Cubesat med luftkvalitetssensor og Arduino: 4 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

CubeSat -skabere: Reghan, Logan, Kate og Joan

Introduktion

Har du nogensinde spekuleret på, hvordan du opretter en Mars -orbiter for at indsamle data om atmosfæren og luftkvaliteten på Mars? Gennem dette år i vores fysik klasse har vi lært, hvordan man programmerer Arduinos til at kunne indsamle data på Mars. Vi startede året med at lære om, hvordan man kommer ud af jordens aptomosfære og er langsomt gået i gang med at designe og bygge CubeSats, der kunne kredser rundt om Mars og indsamle data om Mars overflade og dens atmosfære.

Trin 1: Nødvendige materialer

• MQ 9 -gassensor
• Metal robot dele
• Arduino
• brødbræt
• skruer og møtrikker

Trin 2: Værktøjer og sikkerhed

• Dremel
• Boltfræser
• Tang
• Hjulsliber
• Kværn
• Hacksav
• Sandpapir
• Tape og snor til sikring af sensor, Arduino osv. Til CubeSat (hvis det er nødvendigt)
• Sikkerhedsbriller
• Handsker

Trin 3: Sådan bygger du Cubesat & Wire Arduino

Fritzing Diagrammer til Wire Arduino & Sensor

MQ-9 er en halvleder til CO/brændbar gas.

Cubesat -begrænsninger:

1. 10x10x10
2. Kan ikke veje mere end 1,3 kg (ca. 3 lbs.)

Sådan bygger du en Cubesat:

FORSIGTIG: Brug en båndsav eller en hackesav til at skære metallet, og brug beskyttelsesbriller og handsker.

1. Skær 2 metalplader i en firkant på 10x10 cm, eller hvis du ikke har den korrekte metalstørrelse, skal du tilslutte 2 stykker metal ved hjælp af et plastikstik og nogle skruer og møtrikker.

2. Skær 4 stykker af 10 cm høje hjørnestykker af metal. Disse vil være hjørnerne af Cubesat.

3. Skær 8 stykker af 10 lange flade smalle stænger af metal.

4. Start med at forbinde hjørnestykkerne til en af de flade 10x10cm firkanter, der blev skåret i trin 1. Hav skruerne vendt ud mod ydersiden af Cubesat.

5. Tilføj 4 vandrette understøtninger (lange flade pinde) til hjørnestykkerne, disse skal gå omtrent halvvejs op på hjørnestykkerne. Der skal være fire af disse, en på hver side.

6. Tilføj 4 lodrette understøtninger (lange flade pinde), disse forbindes til de vandrette understøtninger i midten.

7. Brug varm lim til at forbinde de lodrette understøtninger til basen, hvor hjørnedelene er forbundet.

8. Læg den anden 10x10 cm firkant ovenpå, fastgør den med 4 skruer (en i hvert hjørne). Monter ikke, før arduino og sensorer er i CubeSat.

Kode til MQ-9 sensoren:

#include // (Seriel perifer grænseflade, der kommunikerer med enheder over korte afstande)

#include // (sender og forbinder data til SD -kortet)

#include // (bruger ledninger til at forbinde og flytte data og oplysninger)

float sensorVoltage; // (læs sensorspændingen)

float sensorVærdi; // (udskriv sensorværdien læst)

Fildata; // (variabel til skrivning til fil)

// afslutte pre setup

ugyldig opsætning () // (handlinger udføres i opsætningen, men ingen oplysninger/data genoprettes) //

{

pinMode (10, OUTPUT); // skal indstille pin 10 til output, selvom den ikke bruges

SD. Begyndte (4); // begynder sd -kort med CS indstillet til pin 4

Serial.begin (9600);

sensorValue = analogRead (A0); // (analog pin indstillet til nul)

sensorVoltage = sensorValue/1024*5,0;

}

void loop () // (run loop igen og optag ikke information/data)

{

Data = SD.open ("Log.txt", FILE_WRITE); // åbner fil kaldet "Log"

hvis (Data) {// kun vil hvile, hvis filen blev oprettet

Serial.print ("sensorspænding ="); // (Udskriv/registrer sensor volatage)

Serial.print (sensorVoltage);

Serial.println ("V"); // (udskriv data i volatages)

Data.println (sensorVoltage);

Data.close ();

forsinkelse (1000); // (forsinkelse i 1000 millisekunder og genstart derefter dataindsamlingen)

}

}

Trin 4: Resultater og lektioner lært

Resultater:

Fysik Vi udvidede vores viden om Newtons love, især hans første lov. Denne lov siger, at et objekt i bevægelse vil forblive i bevægelse, medmindre det påvirkes af en ydre kraft. Det samme koncept gælder for objekter i hvile. Da vores CubeSat gik i kredsløb, var den i konstant hastighed.. så i bevægelse. Hvis strengen skulle gå i stykker, ville vores CubeSat være flyvet i en lige linje på det specifikke punkt i sin bane, hvor den knækkede.

Kvantitativ Da kredsløbet startede, fik vi 4,28 for et stykke tid, så ændrede det sig til 3,90. Dette bestemmer spændingen

Kvalitativ Vores CubeSat kredsede om Mars og indsamlede data om atmosfæren. Vi brugte propan (C3H8) til at tilføre atmosfæren til vores MQ-9 sensor til at registrere og måle forskellen. Flyvetesten gik rigtig godt på grund af halten i marsbanen. CubeSat fløj i en cirkulær bevægelse, med censoren peget indad mod mars.

Erfaringer:

Den største lektion i hele dette projekt var at holde ud gennem vores kampe. Den sværeste del af dette projekt var sandsynligvis at finde ud af, hvordan man opsætter og koder SD -kortet til at indsamle vores data. Det gav os mange problemer, fordi det var en lang prøve-og-fejl-proces, som var lidt frustrerende, men til sidst fandt vi ud af det.

Vi lærte at være kreative og bruge værktøjer til at oprette en 10x10x10 CubeSat, der hjælper med at måle luftforurening med MQ-9 gassensoren. Vi brugte elværktøj som en Dremel, boltsaks, stor hjulkværn og hacksav til at skære vores metal til den korrekte størrelse. Vi lærte også, hvordan vi korrekt planlægger vores design fra ideerne i vores hoveder til papiret og derefter udfører planen. Selvfølgelig ikke helt perfekt, men planlægningen hjalp os med at holde os på sporet.

En anden færdighed, vi lærte, var, hvordan man koder MQ-9-sensoren til Arduinos. Vi brugte MQ-9 gassensoren, fordi vores vigtigste mål var at lave en CubeSat, der kunne måle luftkvaliteten i Mar's atmosfære.