 2 парчета метал с помощта на пластмасов конектор и някои винтове и гайки.

2. Нарежете 4 парчета ъглови парчета от метал с височина 10 см. Това ще бъдат ъглите на Cubesat.

3. Нарежете 8 парчета от 10 дълги плоски тесни пръчки от метал.

4. Започнете, като свържете ъглови части към един от плоските квадратчета 10x10 cm, които са изрязани в стъпка 1. Винтовете трябва да са обърнати към външната страна на Cubesat.

5. Добавете 4 хоризонтални опори (дълги плоски пръчки) към ъгловите парчета, те трябва да отидат около половината нагоре върху ъгловите парчета. Трябва да има четири от тях, по един от всяка страна.

6. Добавете 4 вертикални опори (дълги плоски пръчки), те ще се свържат с хоризонталните опори в центъра.

7. Използвайте горещо лепило, за да свържете вертикалните опори към основата, където са свързани ъглови части.

8. Поставете другия квадрат 10x10 cm отгоре, прикрепете го с 4 винта (по един във всеки ъгъл). Не свързвайте, докато arduino и сензорите не са в CubeSat.

Код за сензора MQ-9:

#include // (Сериен периферен интерфейс комуникира с устройства на къси разстояния)

#include // (изпраща и свързва данни към sd картата)

#include // (използва проводници за свързване и преместване на данни и информация)

сензор за поплавък Напрежение; // (прочетете напрежението на сензора)

датчик за поплавъкValue; // (отпечатайте прочетената стойност на сензора)

Файлови данни; // (променлива за запис във файл)

// край на предварителната настройка

void setup () // (действията се извършват в настройката, но не се възстановяват информация/данни) //

{

pinMode (10, OUTPUT); // трябва да зададете извод 10, дори да не се използва

SD.begin (4); // започва SD карта с CS, зададен на пин 4

Serial.begin (9600);

sensorValue = analogRead (A0); // (аналогов щифт е зададен на нула)

sensorVoltage = sensorValue/1024*5.0;

}

void loop () // (стартирайте отново цикъла и не записвайте информация/данни)

{

Данни = SD.open ("Log.txt", FILE_WRITE); // отваря файл, наречен "Log"

if (Data) {// ще почива само ако файлът е създаден успешно

Serial.print ("напрежение на сензора ="); // (отпечатване/запис на сензора за волатиране)

Serial.print (sensorVoltage);

Serial.println ("V"); // (отпечатване на данни във volatages)

Data.println (sensorVoltage);

Data.close ();

забавяне (1000); // (забавяне за 1000 милисекунди, след това рестартирайте събирането на данни)

}

}

Стъпка 4: Резултати и научени уроци

Резултати:

Физика Ние разширихме познанията си за законите на Нютон, по -специално неговия първи закон. Този закон гласи, че обект в движение ще остане в движение, освен ако не бъде въздействан от външна сила. Същата концепция важи и за обекти в покой. Когато нашият CubeSat обикаляше, той беше с постоянна скорост.. така в движение. Ако нишката се скъсаше, нашият CubeSat щеше да лети по права линия в конкретната точка на орбитата си, където се щракна.

Количествено Когато орбитата започна, получихме 4.28 за известно време, след което тя се промени на 3.90. Това определя напрежението

Качествен Нашият CubeSat обикаляше около Марс и събираше данни за атмосферата. Използвахме пропан (C3H8), за да добавим към атмосферата за нашия сензор MQ-9 за откриване и измерване на разликата. Летният тест премина много добре поради изоставането на орбитата на Марс. CubeSat лети с кръгови движения, като цензорът е насочен навътре към Марс.

Поуки:

Най -големият урок, научен по време на този проект, беше да упорстваме в нашите борби. Най -трудната част от този проект вероятно беше да разберем как да настроим и кодираме SD картата за събиране на нашите данни. Това ни създаде много проблеми, защото това беше дълъг процес на опит и грешка, който беше малко разочароващ, но в крайна сметка разбрахме.

Научихме се да бъдем креативни и да използваме инструменти за създаване на 10x10x10 CubeSat, който ще помогне за измерване на замърсяването на въздуха с газовия сензор MQ-9. Използвахме електроинструменти като Dremel, фреза за болтове, голяма шлифовъчна машина и ножовка, за да изрежем нашия метал до правилния размер. Също така научихме как правилно да планираме нашия дизайн от идеите в главите си до хартията и след това да изпълним плана. Разбира се, не перфектно, но планирането ни помогна да продължим.

Друго умение, което научихме, беше как да кодираме сензора MQ-9 в Arduinos. Използвахме газовия сензор MQ-9, защото нашата основна цел беше да направим CubeSat, който да може да измерва качеството на въздуха в атмосферата на Мар.