Cubesat Na May Air Quality Sensor at Arduino: 4 na Hakbang

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

Mga tagalikha ng CubeSat: Reghan, Logan, Kate, at Joan

Panimula

Naisip mo ba kung paano lumikha ng isang orbiter ng Mars upang mangolekta ng data tungkol sa kapaligiran at kalidad ng hangin ng Mars? Sa buong taong ito sa aming klase sa pisika, natutunan namin kung paano i-program ang Arduinos upang makolekta ang data sa Mars. Sinimulan namin ang taon ng pag-aaral tungkol sa kung paano makalabas sa aptomosfer ng daigdig at dahan-dahang umusad sa pagdidisenyo at pagbuo ng CubeSats na maaaring umikot sa paligid ng Mars at mangolekta ng data tungkol sa ibabaw ng Mars at kapaligiran nito.

Hakbang 1: Kailangan ng Mga Materyales

• MQ 9 Gas Sensor
• Mga bahagi ng metal na robot
• Arduino
• board ng tinapay
• mga turnilyo at mani

Hakbang 2: Mga Tool at Kaligtasan

• Dremel
• Bolt cutter
• Mga Plier
• Wheeler ng gulong
• Gilingan
• Hacksaw
• Papel na buhangin
• Tape at string upang ma-secure ang sensor, Arduino, atbp sa CubeSat (kung kinakailangan)
• Mga salaming pang-kaligtasan
• Guwantes

Hakbang 3: Paano Bumuo ng Cubesat & Wire Arduino

Fritzing Diagrams sa Wire Arduino at Sensor

Ang MQ-9 ay isang semiconductor para sa CO / Masusunog na gas.

Mga Paghihigpit sa Cubesat:

1. 10x10x10
2. Hindi timbangin higit sa 1.3 kg (mga 3 lbs.)

Paano Bumuo ng isang Cubesat:

Pag-iingat: Upang maputol ang metal gumamit ng isang band saw o isang hack saw, at magsuot ng mga salaming de kolor at guwantes.

1. Gupitin ang 2 sheet ng metal sa isang 10x10 cm square o kung wala kang tamang sukat ng metal ikonekta ang 2 piraso ng metal gamit ang isang plastic konektor at ilang mga turnilyo at mani.

2. Gupitin ang 4 na piraso ng 10 cm taas na sulok ng metal. Ito ang magiging sulok ng Cubesat.

3. Gupitin ang 8 piraso ng 10 mahabang patag na makitid na stick ng metal.

4. Magsimula sa pamamagitan ng pagkonekta sa mga piraso ng sulok sa isa sa mga patag na 10x10cm na parisukat na pinutol sa hakbang na 1. Harapin ang mga tornilyo sa labas ng Cubesat.

5. Magdagdag ng 4 na pahalang na mga suporta (mahabang patag na stick) sa mga piraso ng sulok, ang mga ito ay dapat na umakyat sa kalahati ng mga piraso ng sulok. Dapat mayroong apat sa mga ito, isa sa bawat panig.

6. Magdagdag ng 4 na mga patayong suporta (mahabang patag na stick), magkokonekta ito sa mga pahalang na suporta sa gitna.

7. Gumamit ng mainit na pandikit upang ikonekta ang mga patayong suporta sa base, kung saan nakakonekta ang mga bahagi ng sulok.

8. Ilagay ang iba pang 10x10 cm parisukat sa itaas, ilakip ito sa 4 na mga tornilyo (isa sa bawat sulok). Huwag mag-attach hanggang ang arduino at sensor ay nasa CubeSat.

Code para sa sensor ng MQ-9:

#include // (Serial Peripheral Interface na nakikipag-usap sa mga aparato sa maikling distansya)

#include // (nagpapadala at nagkokonekta ng data sa sd card)

#include // (gumagamit ng mga wire upang kumonekta at ilipat ang data at impormasyon)

float sensorVoltage; // (basahin ang boltahe ng sensor)

float sensorValue; // (i-print ang nabasa na halaga ng sensor)

Data ng File; // (variable para sa pagsusulat sa file)

// end pre setup

void setup () // (ang mga aksyon ay isinasagawa sa pag-setup ngunit walang impormasyon / data ang naitala) //

{

pinMode (10, OUTPUT); // dapat itakda ang pin 10 sa output kahit na hindi ginamit

SD.begin (4); // nagsisimula sd card na ang CS ay nakatakda sa pin 4

Serial.begin (9600);

sensorValue = analogRead (A0); // (analog pin na naka-set sa zero)

sensorVoltage = sensorValue / 1024 * 5.0;

}

void loop () // (run loop ulit at huwag magtala ng impormasyon / data)

{

Data = SD.open ("Log.txt", FILE_WRITE); // bubukas ang file na tinawag na "Mag-log"

kung magpapahinga lamang ang (Data) {// kung matagumpay na nalikha ang file

Serial.print ("boltahe ng sensor ="); // (print / record sensor volatage)

Serial.print (sensorVoltage);

Serial.println ("V"); // (print data sa mga volatage)

Data.println (sensorVoltage);

Data.close ();

pagkaantala (1000); // (antala ng 1000 milliseconds pagkatapos ay i-restart ang koleksyon ng data)

}

}

Hakbang 4: Natutuhan ang Mga Resulta at Aralin

Mga Resulta:

Physics Pinalawak namin ang aming kaalaman sa mga batas ni Newton, partikular ang kanyang unang batas. Nakasaad sa batas na ito na ang isang bagay na gumagalaw ay mananatiling gumalaw, maliban kung kumilos ng isang puwersang panlabas. Nalalapat ang parehong konsepto para sa mga bagay na nagpapahinga. Kapag ang aming CubeSat ay umiikot, ito ay nasa patuloy na bilis.. kaya sa paggalaw. Kung masira ang string, ang aming CubeSat ay maaaring lumipad sa isang tuwid na linya sa tukoy na punto ng orbit nito kung saan ito nag-snap.

Dami Nang nagsimula ang orbit, nakakuha kami ng 4.28 nang ilang sandali, pagkatapos ay nagbago ito sa 3.90. Tinutukoy nito ang boltahe

Qualitative Ang aming CubeSat ay nag-orbit sa Mars, at nakolekta ang data sa himpapawid. Gumamit kami ng propane (C3H8) upang idagdag sa kapaligiran para makita ng aming MQ-9 sensor at sukatin ang pagkakaiba. Ang flight test ay naging maayos dahil sa pagkahuli ng orbit ng mars. Ang CubeSat ay lumipad sa isang pabilog na paggalaw, na ang censor ay nakatutok papasok sa mars.

Mga aral na natutunan:

Ang pinakamalaking aral na natutunan sa buong proyektong ito ay upang magtiyaga sa pamamagitan ng aming mga pakikibaka. Ang pinakamahirap na bahagi ng proyektong ito ay malamang na malaman kung paano mag-setup at mag-code para sa SD card upang makolekta ang aming data. Nagbigay ito sa amin ng maraming problema dahil ito ay isang mahabang proseso ng trial-and-error, na medyo nakakabigo, ngunit kalaunan ay nalaman namin ito.

Nalaman namin kung paano maging malikhain at gumamit ng mga tool upang lumikha ng isang 10x10x10 CubeSat na makakatulong sa pagsukat ng polusyon sa hangin gamit ang MQ-9 gas sensor. Gumamit kami ng mga tool sa kuryente tulad ng isang Dremel, bolt cutter, big wheel grinder, at hacksaw upang i-cut ang aming metal sa tamang sukat. Natutunan din namin kung paano planuhin nang tama ang aming disenyo mula sa mga ideya sa aming ulo hanggang sa papel, at pagkatapos ay isagawa ang plano. Hindi perpekto syempre, ngunit ang pagpaplano ay nakatulong sa amin na manatili sa track.

Ang isa pang kasanayan na natutunan namin ay kung paano i-code ang MQ-9 sensor sa Arduinos. Ginamit namin ang MQ-9 gas sensor dahil ang aming pangunahing layunin ay gumawa ng isang CubeSat na masusukat ang kalidad ng hangin sa kapaligiran ni Mar.