Cubesat cu senzor de calitate a aerului și Arduino: 4 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Creatorii CubeSat: Reghan, Logan, Kate și Joan

Introducere

V-ați întrebat vreodată cum să creați un orbitator pe Marte pentru a colecta date despre atmosferă și calitatea aerului pe Marte? De-a lungul acestui an, la ora noastră de fizică, am învățat cum să programăm Arduinos pentru a putea colecta date pe Marte. Am început anul învățând despre cum să ieșim din aptomosfera pământului și am progresat încet către proiectarea și construirea CubeSats care ar putea orbita în jurul Marte și să colecteze date despre suprafața lui Marte și atmosfera sa.

Pasul 1: Materiale necesare

• Senzor de gaz MQ 9
• Piese robot metalice
• Arduino
• tablă de pâine
• șuruburi și piulițe

Pasul 2: Instrumente și siguranță

• Dremel
• Tăietor de șuruburi
• Cleşte
• Șlefuitor pe roți
• Polizor
• Ferăstrău
• Hârtie de nisip
• Bandă și șir pentru a securiza senzorul, Arduino etc. la CubeSat (dacă este necesar)
• Ochelari de protecție
• Mănuși

Pasul 3: Cum să construiți Cubesat & Wire Arduino

Diagrame Fritzing pentru a conecta Arduino și senzor

MQ-9 este un semiconductor pentru CO / gaz combustibil.

Restricții Cubesat:

1. 10x10x10
2. Nu poate cântări mai mult de 1,3 kg (aproximativ 3 lbs.)

Cum să construiești un Cubesat:

ATENȚIE: Pentru a tăia metalul, utilizați un ferăstrău cu bandă sau un ferăstrău și purtați ochelari și mănuși.

1. Tăiați 2 foi de metal într-un pătrat de 10x10 cm sau dacă nu aveți dimensiunea corectă a metalului conectați 2 bucăți de metal folosind un conector de plastic și câteva șuruburi și piulițe.

2. Tăiați 4 bucăți de colțuri de metal înalte de 10 cm. Acestea vor fi colțurile Cubesat.

3. Tăiați 8 bucăți de 10 bețișoare lungi și lungi de metal.

4. Începeți prin conectarea bucăților de colț la unul dintre pătratele plate de 10x10cm care au fost tăiate la pasul 1. Aveți șuruburile orientate spre exteriorul Cubesat.

5. Adăugați 4 suporturi orizontale (bețe lungi plate) la piesele de colț, acestea ar trebui să meargă la jumătatea drumului pe piesele de colț. Ar trebui să fie patru dintre acestea, câte una pe fiecare parte.

6. Adăugați 4 suporturi verticale (bețe lungi plate), acestea se vor conecta la suporturile orizontale din centru.

7. Folosiți adeziv fierbinte pentru a conecta suporturile verticale la bază, unde sunt conectate părțile de colț.

8. Așezați celălalt pătrat de 10x10 cm deasupra, atașați-l cu 4 șuruburi (unul în fiecare colț). Nu atașați până când arduino și senzorii nu sunt în CubeSat.

Cod pentru senzorul MQ-9:

#include // (Interfață periferică serial care comunică cu dispozitivele pe distanțe scurte)

#include // (trimite și conectează date la cardul SD)

#include // (folosește fire pentru a conecta și muta date și informații)

senzor plutitor Tensiune; // (citiți tensiunea senzorului)

senzor plutitor Valoare; // (tipăriți valoarea senzorului citită)

Date de fișiere; // (variabilă pentru scrierea în fișier)

// încheie preinstalarea

void setup () // (acțiunile sunt efectuate în configurare, dar nu sunt înregistrate informații / date) //

{

pinMode (10, OUTPUT); // trebuie să setați pinul 10 la ieșire chiar dacă nu este utilizat

SD.begin (4); // începe cardul SD cu CS setat la pinul 4

Serial.begin (9600);

sensorValue = analogRead (A0); // (pin analogic setat la zero)

sensorVoltage = sensorValue / 1024 * 5.0;

}

void loop () // (rulați bucla din nou și nu înregistrați informații / date)

{

Date = SD.open ("Log.txt", FILE_WRITE); // deschide fișierul numit „Jurnal”

dacă (Date) {// se va odihni numai dacă fișierul a fost creat cu succes

Serial.print ("senzor tensiune ="); // (tipărirea / înregistrarea volumului senzorului)

Serial.print (sensorVoltage);

Serial.println ("V"); // (tipăriți datele în volataje)

Data.println (sensorVoltage);

Data.close ();

întârziere (1000); // (întârziere de 1000 de milisecunde, apoi reporniți colectarea datelor)

}

}

Pasul 4: Rezultate și lecții învățate

Rezultate:

Fizică Ne-am extins cunoștințele despre legile lui Newton, în special despre prima sa lege. Această lege prevede că un obiect în mișcare va rămâne în mișcare, dacă nu este acționat de o forță exterioară. Același concept se aplică și obiectelor în repaus. Când CubeSat-ul nostru orbita, acesta era la viteză constantă.. deci în mișcare. Dacă șirul s-ar rupe, CubeSat-ul nostru ar fi zburat în linie dreaptă în punctul specific al orbitei sale în care s-a rupt.

Cantitativ Când a început orbita, am obținut 4,28 pentru o vreme, apoi s-a schimbat la 3,90. Aceasta determină tensiunea

Calitativ CubeSat nostru a orbitat pe Marte și a colectat date despre atmosferă. Am folosit propan (C3H8) pentru a adăuga în atmosferă senzorul MQ-9 pentru a detecta și măsura diferența. Testul de zbor a decurs foarte bine datorită întârzierii orbitatorului Marte. CubeSat a zburat printr-o mișcare circulară, cu cenzorul îndreptat spre interior spre Marte.

Lecții învățate:

Cea mai mare lecție învățată de-a lungul acestui proiect a fost să perseverăm în luptele noastre. Cea mai grea parte a acestui proiect a fost probabil să găsim cum să configurăm și să codificăm cardul SD pentru a colecta datele noastre. Ne-a dat o mulțime de probleme, deoarece a fost un proces lung de încercare și eroare, care a fost un pic frustrant, dar în cele din urmă ne-am dat seama.

Am învățat cum să fim creativi și să folosim instrumente pentru a crea un CubeSat de 10x10x10 care va ajuta la măsurarea poluării aerului cu senzorul de gaz MQ-9. Am folosit unelte electrice, cum ar fi un Dremel, un tăietor de șuruburi, un polizor mare de roți și un ferăstrău pentru a tăia metalul la dimensiunea corectă. De asemenea, am învățat cum să ne planificăm corect proiectarea, de la ideile din cap până la hârtie, și apoi să executăm planul. Nu perfect, desigur, dar planificarea ne-a ajutat să rămânem pe drumul cel bun.

O altă abilitate pe care am învățat-o a fost cum să codăm senzorul MQ-9 în Arduinos. Am folosit senzorul de gaz MQ-9 deoarece obiectivul nostru cheie a fost să realizăm un CubeSat care să poată măsura calitatea aerului în atmosfera lui Mar.