Tutorial ng CubeSat Accelerometer: 6 na Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Ang isang cubesat ay isang uri ng miniaturized satellite para sa space research na binubuo ng mga multiply ng 10x10x10 cm cubic unit at isang masa na hindi hihigit sa 1.33 kilograms bawat yunit. Pinahihintulutan ng mga cubesat ang isang malaking dami ng mga satellite na maipadala sa kalawakan at payagan ang may-ari na kumpletong kontrolin ang makina kahit nasaan man sila. Ang mga cubesats ay mas abot-kayang kaysa sa anumang iba pang mga kasalukuyang prototype. Sa huli, pinadali ng mga cubesat ang paglulubog sa kalawakan at pagkalat ng kaalaman sa kung ano ang hitsura ng ating planeta at uniberso.

Ang Arduino ay isang platform, o iba't ibang computer, na ginagamit para sa pagbuo ng mga proyekto sa electronics. Ang isang Arduino ay binubuo ng parehong isang programmable circuit board at isang piraso ng software, na tumatakbo sa iyong computer, na ginagamit upang magsulat at mag-upload ng computer code sa board.

Para sa proyektong ito, pinayagan ang aming koponan na pumili ng anumang sensor na nais naming tuklasin ang anumang tiyak na aspeto ng pampaganda ng Mars. Napagpasyahan naming pumunta kasama ang isang accelerometer, o isang electromekanikal na aparato na ginagamit upang sukatin ang mga puwersa ng pagpabilis.

Upang magawa ang lahat ng mga aparatong ito na magkakasama, kinailangan naming ikabit ang accelerometer sa breadboard ng Arduino, at ilakip ang pareho sa loob ng cubesat, at tiyaking nakatiis ito ng isang simulate ng flight at isang shake test. Saklaw ng itinuturo na ito kung paano namin nagawa ito at ang data na aming nakolekta mula sa Arduino.

Hakbang 1: Itaguyod ang Mga Layunin (Alex)

Ang aming pangunahing layunin para sa proyektong ito, ay ang gumamit ng isang accelerometer (huwag mag-alala ipaliwanag namin kung ano ito mamaya) na inilagay sa loob ng isang CubeSat, upang masukat ang pagpabilis dahil sa gravity sa Mars. Kami ay upang bumuo ng isang CubeSat, at subukan ito tibay sa iba't ibang mga paraan. Ang pinakamahirap na bahagi ng setting ng layunin at pagpaplano, ay napagtatanto kung paano maglaman ng Arduino at ang accelerometer sa loob ng CubeSat, sa isang ligtas na paraan. Upang magawa ito, kailangan naming makabuo ng isang mahusay na disenyo ng CubeSat, tiyakin na ito ay 10x10x10cm, at tiyakin na ang timbang ay mas mababa sa 1.3 kilo.

Natukoy namin na ang Legos, sa katunayan ay patunayan ang matibay, at madaling magtayo din. Ang Legos ay isang bagay na maaaring mayroon ang isang tao, kaysa sa amin na gumastos ng pera sa anumang mga materyales sa gusali. Sa kasamaang palad, ang proseso ng pag-isip ng isang disenyo ay hindi nagtagal, tulad ng makikita mo sa susunod na hakbang.

Hakbang 2: Disenyo Cubesat

Para sa tukoy na cubesat na ito, gumamit kami ng mga legos para sa kanilang kadaliang bumuo, magkabit, at tibay. Ang cube sat ay dapat na 10x10x10 cm at bigat nang mas mababa sa 1.33 kg (3 lbs) bawat U. Ginagawang madali ng Legos na magkaroon ng eksaktong 10x10x10 cm habang gumagamit ng dalawang base ng Lego para sa sahig at talukap ng cubesat. Maaaring kailanganin mong makita ang mga base ng Lego upang makuha ang mga ito nang eksakto kung paano mo nais ang mga ito. Sa loob ng cubesat, magkakaroon ka ng iyong arduino, breadboard, baterya, at may hawak ng SD card na nakakabit sa mga dingding gamit ang anumang malagkit na gusto mo. Gumamit kami ng duct tape upang matiyak na walang mga piraso ang magiging maluwag sa loob. Upang ikabit ang cubesat sa orbiter ginamit namin ang mga string, rubber band, at isang zip tie. Ang mga goma ay dapat na balot sa paligid ng cubesat na para bang ang laso ay nakabalot sa isang kasalukuyan. Pagkatapos ay itali ang tali sa gitna ng goma sa talukap ng mata. Pagkatapos ang string ay looped sa pamamagitan ng isang zip tie na pagkatapos ay naka-hook sa orbiter.

Hakbang 3: Bumuo ng Arduino

Ang aming layunin para sa CubeSat na ito, tulad ng sinabi dati, ay upang matukoy ang bilis dahil sa gravity sa Mars na may isang accelerometer. Ang mga Accelerometro ay isinama na mga circuit o modyul na ginamit upang sukatin ang bilis ng isang bagay kung saan nakakabit ito. Sa proyektong ito natutunan ko ang mga pangunahing kaalaman sa pag-coding at mga kable. Gumamit ako ng mpu 6050 na ginagamit bilang isang electromekanical na aparato na susukat sa mga puwersa ng pagpabilis. Sa pamamagitan ng pagdama ng dami ng pabago-bagong pagpapabilis, maaari mong pag-aralan ang paraan ng paggalaw ng aparato sa X, Y, at Z axis. Sa madaling salita, maaari mong sabihin kung gumagalaw ito pataas at pababa o sa gilid; ang isang accelerometer at ilang code ay madaling bigyan ka ng data upang matukoy ang impormasyong iyon. Ang mas sensitibo sa sensor, mas tumpak at detalyado ang magiging data. Nangangahulugan ito na para sa isang naibigay na pagbabago sa acceleration, magkakaroon ng mas malaking pagbabago sa signal.

Kailangan kong i-wire ang arduino, na naka-wire na sa accelerometer, sa may hawak ng SD card na mag-iimbak ng natanggap na data sa panahon ng flight test upang mai-upload namin ito sa isang computer. Sa ganitong paraan maaari nating tingnan ang mga sukat ng X, Y, at Z axis upang makita kung nasaan ang cubesat sa hangin. Maaari mong tingnan ang mga larawan na nakakabit kung paano i-wire ang arduino sa accelerometer at breadboard.

Hakbang 4: Mga Pagsubok sa Paglipad at Panginginig (Alex)

Upang matiyak ang tibay ng kubo, kailangan nating ilagay ito sa isang serye ng mga pagsubok, na gagaya ng kapaligiran na mailalagay ito, sa kalawakan. Ang unang pagsubok na kinailangan naming ilagay ang kubo ay napatunayan na tinatawag na fly test. Kailangan naming i-string ang arduino sa isang aparato na tinatawag na isang orbiter, at gayahin ang landas ng paglipad sa paligid ng pulang planeta. Sinubukan namin ang maramihang mga pamamaraan ng paglakip sa cube sat, ngunit sa paglaon ay nakapag-ayos kami sa isang dobleng goma na nakabalot sa cube sat. Pagkatapos ay nakakabit ang isang string sa mga goma.

Ang pagsubok sa paglipad ay hindi agad isang tagumpay, tulad ng sa aming unang pagsubok, ang ilan sa mga tape ay nagsimulang lumabas. Pagkatapos ay inilipat namin ang mga disenyo sa pagpipilian ng goma na nabanggit sa nakaraang talata. Bagaman sa aming pangalawang pagtatangka, nagawa naming ang cub cub sat sa kinakailangang bilis, sa loob ng 30 segundo, nang walang anumang mga problema na naganap.

Ang susunod na pagsubok ay ang pagsubok ng panginginig ng boses, na malayang gayahin ang kubo na naupo sa paglalakbay sa kapaligiran ng isang planeta. Kailangan naming ilagay ang cube sa sat ng panginginig ng boses at i-up ang lakas sa isang tiyak na degree. Ang cube ay naupo pagkatapos ay kailangang manatili sa taktika ng hindi bababa sa 30 segundo sa antas ng kuryente na ito. Sa kabutihang palad para sa amin, nakapasa namin ang lahat ng aspeto ng pagsubok sa aming unang pagsubok. Ngayon ang natira lamang ay ang pangwakas na pagkolekta ng data at mga pagsubok.

Hakbang 5: Pagpapakahulugan ng Data

Gamit ang data na nakuha namin matapos ang huling pagsubok, maaari mong makita kung saan naglakbay ang kubo sa axis ng X, Y, at Z at tukuyin ang pagpabilis sa pamamagitan ng paghahati ng iyong pag-aalis ayon sa oras. Binibigyan ka nito ng average na tulin. Ngayon, hangga't ang bagay ay pare-parehong bumibilis, kailangan mo lamang i-multiply ang average na tulin ng 2 upang makuha ang pangwakas na tulin. Upang hanapin ang bilis, kumuha ka ng pangwakas na bilis at hatiin ito ayon sa oras.

Hakbang 6: Konklusyon

Ang pinakahuling layunin ng aming proyekto ay upang matukoy ang bilis ng grabidad sa paligid ng Mars. Sa pamamagitan ng nakolektang data gamit ang Arduino, matutukoy na ang pagbilis ng gravitational habang umiikot sa Mars ay nananatiling pare-pareho. Bilang karagdagan, habang naglalakbay sa paligid ng Mars, ang direksyon ng orbit ay patuloy na nagbabago.

Sa pangkalahatan, ang pinakamalaking takeaway ng aming koponan ay ang aming paglago sa aming pagiging matatas sa pagbabasa at pagsulat ng code, ang aming pag-unawa sa isang bagong teknolohiya sa pagputol ng paggalugad sa kalawakan, at ang aming pamilyar sa panloob na paggana at maraming paggamit ng isang Arduino.

Pangalawa, sa buong proyekto, hindi lamang natutunan ng aming koponan ang nabanggit na teknolohiya at mga konsepto ng pisika, ngunit natutunan din namin ang mga kasanayan sa pamamahala ng proyekto. Ang ilan sa mga kasanayang ito ay nagsasama ng mga deadline ng pagpupulong, pag-aayos para sa mga oversight sa disenyo at mga hindi inaasahang problema, at pagsasagawa ng mga pang-araw-araw na pagpupulong na paninindigan upang maibigay ang pananagutan sa aming pangkat at, sa gayon, panatilihin ang bawat isa sa landas upang matugunan ang aming mga layunin.

Sa konklusyon, natutugunan ng aming koponan ang bawat kinakailangan sa pagsubok at data, pati na rin ang pag-aaral ng napakahalagang pisika at mga kasanayan sa pamamahala ng koponan na maaari naming isagawa sa hinaharap na pagsisikap sa paaralan at sa anumang propesyon na nakatuon sa pangkatang pangkat.