Temperatura CubeSat Ben i Kaiti i Q Hora 1: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Alguna vegada has volgut fer tu mateix alguna cosa que es pugui enviar a l’espai i agafar la temperatura d’un altre planeta? A la nostra classe de física de l’institut, ens van assignar a construir un CubeSat amb un arduino en funcionament amb la pregunta principal Com podem aconseguir que això funcioni a Mart? Vam decidir que mesurés la temperatura al planeta, perquè qui no voldria saber fins a quin punt és calenta el mars? Tot i això, calia fer-ho amb una cosa assequible, però també duradora. Per tant, hem utilitzat Legos. Això va fer que el CubeSat fos durador i ens va ajudar a assolir les dimensions de mida amb força facilitat, fins i tot si totes les peces eren una mica molestes. El nostre objectiu era tenir un sensor completament funcional que pogués agafar temperatura de la zona circumdant i un CubeSat protector al seu voltant.

Pas 1: Recopilació de materials / esbós del CubeSat

El primer que voldreu fer és esbossar el CubeSat. Haureu de tenir una idea del que voleu construir abans de construir-lo. Una de les imatges anteriors és dels esbossos de CubeSat que vam fer. A continuació, reuniu els vostres materials. Per al CubeSat que estem construint, fem servir Legos. Vam escollir Legos perquè són fàcils de reunir i combinar i, al mateix temps, són resistents i realitzaran bé les tasques requerides. Per tant, haureu d’aconseguir alguns Legos. obteniu un parell de peces de base amples, de 10 cm X 10 cm X 10 cm, o algunes peces de base que es puguin ajuntar a una peça de 10 per 10. Per al nostre CubeSat, havíem d’obtenir diverses peces base i ajuntar-les per formar una base de 10 cm per 10 cm. També haureu d’aconseguir que Legos faci una peça del sostre de la mateixa mida. Després d’aconseguir aquests Legos, haureu d’aconseguir un munt de petits Legos per construir les parets del CubeSat. Assegureu-vos que aquests Legos siguin bastant prims, de manera que no ocupin gaire l’interior del CubeSat.

Pas 2: Construir el Cubesat

En primer lloc, vam construir aquesta bellesa de 10x10x10. Es van necessitar molts dissenys diferents. Primer teníem un prestatge al centre, però més tard vam decidir que no era necessari tenir-lo. Si decidiu tenir una prestatgeria al centre, us recomanaria només una prestatgeria perquè l’haureu de desmuntar cada vegada que introduïu i traieu l’Arduino i el sensor. Hem afegit petites finestres perquè puguem fer una ullada ràpida a l’interior mentre la part superior estigui tancada per poder veure com tot funciona sense problemes. Per fer el CubeSat més estable, juntem dues capes de Lego a la part inferior. Com més estable millor, perquè aquest CubeSat haurà de poder sobreviure a molts obstacles diferents.

Pas 3: Cablatge i codificació de l'Arduino

El segon pas d’aquest projecte és on haureu de connectar l’arduino. Aquest pas és molt important, perquè, si no es fa bé, el cub sat no podrà llegir la temperatura. Per completar el cablejat de l’arduino, necessitareu alguns materials. Aquests materials són una bateria, un arduino, una targeta SD, cables de pont, una placa de control, un sensor de temperatura i un ordinador. L'ordinador s'utilitzarà per veure si el cablejat funciona correctament. Aquí teniu un lloc web molt útil per guiar-nos sobre com connectar l’arduino:

create.arduino.cc/projecthub/TheGadgetBoy/…

Les imatges i el diagrama divertit de més amunt també us poden ajudar. La codificació de l'arduino també es provarà a l'ordinador per veure si funciona. Si tot funciona, llavors l’arduino es pot treure de l’ordinador i ja està a punt.

Codi:

// El cable de dades està connectat al port 2 de l’Arduino

#define ONE_WIRE_BUS 2

Fitxer sensorData;

// Configureu una instància oneWire per comunicar-vos amb qualsevol dispositiu OneWire (no només els circuits de temperatura màxima / Dallas)

OneWire oneWire (ONE_WIRE_BUS);

// Incloeu les biblioteques que necessitem

#incloure

#incloure

#incloure

// Passeu la nostra referència oneWire a Dallas Temperature.

Sensors de temperatura Dallas (& oneWire);

// matrius per contenir l'adreça del dispositiu

DeviceAddress insideTermmometer;

/*

* Funció de configuració. Aquí fem els conceptes bàsics

*/

configuració de buit (buit)

{

pinMode (10, OUTPUT);

SD.begin (4);

// iniciar el port sèrie

Serial.begin (9600);

Serial.println ("Demostració de la biblioteca de control de temperatura IC de Dallas");

// localitzar dispositius al bus

Serial.print ("Localització de dispositius …");

sensors.begin ();

Serial.print ("Trobat");

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

Serial.println ("dispositius");

// informar dels requisits d’alimentació dels paràsits

Serial.print ("El poder del paràsit és:");

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

else Serial.println ("OFF");

/ * Assigneu l'adreça manualment. Es canviaran les adreces següents

a adreces de dispositiu vàlides al vostre bus. Es pot recuperar l'adreça del dispositiu

mitjançant oneWire.search (deviceAddress) o individualment mitjançant

sensors.getAddress (deviceAddress, index) Tingueu en compte que haureu d’utilitzar la vostra adreça específica aquí

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

Mètode 1:

Cerqueu dispositius al bus i assigneu-los segons un índex. Idealment, ho faríeu per descobrir inicialment adreces al bus i després

utilitzeu aquestes adreces i assigneu-les manualment (vegeu més amunt) un cop ho sàpiga

els dispositius del vostre bus (i suposant que no canvien).

* / if (! sensors.getAddress (insideThermometer, 0)) Serial.println ("No es pot trobar l'adreça del dispositiu 0");

// mètode 2: search ()

// search () busca el dispositiu següent. Retorna 1 si hi ha una nova adreça

// va tornar. Un zero pot significar que el bus està en curtcircuit, que no hi ha dispositius, // o ja els heu recuperat tots. Pot ser una bona idea fer-ho

// comproveu el CRC per assegurar-vos que no heu rebut escombraries. L’ordre és

// determinista. Sempre obtindreu els mateixos dispositius en el mateix ordre

//

// S'ha de trucar abans de cercar ()

//oneWire.reset_search ();

// assigna la primera adreça que es troba a insideThermometer

// if (! oneWire.search (insideThermometer)) Serial.println ("No es pot trobar l'adreça per insideThermometer");

// mostra les adreces que hem trobat al bus

Serial.print ("Adreça del dispositiu 0:");

printAddress (insideTermmometer);

Serial.println ();

// definiu la resolució a 9 bits (cada dispositiu Dallas / Maxim pot obtenir diverses resolucions)

sensors.setResolution (insideTermmometer, 9);

Serial.print ("Resolució del dispositiu 0:");

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

Serial.println ();

}

// funció per imprimir la temperatura d'un dispositiu

void printTemperature (Adreça de dispositiu Adreça de dispositiu)

{

// mètode 1: més lent

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

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

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

//Serial.print(sensors.getTempF(deviceAddress)); // Fa una segona trucada a getTempC i es converteix a Fahrenheit

// mètode 2: més ràpid

floC tempC = sensors.getTempC (deviceAddress);

if (tempC == DEVICE_DISCONNECTED_C)

{

Serial.println ("Error: no s'han pogut llegir les dades de temperatura");

tornar;

}

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

if (sensorData) {

Serial.print ("Temp C:");

Serial.print (tempC);

Serial.print ("Temp F:");

Serial.println (DallasTemperature:: toFahrenheit (tempC)); // Converteix tempC a Fahrenheit

sensorData.println (tempC);

sensorData.close ();

}

}

/*

* Funció principal. Sol·licitarà la temperatura dels sensors i es mostrarà a la sèrie.

*/

bucle buit (buit)

{

// trucar a sensors.requestTemperatures () per emetre una temperatura global

// sol·licitud a tots els dispositius del bus

Serial.print ("Sol·licitar temperatures …");

sensors.requestTemperatures (); // Envieu l'ordre per obtenir temperatures

Serial.println ("FET");

// Respon gairebé immediatament. Imprimim les dades

printTemperature (insideTermmometer); // Utilitzeu una funció senzilla per imprimir les dades

}

// funció per imprimir l'adreça d'un dispositiu

void printAddress (Adreça de dispositiu Adreça de dispositiu)

{

per a (uint8_t i = 0; i <8; i ++)

{

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

Serial.print (deviceAddress , HEX);

}

}

Respondre endavant

Pas 4: Comprovació del Cubesat

Ara que el CubeSat, el codi i el cablejat d'un Arduino s'han completat, aviat faràs proves. Si fallen aquestes proves, el CubeSat podria destruir-se completament, juntament amb el vostre Arduino. Per tant, voldreu assegurar-vos que el vostre Arduino estigui preparat per a això. Aquí és on s’inicia aquest pas, revisant el CubeSat. En primer lloc, haureu de col·locar el vostre Arduino de manera segura dins del CubeSat i assegureu-vos que no es movi. Aleshores, us heu d’assegurar que totes les peces del CubeSat estiguin ben fixades al seu lloc. No hi pot haver peces soltes, o el CubeSat tindrà més probabilitats de trencar-se durant les proves. Si reviseu fermament el vostre CubeSat, hauríeu de passar fàcilment les proves que realitza.

Pas 5: encadenar el CubeSat

Aquest pas es prepararà per a la primera prova que passarà CubeSat. A la prova, el CubeSat es girarà a un ritme ràpid en cercle durant 30 segons. Haureu d’assegurar-vos que el CubeSat estigui ben fixat perquè no surti. Vam lligar completament 2 cordes al voltant del CubeSat i les vam lligar fortament. Després, vam afegir una altra corda llarga que es va lligar al voltant de les dues primeres. Hem anat aquesta cadena diverses vegades a la part superior i inferior de manera que estigués el més segura possible. Això pot suposar diversos intents perquè voleu que la corda sigui perfecta perquè no es desprengui durant el vol.

Pas 6: la prova de swing

Per seguretat en aquest pas, assegureu-vos de portar ulleres per protegir-vos els ulls. En aquest pas, executareu el CubeSat mitjançant una prova per veure si protegeix l'Arduino prou bé perquè pugui realitzar la seva tasca (trobar temperatura). La primera prova és la que necessita la corda. En aquesta prova, l'Arduino es girarà (tal com es mostra a la imatge / vídeo anterior) (de vegades el vídeo té problemes per carregar-se). Es pot col·locar un model de Mart al centre. Per completar amb èxit aquesta prova, l'Arduino haurà d'haver-se girat sense deixar-se sol, és per això que s'ha d'encordar bé, i Arduino haurà de funcionar completament un cop acabada la prova. Per això, heu d'assegurar-vos que l'Arduino està ben fixat al CubeSat.

Pas 7: prova núm. 2: la prova d'agitació

En aquest pas, el vostre CubeSat passarà per la prova núm. 2. Aquesta prova és la prova de shake. En aquesta prova, el CubeSat es col·locarà en un suport tal com es mostra a la imatge / vídeo (de vegades el vídeo té problemes per carregar-se) i es sacsejarà violentament durant 30 segons. Per passar aquesta prova, el vostre CubeSat i Arduino hauran de seguir funcionant completament després de ser sacsejats.

Pas 8: Resultats / CubeSat de temperatura completat

Al final, el nostre CubeSat va poder registrar amb èxit la temperatura mentre passava totes les proves. Les dades van llegir constantment entre 26 i 30 graus centígrads en cada prova. Això és el mateix que 78-86 graus Fahrenheit. No obstant això, ens vam trobar amb alguns problemes en el camí. Per exemple, diverses vegades la codificació de l'arduino no va funcionar i es va llegir 126 graus centígrads. Es van necessitar diversos intents per aconseguir la temperatura correcta. Alguns consells que donaria a qualsevol que fes aquest projecte serien provar diverses variacions de codi i cablejat i assegurar-se que el vostre arduino s’adapti perfectament al CubeSat. És possible que hagueu d’estrenyir l’interior del CubeSat per assegurar-vos que l’arduino s’adapta perfectament a l’interior. Hem tingut algun problema amb l’arduino massa fluix al CubeSat.

En aquest projecte, també haureu d'aplicar els vostres coneixements de física. El coneixement físic de la tecnologia, l'energia i la força haurà d'aplicar-se durant tot el projecte. Al llarg del projecte vam aprendre més sobre el sistema solar i les noves tecnologies com CubeSats. També vam aprendre sobre la força gravitatòria i com aquesta força podria afectar el CubeSat. Un tema molt important amb aquest projecte era el moviment per satèl·lit. Vam aprendre sobre el moviment dels satèl·lits mitjançant la velocitat, la força neta i la gravetat. Això ens ajudaria a trobar els projectils dels satèl·lits.

Quan el CubeSat i l'arduino hagin superat les proves amb èxit i funcionin correctament, haureu acabat. El vostre CubeSat hauria de poder sobreviure a l’atmosfera de Mart. Assegureu-vos que el sensor també hagi registrat la temperatura amb èxit durant les proves. El vostre CubeSat està llest per anar a l'espai.