Cubesat با سنسور کیفیت هوا و آردوینو: 4 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

سازندگان CubeSat: Reghan ، Logan ، Kate و Joan

معرفی

آیا تا به حال به این فکر کرده اید که چگونه می توان یک مدارگرد مریخ برای جمع آوری اطلاعات مربوط به جو و کیفیت هوای مریخ ایجاد کرد؟ در طول این سال در کلاس فیزیک خود ، ما نحوه برنامه نویسی Arduinos را یاد گرفتیم تا بتوانیم داده های مریخ را جمع آوری کنیم. ما سال را با یادگیری نحوه بیرون آمدن از آپتوموسفر زمین آغاز کردیم و به آرامی در طراحی و ساخت CubeSats که می تواند به دور مریخ بچرخد و اطلاعات مربوط به سطح مریخ و جو آن را جمع آوری کنیم ، پیشرفت کردیم.

مرحله 1: مواد مورد نیاز

• سنسور گاز MQ 9
• قطعات ربات فلزی
• آردوینو
• تخته نان
• پیچ و مهره

مرحله 2: ابزارها و ایمنی

• درمل
• برش پیچ و مهره
• انبر
• سنباده چرخ
• خرد کننده
• اره برقی
• سمباده
• نوار و رشته برای ایمن سازی سنسور ، آردوینو و غیره در CubeSat (در صورت نیاز)
• عینک های محافظ
• دستکش

مرحله 3: نحوه ساخت Cubesat & Wire Arduino

Fritzing Diagrams to Wire Arduino & Sensor

MQ-9 یک نیمه هادی برای گاز CO/قابل احتراق است.

محدودیت های Cubesat:

1. 10x10x10
2. نمی تواند بیش از 1.3 کیلوگرم وزن داشته باشد (حدود 3 پوند)

نحوه ساختن مکعب:

احتیاط: برای برش فلز از اره نواری یا اره برقی استفاده کنید و از عینک و دستکش استفاده کنید.

1. 2 ورق فلز را به مربع 10 در 10 سانتیمتر برش دهید یا اگر اندازه مناسب فلز را ندارید 2 قطعه فلز را با استفاده از اتصال پلاستیکی و چند پیچ و مهره وصل کنید.

2. 4 قطعه از قطعات فلزی گوشه ای به ارتفاع 10 سانتی متر برش دهید. اینها گوشه های Cubesat خواهند بود.

3. 8 قطعه از 10 چوب بلند باریک فلزی را برش دهید.

4. با اتصال قطعات گوشه به یکی از مربع های مسطح 10x10 سانتی متر که در مرحله 1 بریده شده است ، شروع کنید.

5. 4 تکیه گاه افقی (چوب های صاف بلند) را به قطعات گوشه اضافه کنید ، این قطعات باید تقریباً تا نیمی از قطعات گوشه بالا بروند. باید چهار عدد از آنها وجود داشته باشد ، یکی در هر طرف.

6. 4 تکیه گاه عمودی (چوب های تخت بلند) اضافه کنید ، این به تکیه گاه های افقی در مرکز متصل می شود.

7. از چسب حرارتی برای اتصال تکیه گاههای عمودی به پایه که محل اتصال قطعات گوشه است استفاده کنید.

8. مربع 10x10 سانتی متر دیگر را در بالا قرار دهید ، این را با 4 پیچ (یکی در هر گوشه) وصل کنید. تا زمانی که آردوینو و سنسورها در CubeSat قرار ندارند ، آن را وصل نکنید.

کد سنسور MQ-9:

#شامل // (رابط محیطی سریال ارتباط با دستگاهها در مسافتهای کوتاه)

#include // (داده ها را به کارت sd ارسال و متصل می کند)

#شامل // (از سیم برای اتصال و انتقال داده ها و اطلاعات استفاده می کند)

سنسور شناور ولتاژ ؛ // (ولتاژ سنسور را بخوانید)

float sensorValue؛ // (مقدار سنسور خوانده شده را چاپ کنید)

داده های فایل ؛ // (متغیر برای نوشتن در فایل)

// پایان تنظیمات قبلی

void setup () // (اقدامات در راه اندازی انجام می شود اما هیچ اطلاعات/داده ای بازیابی نمی شود) //

{

pinMode (10 ، OUTPUT) ؛ // باید پین 10 را روی خروجی تنظیم کنید حتی اگر استفاده نشود

SD.begin (4) ؛ // کارت SD را با CS تنظیم شده روی پین 4 شروع می کند

Serial.begin (9600)؛

sensorValue = analogRead (A0)؛ // (پین آنالوگ روی صفر تنظیم شده است)

sensorVoltage = sensorValue/1024*5.0 ؛

}

حلقه خالی () // (دوباره حلقه را اجرا کنید و اطلاعات/داده ها را ضبط نکنید)

{

Data = SD.open ("Log.txt" ، FILE_WRITE) ؛ // پرونده ای به نام "Log" را باز می کند

if (Data) {// تنها در صورت استراحت در صورتی ایجاد می شود که فایل با موفقیت ایجاد شود

Serial.print ("ولتاژ حسگر =")؛ // (چاپ/ضبط نوسانات سنسور)

Serial.print (sensorVoltage) ؛

Serial.println ("V") ؛ // (چاپ داده ها در فرارها)

Data.println (sensorVoltage) ؛

Data.close ()؛

تاخیر (1000) ؛ // (تاخیر برای 1000 میلی ثانیه و سپس راه اندازی مجدد جمع آوری داده ها)

}

}

مرحله 4: نتایج و درس های آموخته شده

نتایج:

فیزیک دانش خود را درباره قوانین نیوتن ، به ویژه قانون اول وی ، گسترش دادیم. این قانون بیان می کند که جسمی که در حال حرکت است در حرکت خواهد ماند ، مگر اینکه توسط نیروی خارجی به آن عمل شود. همین مفهوم در مورد اجسام در حالت استراحت نیز صدق می کند. وقتی CubeSat ما در حال چرخش بود ، با سرعت ثابت حرکت می کرد. اگر قرار بود این سیم بشکند ، CubeSat ما به صورت مستقیم در نقطه مشخصی از مدار خود پرواز می کرد.

کمی وقتی مدار شروع شد ، مدتی 4.28 را بدست آوردیم ، سپس به 3.90 تغییر کرد. این ولتاژ را تعیین می کند

کیفی CubeSat ما در مدار مریخ قرار گرفت و اطلاعاتی را در مورد جو جمع آوری کرد. ما از پروپان (C3H8) برای افزودن به جو برای سنسور MQ-9 خود برای تشخیص و اندازه گیری تفاوت استفاده کردیم. آزمایش پرواز به دلیل عقب ماندن مدارگرد مریخ واقعاً خوب انجام شد. CubeSat با یک حرکت دایره ای پرواز کرد و سانسور به سمت داخل مریخ بود.

درسهای آموخته شده:

بزرگترین درسی که در طول این پروژه آموختیم این بود که در مبارزاتمان استقامت کنیم. سخت ترین قسمت این پروژه احتمالاً پیدا کردن نحوه تنظیم و کدگذاری کارت SD برای جمع آوری داده های ما بود. این ما را با مشکلات زیادی روبرو کرد زیرا این یک فرایند طولانی آزمایش و خطا بود ، که کمی ناامید کننده بود ، اما در نهایت ما آن را فهمیدیم.

ما آموختیم که چگونه خلاق باشیم و از ابزارهایی برای ایجاد یک CubeSat 10x10x10 استفاده کنیم که با سنسور گاز MQ-9 به اندازه گیری آلودگی هوا کمک می کند. ما از ابزارهای برقی مانند درمل ، برش پیچ ، چرخ بزرگ و اره برقی برای برش فلز خود به اندازه مناسب استفاده کردیم. ما همچنین آموختیم که چگونه طرح خود را از ایده هایی که در سر داریم به کاغذ طراحی کنیم و سپس طرح را اجرا کنیم. البته نه کاملاً ، اما برنامه ریزی به ما کمک کرد تا در مسیر خود باقی بمانیم.

یکی دیگر از مهارتهای ما نحوه کدگذاری سنسور MQ-9 در Arduinos بود. ما از سنسور گاز MQ-9 استفاده کردیم زیرا هدف اصلی ما ساخت یک CubeSat بود که بتواند کیفیت هوا را در جو مار اندازه گیری کند.