Tutorial CubeSat Accelerometer: 6 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Un cubesat este un tip de satelit miniaturizat pentru cercetarea spațială care este alcătuit din multipli de unități cubice de 10x10x10 cm și o masă de cel mult 1,33 kilograme pe unitate. Cubesats permite o mare cantitate de sateliți să fie trimise în spațiu și permit proprietarului să controleze complet mașina, indiferent unde sunt pe pământ. Cubesats sunt, de asemenea, mai accesibile decât orice alte prototipuri actuale. În cele din urmă, cubesats facilitează imersiunea în spațiu și răspândesc cunoștințele despre cum arată planeta și universul nostru.

Un Arduino este o platformă sau un fel de computer, utilizat pentru construirea de proiecte electronice. Un Arduino constă atât dintr-o placă de circuit programabilă, cât și dintr-un software, care rulează pe computerul dvs., folosit pentru a scrie și încărca codul computerului pe placă.

Pentru acest proiect, echipei noastre i s-a permis să aleagă orice senzor pe care am vrut să-l detectăm cu orice aspect anume al machiajului lui Marte. Am decis să mergem cu un accelerometru sau un dispozitiv electromecanic folosit pentru măsurarea forțelor de accelerație.

Pentru a face ca toate aceste dispozitive să funcționeze împreună, a trebuit să atașăm accelerometrul la panoul de bord al Arduino și să le atașăm atât la interiorul cubesat-ului, cât și să ne asigurăm că a rezistat la o simulare de zbor și la un test de agitare. Acest instructable va acoperi modul în care am realizat acest lucru și datele pe care le-am colectat de la Arduino.

Pasul 1: Stabiliți obiective (Alex)

Scopul nostru principal pentru acest proiect a fost să folosim un accelerometru (nu vă faceți griji, vom explica ce este acesta mai târziu) plasat într-un CubeSat, pentru a măsura accelerația datorată gravitației pe Marte. Trebuia să construim un CubeSat și să testăm durabilitatea acestuia într-o varietate de moduri. Cea mai grea parte a stabilirii obiectivelor și a planificării a fost să realizăm cum să conțin Arduino și accelerometrul în CubeSat, într-un mod sigur. Pentru a face acest lucru, a trebuit să venim cu un design CubeSat bun, să ne asigurăm că are 10x10x10cm și să ne asigurăm că cântărea mai puțin de 1,3 kilograme.

Am stabilit că Legos se va dovedi, de fapt, durabil și ușor de construit. Legos-urile erau, de asemenea, ceva pe care cineva l-ar putea avea, mai degrabă decât să cheltuim bani pe orice materiale de construcție. Din fericire, procesul de elaborare a unui design nu a durat foarte mult, așa cum veți vedea în pasul următor.

Pasul 2: Proiectați Cubesat

Pentru acest cubesat specific, am folosit legosuri pentru ușurința lor de construire, atașare și durabilitate. Cubul așezat trebuie să aibă o dimensiune de 10x10x10 cm și să cântărească mai puțin de 1,33 kg (3 lbs) per U. Este posibil să trebuiască să tăiați bazele Lego pentru a le obține exact cum doriți. În interiorul cubesat-ului, veți avea arduino, panou, baterie și suportul cardului SD atașat pe pereți, folosind orice adeziv pe care l-ați dori. Am folosit bandă adezivă pentru a ne asigura că piesele nu se vor desface în interior. Pentru a atașa cubesatul la orbitator am folosit șiruri, benzi de cauciuc și o cravată cu fermoar. Benzile de cauciuc trebuie să fie înfășurate în jurul cubesat ca și cum panglica înfășurată în jurul unui cadou. Șirul este apoi legat de centrul benzii de cauciuc de pe capac. Apoi șirul este buclat printr-o cravată cu fermoar care este apoi agățată de orbiter.

Pasul 3: Construiți Arduino

Scopul nostru pentru acest CubeSat, așa cum am spus mai devreme, a fost de a determina accelerația datorată gravitației pe Marte cu un accelerometru. Accelerometrele sunt circuite integrate sau module utilizate pentru a măsura accelerația unui obiect de care sunt atașate. În acest proiect am învățat elementele de bază ale codării și cablării. Am folosit un mpu 6050 care este folosit ca dispozitiv electromecanic care va măsura forțele de accelerație. Prin detectarea cantității de accelerație dinamică, puteți analiza modul în care dispozitivul se mișcă pe axa X, Y și Z. Cu alte cuvinte, puteți afla dacă se deplasează în sus și în jos sau de la o parte la alta; un accelerometru și un anumit cod vă pot oferi cu ușurință datele pentru a determina acele informații. Cu cât senzorul este mai sensibil, cu atât datele vor fi mai precise și detaliate. Aceasta înseamnă că pentru o anumită modificare a accelerației, va exista o schimbare mai mare a semnalului.

A trebuit să conectez arduino-ul, care era deja conectat la accelerometru, la suportul cardului SD, care ar stoca datele primite în timpul testului de zbor, astfel încât să le putem încărca pe un computer. În acest fel putem vizualiza măsurătorile axelor X, Y și Z pentru a vedea unde se afla cubul în aer. Puteți vedea în imaginile atașate cum să conectați arduino la accelerometru și panou.

Pasul 4: Teste de zbor și vibrații (Alex)

Pentru a asigura durabilitatea cubului, a trebuit să-l facem printr-o serie de teste, care să simuleze mediul prin care ar fi trecut, în spațiu.. A trebuit să strângem arduino-ul la un dispozitiv numit orbiter și să simulăm traseul său de zbor în jurul planetei roșii. Am încercat mai multe metode de atașare a cubului sat, dar în cele din urmă am reușit să ne așezăm pe o bandă de cauciuc dublă care a fost înfășurată în jurul cubului sat. Un șir a fost apoi atașat la benzile de cauciuc.

Testul de zbor nu a fost imediat un succes, deoarece la prima noastră încercare, o parte din bandă a început să se desprindă. Am schimbat apoi proiectele la opțiunea de bandă de cauciuc menționată în paragraful anterior. Deși la cea de-a doua încercare, am reușit ca puiul să zboare la viteza necesară, timp de 30 de secunde, fără să apară deloc probleme.

Următorul test a fost testul vibrațiilor, care ar simula în mod vag cubul călătorit prin atmosfera unei planete. A trebuit să punem cubul așezat pe masa de vibrații și să creștem puterea într-un anumit grad. Cubul a trebuit să rămână în tact timp de cel puțin 30 de secunde la acest nivel de putere. Din fericire pentru noi, am reușit să trecem toate aspectele testului la prima noastră încercare. Acum nu a mai rămas decât culegerea finală de date și teste.

Pasul 5: Interpretarea datelor

Cu datele obținute după efectuarea testului final, puteți vedea unde a călătorit cubul pe axa X, Y și Z și puteți determina accelerația împărțind deplasarea la timp. Acest lucru vă oferă viteza medie. Acum, atâta timp cât obiectul se accelerează uniform, trebuie doar să multiplicați viteza medie cu 2 pentru a obține viteza finală. Pentru a găsi accelerația, luați viteza finală și o împărțiți la timp.

Pasul 6: Concluzie

Scopul final al proiectului nostru a fost de a determina accelerația gravitației în jurul lui Marte. Prin datele colectate folosind Arduino, se poate determina că accelerația gravitațională în timp ce orbitează Marte rămâne constantă. În plus, în timp ce călătorim în jurul lui Marte, direcția orbitei se schimbă constant.

În general, cele mai mari oferte ale echipei noastre au fost creșterea fluenței noastre în citirea și scrierea codului, înțelegerea noii tehnologii de vârf în explorarea spațiului și familiarizarea cu funcționarea interioară și numeroasele utilizări ale unui Arduino.

În al doilea rând, pe tot parcursul proiectului, echipa noastră a învățat nu numai conceptele de fizică și fizică menționate mai sus, dar am învățat și abilități de gestionare a proiectelor. Unele dintre aceste abilități includ respectarea termenelor limită, ajustarea pentru supravegherea proiectului și probleme neprevăzute și organizarea de întâlniri zilnice stand-up pentru a oferi responsabilității grupului nostru și, la rândul său, pentru a ține pe toată lumea pe drumul cel bun pentru a ne atinge obiectivele.

În concluzie, echipa noastră a îndeplinit toate cerințele de testare și date, precum și a învățat abilități inestimabile de fizică și management al echipei pe care le putem duce în eforturile viitoare în școală și în orice profesie orientată spre munca în grup.