Cubesat z czujnikiem jakości powietrza i Arduino: 4 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Twórcy CubeSata: Reghan, Logan, Kate i Joan

Wstęp

Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak stworzyć orbiter Marsa do zbierania danych o atmosferze i jakości powietrza na Marsie? Przez cały ten rok na naszej lekcji fizyki nauczyliśmy się programować Arduino, aby móc zbierać dane o Marsie. Rozpoczęliśmy rok od nauki o tym, jak wydostać się z ziemskiej aptomosfery i powoli przeszliśmy do projektowania i budowy CubeSatów, które mogłyby krążyć wokół Marsa i gromadzić dane o powierzchni Marsa i jego atmosferze.

Krok 1: Potrzebne materiały

• Czujnik gazu MQ 9
• Metalowe części robota
• Arduino
• deska do chleba
• śruby i nakrętki

Krok 2: Narzędzia i bezpieczeństwo

• Dremel
• Obcinak do śrub
• Szczypce
• Szlifierka kołowa
• Szlifierka
• Brzeszczot
• Papier ścierny
• Taśma i sznurek do zabezpieczenia czujnika, Arduino itp. do CubeSata (w razie potrzeby)
• Okulary ochronne
• Rękawiczki

Krok 3: Jak zbudować Cubesata i okablować Arduino?

Schematy Fritzing do podłączenia Arduino i czujnika

MQ-9 to półprzewodnik do CO/gazu palnego.

Ograniczenia Cubesata:

1. 10x10x10
2. Nie może ważyć więcej niż 1,3 kg (około 3 funty)

Jak zbudować Cubesata:

UWAGA: Do cięcia metalu należy używać piły taśmowej lub piły do metalu oraz nosić okulary i rękawice.

1. Wytnij 2 arkusze metalu na kwadrat o wymiarach 10x10 cm lub jeśli nie masz odpowiedniego rozmiaru metalu, połącz 2 kawałki metalu za pomocą plastikowego łącznika i kilku śrub i nakrętek.

2. Wytnij 4 kawałki metalu o wysokości 10 cm. To będą rogi Cubesata.

3. Wytnij 8 kawałków po 10 długich, płaskich, wąskich patyczków z metalu.

4. Zacznij od połączenia narożników z jednym z płaskich kwadratów 10x10cm, które zostały wycięte w kroku 1. Ustaw śruby skierowane na zewnątrz Cubesata.

5. Dodaj 4 poziome wsporniki (długie płaskie patyczki) do elementów narożnych, powinny one sięgać około połowy wysokości elementów narożnych. Powinny być cztery, po jednym z każdej strony.

6. Dodaj 4 pionowe wsporniki (długie płaskie patyki), które połączą się z poziomymi wspornikami pośrodku.

7. Użyj gorącego kleju, aby połączyć wsporniki pionowe z podstawą, gdzie łączone są części narożne.

8. Umieść drugi kwadrat 10x10 cm na górze, przymocuj go 4 śrubami (po jednym w każdym rogu). Nie podłączaj dopóki arduino i czujniki nie znajdą się w CubeSat.

Kod czujnika MQ-9:

#include //(Szeregowy interfejs peryferyjny komunikujący się z urządzeniami na niewielkie odległości)

#include // (wysyła i łączy dane z kartą SD)

#include // (używa przewodów do łączenia i przenoszenia danych i informacji)

czujnik pływakowyNapięcie; // (odczytaj napięcie czujnika)

czujnik pływakowyWartość; // (wydrukuj odczytaną wartość czujnika)

Dane pliku; // (zmienna do zapisu do pliku)

//zakończ konfigurację wstępną

void setup() //(akcje są wykonywane w konfiguracji, ale żadne informacje/dane nie są zapisywane)//

{

pinMode (10, WYJŚCIE); //należy ustawić pin 10 na wyjście, nawet jeśli nie jest używany

SD.początek(4); //rozpoczyna się karta SD z CS ustawionym na pin 4

Serial.początek(9600);

sensorValue = odczyt analogowy (A0); //(pin analogowy ustawiony na zero)

sensorVoltage = sensorValue/1024*5.0;

}

void loop()// (uruchom ponownie pętlę i nie rejestruj informacji/danych)

{

Dane = SD.open("Dziennik.txt", FILE_WRITE); //otwiera plik o nazwie "Dziennik"

if (Data) { //odpocznie tylko wtedy, gdy plik zostanie pomyślnie utworzony

Serial.print("napięcie czujnika = "); //(drukuj/zapisuj napięcie czujnika)

Serial.print(czujnikNapięcie);

Serial.println(" V"); //(drukuj dane w woltażach)

Data.println(napięcie czujnika);

Data.zamknij();

opóźnienie (1000); // (opóźnienie o 1000 milisekund, a następnie ponowne uruchomienie zbierania danych)

}

}

Krok 4: Wyniki i wyciągnięte wnioski

Wyniki:

Fizyka Poszerzyliśmy naszą wiedzę o prawach Newtona, a konkretnie o jego pierwszym prawie. Prawo to stanowi, że obiekt w ruchu pozostanie w ruchu, o ile nie zadziała na niego siła zewnętrzna. Ta sama koncepcja dotyczy obiektów w spoczynku. Kiedy nasz CubeSat krążył po orbicie, był ze stałą prędkością… więc był w ruchu. Gdyby sznurek się zerwał, nasz CubeSat poleciałby w linii prostej w określonym punkcie swojej orbity, w którym pękł.

Ilościowe Kiedy orbita się rozpoczęła, przez chwilę osiągnęliśmy 4,28, potem zmieniło się na 3,90. To określa napięcie

Jakościowo Nasz CubeSat krążył wokół Marsa i zbierał dane o atmosferze. Użyliśmy propanu (C3H8), aby dodać do atmosfery nasz czujnik MQ-9, aby wykryć i zmierzyć różnicę. Test w locie wypadł naprawdę dobrze ze względu na opóźnienie orbitera marsjańskiego. CubeSat leciał ruchem okrężnym, z cenzorem skierowanym do wewnątrz, w kierunku Marsa.

Zdobyta wiedza:

Największą lekcją wyciągniętą z tego projektu było wytrwanie w naszych zmaganiach. Najtrudniejszą częścią tego projektu było prawdopodobnie wymyślenie, jak skonfigurować i zakodować kartę SD, aby zbierać nasze dane. Sprawiło nam to wiele kłopotów, ponieważ był to długi proces prób i błędów, co było trochę frustrujące, ale w końcu to rozgryźliśmy.

Nauczyliśmy się kreatywności i wykorzystaliśmy narzędzia do stworzenia CubeSata 10x10x10, który pomoże mierzyć zanieczyszczenie powietrza za pomocą czujnika gazu MQ-9. Użyliśmy elektronarzędzi, takich jak Dremel, przecinak do śrub, duża szlifierka tarczowa i piła do metalu, aby przyciąć nasz metal do odpowiedniego rozmiaru. Nauczyliśmy się również, jak poprawnie zaplanować nasz projekt od pomysłów w naszych głowach do papieru, a następnie wykonać plan. Oczywiście nie idealnie, ale planowanie pomogło nam pozostać na dobrej drodze.

Kolejną umiejętnością, której się nauczyliśmy, było zakodowanie czujnika MQ-9 w Arduino. Użyliśmy czujnika gazu MQ-9, ponieważ naszym głównym celem było stworzenie CubeSata, który byłby w stanie mierzyć jakość powietrza w atmosferze Marsa.