קובסאט עם חיישן איכות אוויר וארדואינו: 4 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

יוצרי CubeSat: רג'אן, לוגן, קייט וג'ואן

מבוא

האם תהית אי פעם כיצד ליצור מסלול מאדים לאיסוף נתונים אודות האטמוספירה ואיכות האוויר של מאדים? במהלך השנה הזו בשיעור הפיזיקה שלנו, למדנו כיצד לתכנת את Arduinos כך שיוכל לאסוף נתונים על מאדים. התחלנו את השנה ללמוד כיצד לצאת מהאפטומוספירה של כדור הארץ והתקדמנו לאט לאט לעצב ולבנות קוביות סאט שיכולות להקיף את מאדים ולאסוף נתונים על פני מאדים ואטמוספירה שלו.

שלב 1: חומרים דרושים

• חיישן גז MQ 9
• חלקי רובוט מתכת
• ארדואינו
• לוח לחם
• ברגים ואומים

שלב 2: כלים ובטיחות

• דרמל
• חותך בורג
• צְבָת
• מלטשת גלגלים
• מַלתָעָה
• מַסוֹר לְמַתֶכֶת
• נייר זכוכית
• קלטת ומחרוזת לאבטחת חיישן, Arduino וכו 'ל- CubeSat (במידת הצורך)
• משקפי מגן
• כפפות

שלב 3: כיצד לבנות Cubesat & Wire Arduino

דיאגרמות פריצה לחוט Arduino וחיישן

ה- MQ-9 הוא מוליך למחצה עבור CO/גז דליק.

הגבלות Cubesat:

1. 10x10x10
2. לא יכול לשקול יותר מ -1.3 ק"ג (כ -3 ק"ג)

כיצד לבנות קובסאט:

זהירות: כדי לחתוך את המתכת השתמש במסור להקה או במסור חבטה, והרכיב משקפיים וכפפות.

1. חותכים 2 יריעות מתכת לריבוע בגודל 10X10 ס מ או אם אין לכם את המתכת בגודל הנכון חבר 2 פיסות מתכת באמצעות מחבר פלסטיק וכמה ברגים ואומים.

2. חותכים 4 חתיכות של פיסות מתכת בפינות בגובה 10 ס מ. אלה יהיו פינות הקובסט.

3. חותכים 8 חתיכות של 10 מקלות צרים שטוחים וארוכים.

4. התחל על ידי חיבור חתיכות הפינה לאחד הריבועים השטוחים בגודל 10x10 ס מ שנחתכו בשלב 1. הפוך את הברגים כלפי חוץ לקובסט.

5. הוסיפו 4 תומכים אופקיים (מקלות שטוחים ארוכים) לחתיכות הפינה, אלה אמורות להגיע בערך עד חצי הדרך על פיסות הפינה. צריכים להיות ארבעה כאלה, אחד מכל צד.

6. הוסיפו 4 תומכים אנכיים (מקלות שטוחים ארוכים), אלה יתחברו לתמיכות האופקיות במרכז.

7. השתמש בדבק חם לחיבור התומכים האנכיים לבסיס, שם מחוברים חלקי הפינה.

8. מניחים למעלה את הריבוע השני בגודל 10x10 ס מ, מצמידים אותו בעזרת 4 ברגים (אחד בכל פינה). אין לחבר עד שהארדואינו והחיישנים נמצאים ב- CubeSat.

קוד לחיישן MQ-9:

#include // (ממשק היקפי סידורי המתקשר עם מכשירים למרחקים קצרים)

#include // (שולח ומחבר נתונים לכרטיס sd)

#include // (משתמש בחוטים לחיבור והעברת נתונים ומידע)

חיישן צף מתח; // (קרא את מתח החיישן)

חיישן צף ערך; // (הדפס את ערך החיישן הנקרא)

נתוני קבצים; // (משתנה לכתיבה לקובץ)

// סיום ההתקנה מראש

הגדרת void () // (הפעולות מתבצעות בהגדרה אך אין מידע/נתונים בשמירה) //

{

pinMode (10, OUTPUT); // חייב להגדיר את סיכה 10 לפלט גם אם לא משתמשים בה

SD.begin (4); // מתחיל כרטיס SD עם CS מוגדר לפין 4

Serial.begin (9600);

sensorValue = analogRead (A0); // (סיכה אנלוגית מוגדרת לאפס)

sensorVoltage = sensorValue/1024*5.0;

}

לולאת void () // (הפעל שוב לולאה ואל תקליט מידע/נתונים)

{

Data = SD.open ("Log.txt", FILE_WRITE); // פותח קובץ בשם "יומן"

אם (נתונים) {// ינוח רק אם הקובץ נוצר בהצלחה

Serial.print ("מתח חיישן ="); // (תנודתיות חיישן הדפסה/הקלטה)

Serial.print (sensorVoltage);

Serial.println ("V"); // (הדפס נתונים בתנודות)

Data.println (sensorVoltage);

Data.close ();

עיכוב (1000); // (עיכוב של 1000 אלפיות השנייה ואז הפעל מחדש את איסוף הנתונים)

}

}

שלב רביעי: תוצאות והפקת לקחים

תוצאות:

פיזיקה הרחבנו את הידע שלנו על חוקי ניוטון, במיוחד החוק הראשון שלו. חוק זה קובע כי עצם בתנועה יישאר בתנועה, אלא אם כן יפעל עליו כוח חיצוני. אותו מושג חל על אובייקטים במנוחה. כשה CubeSat שלנו הסתובב, הוא היה במהירות קבועה.. כל כך בתנועה. אם המיתר היה נשבר, ה- CubeSat שלנו היה עף בקו ישר בנקודה הספציפית של מסלולו שבו הוא נקרע.

כמותית כשהמסלול התחיל, קיבלנו 4.28 לזמן מה, ואז הוא השתנה ל- 3.90. זה קובע את המתח

האיכותי שלנו CubeSat הקיף את מאדים, ואסף נתונים על האטמוספירה. השתמשנו בפרופאן (C3H8) כדי להוסיף לאטמוספירה של חיישן MQ-9 שלנו לאתר ולמדוד את ההבדל. מבחן הטיסה עבר ממש טוב בגלל הפיגור של מסלול המאדים. ה- CubeSat טס בתנועה מעגלית, כשהצנזור הצביע פנימה לכיוון מאדים.

לקחים:

הלקח הגדול ביותר שנלמד לאורך כל הפרויקט הזה היה להתמיד במאבקים שלנו. החלק הקשה ביותר בפרויקט זה היה כנראה להבין כיצד להתקין ולקוד את כרטיס ה- SD לאיסוף הנתונים שלנו. זה עשה לנו הרבה צרות כי זה היה תהליך ניסוי וטעייה ארוך, וזה קצת היה מתסכל, אבל בסופו של דבר הבנו את זה.

למדנו כיצד להיות יצירתיים ולהשתמש בכלים ליצירת CubeSat 10x10x10 שיסייע למדידת זיהום אוויר בעזרת חיישן הגז MQ-9. השתמשנו בכלים חשמליים כמו Dremel, חותך בורג, מטחנת גלגלים גדולה וממסור כדי לחתוך את המתכת שלנו לגודל הנכון. למדנו גם כיצד לתכנן נכון את העיצוב שלנו מהרעיונות שבראשנו ועד לעיתון, ולאחר מכן לבצע את התוכנית. לא לגמרי כמובן, אבל התכנון עזר לנו להישאר על המסלול.

מיומנות נוספת שלמדנו הייתה כיצד לקודד את חיישן MQ-9 לתוך הארדואינים. השתמשנו בחיישן הגז MQ-9 מכיוון שמטרת המפתח שלנו הייתה לייצר CubeSat שיוכל למדוד את איכות האוויר באטמוספירה של מאר.