Cubesat mit Luftqualitätssensor und Arduino - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

CubeSat-Schöpfer: Reghan, Logan, Kate und Joan

Einführung

Haben Sie sich jemals gefragt, wie man einen Mars-Orbiter baut, um Daten über die Atmosphäre und Luftqualität des Mars zu sammeln? In diesem Jahr haben wir in unserem Physikunterricht gelernt, wie man Arduinos programmiert, um Daten auf dem Mars sammeln zu können. Wir haben das Jahr damit begonnen, zu lernen, wie man aus der Aptomosphäre der Erde herauskommt und sind langsam dazu übergegangen, CubeSats zu entwerfen und zu bauen, die den Mars umkreisen und Daten über die Marsoberfläche und seine Atmosphäre sammeln können.

Schritt 1: Benötigte Materialien

• MQ 9 Gassensor
• Roboterteile aus Metall
• Arduino
• Brotbrett
• Schrauben & Muttern

Schritt 2: Werkzeuge & Sicherheit

• Dremel
• Bolzenschneider
• Zange
• Radschleifer
• Schleifer
• Säge
• Sandpapier
• Klebeband und Schnur zum Sichern von Sensor, Arduino usw. an CubeSat (falls erforderlich)
• Schutzbrillen
• Handschuhe

Schritt 3: So bauen Sie Cubesat & Wire Arduino

Fritzing-Diagramme zum Verdrahten von Arduino & Sensor

Der MQ-9 ist ein Halbleiter für CO/brennbares Gas.

Cubesat-Einschränkungen:

1. 10x10x10
2. Kann nicht mehr als 1,3 kg wiegen

So bauen Sie einen Cubesat:

VORSICHT: Verwenden Sie zum Schneiden des Metalls eine Bandsäge oder eine Bügelsäge und tragen Sie eine Schutzbrille und Handschuhe.

1. Schneiden Sie 2 Bleche in ein 10x10 cm großes Quadrat oder, wenn Sie nicht die richtige Metallgröße haben, verbinden Sie 2 Metallstücke mit einem Kunststoffverbinder und einigen Schrauben und Muttern.

2. Schneiden Sie 4 Stück 10 cm hohe Eckstücke aus Metall zu. Dies werden die Ecken des Cubesat sein.

3. Schneiden Sie 8 Stücke von 10 langen flachen schmalen Metallstäben ab.

4. Beginnen Sie damit, die Eckstücke mit einem der flachen 10x10cm Quadrate zu verbinden, die in Schritt 1 geschnitten wurden. Lassen Sie die Schrauben zur Außenseite des Cubesat zeigen.

5. Fügen Sie 4 horizontale Stützen (lange flache Stöcke) zu den Eckstücken hinzu, diese sollten ungefähr zur Hälfte auf den Eckstücken reichen. Es sollte vier davon geben, einen auf jeder Seite.

6. Fügen Sie 4 vertikale Stützen (lange flache Stöcke) hinzu, diese werden mit den horizontalen Stützen in der Mitte verbunden.

7. Verwenden Sie Heißkleber, um die vertikalen Stützen mit der Basis zu verbinden, wo die Eckteile verbunden sind.

8. Legen Sie das andere 10x10 cm Quadrat darauf und befestigen Sie dieses mit 4 Schrauben (eine in jeder Ecke). Nicht anbringen, bis sich das Arduino und die Sensoren im CubeSat befinden.

Code für den MQ-9-Sensor:

#include //(Serielle Peripherieschnittstelle, die mit Geräten über kurze Distanzen kommuniziert)

#include // (sendet und verbindet Daten mit der SD-Karte)

#include // (verwendet Drähte, um Daten und Informationen zu verbinden und zu verschieben)

SchwimmersensorSpannung; // (lesen Sie die Sensorspannung)

SchwimmersensorWert; // (den gelesenen Sensorwert ausdrucken)

Dateidaten; // (Variable zum Schreiben in Datei)

// Voreinrichtung beenden

void setup() //(Aktionen werden im Setup ausgeführt, aber es werden keine Informationen/Daten aufgezeichnet)//

{

pinMode (10, AUSGANG); // muss Pin 10 auf Ausgang setzen, auch wenn er nicht verwendet wird

SD.begin(4); // beginnt SD-Karte mit CS auf Pin 4 gesetzt

Serial.begin (9600);

sensorValue = analogRead(A0); // (analoger Pin auf Null gesetzt)

sensorVoltage = sensorValue/1024*5,0;

}

void loop()// (Schleife erneut ausführen und keine Informationen/Daten aufzeichnen)

{

Daten = SD.open("Log.txt", FILE_WRITE); //öffnet eine Datei namens "Log"

if (Data) { // wird nur ruhen, wenn die Datei erfolgreich erstellt wurde

Serial.print ("Sensorspannung = "); // (Sensorspannung drucken/aufzeichnen)

Serial.print (sensorVoltage);

Serial.println("V"); //(Druckdaten in Spannungen)

Data.println (sensorVoltage);

Daten.close();

Verzögerung (1000); // (Verzögerung für 1000 Millisekunden, dann Datenerfassung neu starten)

}

}

Schritt 4: Ergebnisse und gewonnene Erkenntnisse

Ergebnisse:

Physik Wir haben unser Wissen über die Newtonschen Gesetze, insbesondere sein erstes Gesetz, erweitert. Dieses Gesetz besagt, dass ein sich bewegendes Objekt in Bewegung bleibt, es sei denn, es wird von einer äußeren Kraft beeinflusst. Das gleiche Konzept gilt für ruhende Objekte. Als unser CubeSat umkreiste, war er mit konstanter Geschwindigkeit… also in Bewegung. Wenn die Schnur reißen sollte, wäre unser CubeSat an dem Punkt seiner Umlaufbahn, an dem er gerissen ist, in einer geraden Linie geflogen.

Quantitativ Als die Umlaufbahn begann, bekamen wir eine Zeitlang 4,28, dann änderte sie sich auf 3,90. Dies bestimmt die Spannung

Qualitativ Unser CubeSat umkreiste den Mars und sammelte Daten über die Atmosphäre. Wir haben Propan (C3H8) verwendet, um der Atmosphäre für unseren MQ-9-Sensor hinzuzufügen, um den Unterschied zu erkennen und zu messen. Der Flugtest verlief aufgrund der Verzögerung des Mars-Orbiters sehr gut. Der CubeSat flog in einer kreisförmigen Bewegung, wobei der Zensor nach innen auf den Mars gerichtet war.

Gewonnene Erkenntnisse:

Die größte Lektion, die wir während dieses Projekts gelernt haben, war, unsere Kämpfe durchzuhalten. Der schwierigste Teil dieses Projekts war wahrscheinlich herauszufinden, wie man die SD-Karte einrichtet und codiert, um unsere Daten zu sammeln. Es hat uns eine Menge Probleme bereitet, weil es ein langer Trial-and-Error-Prozess war, der ein bisschen frustrierend war, aber schließlich haben wir es herausgefunden.

Wir haben gelernt, kreativ zu sein und Werkzeuge zu verwenden, um einen 10x10x10 CubeSat zu erstellen, der dabei hilft, die Luftverschmutzung mit dem MQ-9-Gassensor zu messen. Wir verwendeten Elektrowerkzeuge wie einen Dremel, Bolzenschneider, Riesenradschleifer und Bügelsäge, um unser Metall auf die richtige Größe zu schneiden. Wir haben auch gelernt, wie wir unser Design von den Ideen in unseren Köpfen bis zum Papier richtig planen und dann den Plan ausführen. Natürlich nicht perfekt, aber die Planung hat uns geholfen, auf Kurs zu bleiben.

Eine weitere Fähigkeit, die wir gelernt haben, war, den MQ-9-Sensor in die Arduinos zu codieren. Wir haben den Gassensor MQ-9 verwendet, weil unser Hauptziel darin bestand, einen CubeSat zu entwickeln, der die Luftqualität in der Maratmosphäre messen kann.