Cubesat med luftkvalitetssensor og Arduino: 4 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

CubeSat -skapere: Reghan, Logan, Kate og Joan

Introduksjon

Har du noen gang lurt på hvordan du lager en Mars -bane for å samle data om atmosfæren og luftkvaliteten til Mars? Gjennom dette året i vår fysikk -klasse har vi lært hvordan man programmerer Arduinos for å kunne samle data på Mars. Vi begynte året med å lære om hvordan vi kan komme oss ut av jordens aptomosfære og har sakte kommet videre til å designe og bygge CubeSats som kan gå i bane rundt Mars og samle data om Mars overflate og dens atmosfære.

Trinn 1: Nødvendige materialer

• MQ 9 gassensor
• Metallroboter
• Arduino
• brødbrett
• skruer og muttere

Trinn 2: Verktøy og sikkerhet

• Dremel
• Boltkutter
• Tang
• Hjulsliper
• Kvern
• Hacksag
• Sandpapir
• Tape og streng for å feste sensor, Arduino, etc. til CubeSat (om nødvendig)
• Sikkerhetsbriller
• Hansker

Trinn 3: Hvordan bygge Cubesat & Wire Arduino

Fritzing Diagrams to Wire Arduino & Sensor

MQ-9 er en halvleder for CO/brennbar gass.

Cubesat -begrensninger:

1. 10x10x10
2. Kan ikke veie mer enn 1,3 kg (ca. 3 lbs.)

Slik bygger du en Cubesat:

FORSIKTIG: Bruk en båndsag eller en hacksag for å kutte metallet, og bruk vernebriller og hansker.

1. Skjær 2 metallplater i en firkant på 10x10 cm, eller hvis du ikke har riktig metallstørrelse, koble til 2 metallstykker med en plastkontakt og noen skruer og muttere.

2. Skjær 4 stykker med 10 cm høye hjørnestykker av metall. Dette vil være hjørnene på Cubesat.

3. Skjær 8 stykker med 10 lange flate smale staver av metall.

4. Start med å koble hjørnestykkene til en av de flate 10x10cm rutene som ble kuttet i trinn 1. Ha skruene vendt mot utsiden av Cubesat.

5. Legg 4 horisontale støtter (lange flate pinner) til hjørnestykkene, disse skal gå omtrent halvveis opp på hjørnestykkene. Det skal være fire av disse, en på hver side.

6. Legg til 4 vertikale støtter (lange flate pinner), disse kobles til de horisontale støttene i midten.

7. Bruk varmt lim for å koble de vertikale støttene til basen, der hjørnedelene er forbundet.

8. Legg den andre 10x10 cm firkanten på toppen, fest denne med 4 skruer (en i hvert hjørne). Ikke fest den før arduinoen og sensorene er i CubeSat.

Kode for MQ-9-sensoren:

#include // (Serielt perifert grensesnitt som kommuniserer med enheter over korte avstander)

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

#include // (bruker ledninger for å koble til og flytte data og informasjon)

float sensorVoltage; // (les sensorspenningen)

float sensorValue; // (skriv ut sensorverdien lest)

Fildata; // (variabel for skriving til fil)

// avslutte forhåndsoppsettet

ugyldig oppsett () // (handlinger utføres i oppsettet, men ingen informasjon/data lagres) //

{

pinMode (10, OUTPUT); // må angi pinne 10 for utgang selv om den ikke brukes

SD. Begynte (4); // begynner SD -kortet med CS satt til pin 4

Serial.begin (9600);

sensorValue = analogRead (A0); // (analog pin satt til null)

sensorVoltage = sensorValue/1024*5,0;

}

void loop () // (kjør loop igjen og ikke lagre informasjon/data)

{

Data = SD.open ("Log.txt", FILE_WRITE); // åpner filen som heter "Logg"

hvis (Data) {// bare vil hvile hvis filen er opprettet

Serial.print ("sensorspenning ="); // (volatering av utskrifts-/registreringssensor)

Serial.print (sensorVoltage);

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

Data.println (sensorVoltage);

Data.close ();

forsinkelse (1000); // (forsinkelse i 1000 millisekunder og start deretter datainnsamlingen på nytt)

}

}

Trinn 4: Lærte resultater og leksjoner

Resultater:

Fysikk Vi utvidet vår kunnskap om Newtons lover, spesielt hans første lov. Denne loven sier at et objekt i bevegelse vil forbli i bevegelse, med mindre den blir påvirket av en ekstern kraft. Det samme konseptet gjelder for gjenstander i hvile. Når vår CubeSat gikk i bane, var den i konstant hastighet.. så i bevegelse. Hvis strengen skulle bryte, ville vår CubeSat ha flyget i en rett linje på det bestemte punktet i bane der den knipset.

Kvantitativt Når bane startet, fikk vi 4,28 en stund, så endret den seg til 3,90. Dette bestemmer spenningen

Kvalitativ Our CubeSat kretset rundt Mars og samlet data om atmosfæren. Vi brukte propan (C3H8) for å legge til atmosfæren for vår MQ-9 sensor for å oppdage og måle forskjellen. Flytesten gikk veldig bra på grunn av etterslepet på marsbanen. CubeSat fløy i en sirkulær bevegelse, med sensoren pekt innover mot mars.

Lærte leksjoner:

Den største lærdommen gjennom dette prosjektet var å holde ut gjennom kampene våre. Den vanskeligste delen av dette prosjektet var sannsynligvis å finne ut hvordan du konfigurerer og koder for SD -kortet for å samle inn dataene våre. Det ga oss mye trøbbel fordi det var en lang prøve-og-feil-prosess, som var litt frustrerende, men til slutt fant vi ut av det.

Vi lærte å være kreative og bruke verktøy for å lage en 10x10x10 CubeSat som vil hjelpe til med å måle luftforurensning med MQ-9 gassensoren. Vi brukte elektroverktøy som en Dremel, boltekutter, stor hjulsliper og baufil for å kutte metallet vårt til riktig størrelse. Vi lærte også hvordan vi planlegger designet vårt riktig fra ideene i hodene våre til papiret, og deretter utfører planen. Selvfølgelig ikke helt perfekt, men planleggingen hjalp oss med å holde tritt.

En annen ferdighet vi lærte var hvordan man koder MQ-9-sensoren til Arduinos. Vi brukte MQ-9 gassensoren fordi vårt viktigste mål var å lage en CubeSat som kunne måle luftkvaliteten i Mars atmosfære.