Cubesat amb sensor de qualitat de l'aire i Arduino: 4 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Creadors de CubeSat: Reghan, Logan, Kate i Joan

Introducció

Us heu preguntat mai com crear un orbitador de Mart per recollir dades sobre l'atmosfera i la qualitat de l'aire de Mart? Al llarg d’aquest any, a la nostra classe de física, hem après a programar Arduinos per poder recollir dades a Mart. Vam començar l’any aprenent com sortir de l’aptomosfera terrestre i, lentament, hem progressat cap al disseny i construcció de CubeSats que poguessin orbitar al voltant de Mart i recollir dades sobre la superfície de Mart i la seva atmosfera.

Pas 1: materials necessaris

• Sensor de gas MQ 9
• Peces metàl·liques de robots
• Arduino
• taula de pa
• cargols i femelles

Pas 2: Eines i seguretat

• Dremel
• Tallador de cargols
• Alicates
• Lijadora de rodes
• Grinder
• Serra mecànica
• Paper de sorra
• Cinta i corda per assegurar el sensor, Arduino, etc. a CubeSat (si cal)
• Ulleres de seguretat
• Guants

Pas 3: Com construir Cubesat & Wire Arduino

Diagrames Fritzing per connectar Arduino i sensor

El MQ-9 és un semiconductor per a CO / gas combustible.

Restriccions de Cubesat:

1. 10x10x10
2. No pot pesar més d'1,3 kg (aproximadament 3 lliures).

Com es construeix un Cubesat:

PRECAUCIÓ: Per tallar el metall utilitzeu una serra de cinta o una serra de tall i utilitzeu ulleres i guants.

1. Talleu 2 fulls de metall en un quadrat de 10x10 cm o si no teniu la mida correcta de metall connecteu 2 peces de metall mitjançant un connector de plàstic i uns cargols i femelles.

2. Talleu 4 trossos de metall de 10 cm d’alçada. Aquests seran els racons del Cubesat.

3. Tallar vuit trossos de 10 pals de metall llargs i estrets.

4. Comenceu connectant els trossos de cantonada a un dels quadrats plans de 10x10cm que es van tallar al pas 1. Teniu els cargols cap a l'exterior del Cubesat.

5. Afegiu 4 suports horitzontals (llargs pals plans) a les peces de les cantonades, que haurien d’anar aproximadament a la meitat de les peces de les cantonades. N’hi hauria d’haver quatre, una a cada costat.

6. Afegiu 4 suports verticals (llargs pals plans), que es connectaran als suports horitzontals del centre.

7. Utilitzeu cola calenta per connectar els suports verticals a la base, on estan connectades les parts de les cantonades.

8. Col·loqueu l'altre quadrat de 10x10 cm a la part superior, fixeu-lo amb 4 cargols (un a cada cantonada). No us connecteu fins que l’arduino i els sensors estiguin al CubeSat.

Codi del sensor MQ-9:

#include // (Interfície perifèrica en sèrie que es comunica amb dispositius a distàncies curtes)

#include // (envia i connecta dades a la targeta sd)

#include // (utilitza cables per connectar i moure dades i informació)

sensor de flotació Voltatge; // (llegiu la tensió del sensor)

sensor de flotació Valor; // (imprimeix el valor del sensor llegit)

Dades de fitxers; // (variable per escriure a fitxer)

// finalitza la configuració prèvia

void setup () // (les accions es realitzen a la configuració però no es registren dades / dades) //

{

pinMode (10, OUTPUT); // ha de configurar el pin 10 per a la sortida encara que no s'utilitzi

SD.begin (4); // comença la targeta SD amb CS configurat al pin 4

Serial.begin (9600);

sensorValue = analogRead (A0); // (pin analògic definit a zero)

sensorVoltage = sensorValue / 1024 * 5,0;

}

void loop () // (executeu el bucle de nou i no registreu informació / dades)

{

Dades = SD.open ("Log.txt", FILE_WRITE); // obre el fitxer anomenat "Registre"

if (Dades) {// només restarà si el fitxer s'ha creat correctament

Serial.print ("sensor volta ="); // (volatatge del sensor d'impressió / gravació)

Serial.print (sensorVoltage);

Serial.println ("V"); // (imprimeix dades en volatatges)

Data.println (sensorVoltage);

Data.close ();

retard (1000); // (demora 1000 mil·lisegons i reinicia la recopilació de dades)

}

}

Pas 4: Resultats i lliçons apreses

Resultats:

Física Hem ampliat el nostre coneixement de les lleis de Newton, concretament de la seva primera llei. Aquesta llei estableix que un objecte en moviment es mantindrà en moviment, tret que sigui exercit per una força externa. El mateix concepte s'aplica als objectes en repòs. Quan el nostre CubeSat estava orbitant, era a velocitat constant.. així que en moviment. Si la corda es trenqués, el nostre CubeSat hauria anat volant en línia recta en el punt específic de la seva òrbita on va trencar.

Quantitativa Quan va començar l'òrbita, vam obtenir 4,28 durant un temps, i després va canviar a 3,90. Això determina la tensió

Qualitatiu El nostre CubeSat va orbitar al voltant de Mart i va recopilar dades sobre l'atmosfera. Hem utilitzat propà (C3H8) per afegir a l’atmosfera el sensor MQ-9 per detectar i mesurar la diferència. La prova de vol va anar molt bé a causa del retard de l’òrbita de Marte. El CubeSat va volar amb un moviment circular, amb el censor dirigit cap a Mart cap a l'interior.

Lliçons apreses:

La lliçó més gran apresa al llarg d’aquest projecte va ser perseverar en les nostres lluites. El més difícil d’aquest projecte va ser probablement esbrinar com configurar i codificar la targeta SD per recollir les nostres dades. Ens va donar molts problemes perquè va ser un llarg procés d’assaig i error, que va resultar una mica frustrant, però finalment ho vam descobrir.

Hem après a ser creatius i a utilitzar eines per crear un CubeSat de 10x10x10 que ajudarà a mesurar la contaminació de l’aire amb el sensor de gas MQ-9. Hem utilitzat eines elèctriques com un Dremel, un tallador de cargols, un molí de rodes gran i una serra per tallar el metall a la mida correcta. També vam aprendre a planificar correctament el nostre disseny des de les idees que teníem al cap fins al paper, i després executar el pla. No perfectament, és clar, però la planificació ens va ajudar a seguir el bon camí.

Una altra habilitat que vam aprendre va ser com codificar el sensor MQ-9 als Arduinos. Vam utilitzar el sensor de gas MQ-9 perquè el nostre objectiu clau era fabricar un CubeSat que fos capaç de mesurar la qualitat de l’aire a l’atmosfera de Mar.