CubeSat versnellingsmeter handleiding: 6 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

'N Kubesat is 'n soort geminiaturiseerde satelliet vir ruimte -navorsing wat bestaan uit veelvoude van 10x10x10 cm kubieke eenhede en 'n massa van nie meer as 1,33 kilogram per eenheid nie. Met kubusse kan 'n groot hoeveelheid satelliete na die ruimte gestuur word en die eienaar volledige beheer oor die masjien moontlik maak, ongeag waar hulle op aarde is. Cubesats is ook meer bekostigbaar as enige ander huidige prototipe. Uiteindelik vergemaklik kubusse die onderdompeling in die ruimte en versprei hulle kennis oor hoe ons planeet en heelal daar uitsien.

'N Arduino is 'n platform, of soortgelyke rekenaar, wat gebruik word vir die bou van elektroniese projekte. 'N Arduino bestaan uit 'n programmeerbare printplaat en 'n stuk sagteware wat op u rekenaar werk, wat gebruik word om rekenaarkode na die bord te skryf en op te laai.

Vir hierdie projek is ons span toegelaat om 'n sensor te kies wat ons wou opspoor, 'n sekere aspek van die samestelling van Mars. Ons het besluit om 'n versnellingsmeter of 'n elektromeganiese toestel te gebruik om versnellingskragte te meet.

Om al hierdie toestelle saam te laat werk, moes ons die versnellingsmeter aan die broodbord van die Arduino heg, en beide aan die binnekant van die kubesat bevestig, en seker maak dat dit 'n vlugsimulasie en 'n skudtoets kon weerstaan. Hierdie instruksies sal dek hoe ons dit bereik het en die data wat ons van die Arduino versamel het.

Stap 1: Stel doelwitte vas (Alex)

Ons hoofdoel vir hierdie projek was om 'n versnellingsmeter te gebruik (moenie bekommerd wees nie, ons sal later verduidelik wat dit is) wat binne 'n CubeSat geplaas is, om die versnelling as gevolg van gravitasie op Mars te meet. Ons sou 'n CubeSat bou en die duursaamheid daarvan op verskillende maniere toets. Die moeilikste deel van doelwitstelling en beplanning was om te besef hoe u die Arduino en die versnellingsmeter op 'n veilige manier in die CubeSat kan bevat. Om dit te kon doen, moes ons 'n goeie CubeSat -ontwerp kry, seker maak dat dit 10x10x10cm was en seker maak dat dit minder as 1,3 kilogram weeg.

Ons het vasgestel dat Legos in werklikheid duursaam sou wees, en ook maklik om mee te bou. Legos was ook iets wat iemand reeds kon hê, eerder as om geld aan enige boumateriaal te bestee. Gelukkig het die proses om 'n ontwerp op te stel nie baie lank geneem nie, soos u in die volgende stap sal sien.

Stap 2: Ontwerp Cubesat

Vir hierdie spesifieke kubesat het ons lego's gebruik vir hul gemak om te bou, aan te heg en duursaam te wees. Die kubus moet 10x10x10 cm wees en minder as 1,33 kg (3 lbs) per U weeg. Die Legos maak dit maklik om 'n presiese 10x10x10 cm te hê terwyl twee Lego -voetstukke vir die vloer en deksel van die kubusse gebruik word. Miskien moet u die Lego -basisse afsny om dit presies te kry soos u dit wil hê. Binne -in die kubus sit u arduino, broodbord, battery en SD -kaarthouer vas aan die mure met die gom wat u wil. Ons het kleeflint gebruik om te verseker dat geen stukke binne -in loskom nie. Om die kubesat aan die wentelbaan te heg, het ons tou, rekkies en 'n ritssluiting gebruik. Die rekkies moet om die blokkies gedraai word asof lint om 'n geskenk gedraai is. Die tou word dan aan die middel van die rekkie op die deksel vasgemaak. Dan word die tou deur 'n ritssluiting gebind wat dan aan die wentelbaan gehaak word.

Stap 3: Bou Arduino

Ons doel met hierdie CubeSat, soos voorheen gesê, was om die versnelling as gevolg van swaartekrag op Mars met 'n versnellingsmeter te bepaal. Versnellingsmeters is geïntegreerde stroombane of modules wat gebruik word om die versnelling van 'n voorwerp waaraan dit geheg is, te meet. In hierdie projek het ek die basiese beginsels van kodering en bedrading geleer. Ek het 'n mpu 6050 gebruik wat as 'n elektromeganiese toestel gebruik word om versnellingskragte te meet. Deur die hoeveelheid dinamiese versnelling te bepaal, kan u die manier waarop die toestel op die X-, Y- en Z -as beweeg, ontleed. Met ander woorde, u kan sien of dit op en af beweeg of van kant tot kant; 'n versnellingsmeter en 'n paar kode kan u maklik die data gee om die inligting te bepaal. Hoe meer sensitief die sensor is, hoe akkurater en gedetailleerder sal die data wees. Dit beteken dat daar 'n groter seinverandering sal wees vir 'n gegewe verandering in versnelling.

Ek moes die arduino, wat reeds aan die versnellingsmeter gekoppel was, na die SD -kaarthouer stuur wat die data wat tydens die vlugtoets ontvang is, stoor sodat ons dit na 'n rekenaar kan oplaai. Op hierdie manier kan ons die metings van die X-, Y- en Z -as sien om te sien waar die kubesat in die lug was. U kan op die aangehegte foto's sien hoe u die arduino na die versnellingsmeter en broodbord kan dra.

Stap 4: Vlieg- en vibrasie -toetse (Alex)

Om die duursaamheid van die kubus te verseker, moes ons dit deur 'n reeks toetse doen, wat die omgewing sou simuleer waarin dit in die ruimte sou plaasvind.. Ons moes die arduino opdraai tot 'n toestel wat 'n orbiter genoem word, en sy vliegpad om die rooi planeet simuleer. Ons het verskeie metodes probeer om die kubus vas te maak, maar uiteindelik kon ons 'n dubbele rekkie wat om die kubus gedraai was, vestig. 'N Tou is toe aan die rekkies vasgemaak.

Die vlugtoets was nie onmiddellik 'n sukses nie, want met ons eerste probeerslag het sommige van die band begin loskom. Ons het dan ontwerpe oorgeskakel na die rubberband -opsie wat in die vorige paragraaf genoem is. Alhoewel ons tydens ons tweede poging die welpie 30 sekondes lank op die vereiste snelheid kon laat vlieg, sonder dat daar probleme was.

Die volgende toets was die vibrasietoets, wat die kubus wat deur 'n planeet se atmosfeer beweeg, losweg sou simuleer. Ons moes die kubus op die triltafel sit en die krag tot 'n sekere mate verhoog. Die kubus moes dan ten minste 30 sekondes op hierdie kragvlak in takt bly. Gelukkig kon ons tydens ons eerste probeerslag alle aspekte van die toets slaag. Al wat oorgebly het, was die finale data -insameling en toetse.

Stap 5: Interpretasie van data

Met die data wat ons gekry het nadat ons die finale toets uitgevoer het, kan u sien waar die kubus op die X-, Y- en Z -as beweeg het en die versnelling bepaal deur u verplasing deur die tyd te deel. Dit gee u die gemiddelde snelheid. Nou, solank die voorwerp eenvormig versnel, hoef u slegs die gemiddelde snelheid met 2 te vermenigvuldig om die eindsnelheid te kry. Om die versnelling te vind, neem u die eindsnelheid en deel dit met die tyd.

Stap 6: Gevolgtrekking

Die uiteindelike doel van ons projek was om die versnelling van gravitasie rondom Mars te bepaal. Deur die data wat met behulp van die Arduino versamel is, kan bepaal word dat die gravitasieversnelling terwyl dit om Mars draai, konstant bly. Boonop verander die rigting van die baan voortdurend terwyl u op Mars reis.

Oor die algemeen was ons span se grootste wegneemetes ons groei in ons vlotheid in lees en skryf van kode, ons begrip van 'n nuwe tegnologie op die voorpunt van ruimteverkenning en ons vertroudheid met die innerlike werking en vele gebruike van 'n Arduino.

Tweedens, tydens die projek, het ons span nie net die bogenoemde tegnologie- en fisika -konsepte geleer nie, maar ons het ook vaardighede in projekbestuur aangeleer. Sommige van hierdie vaardighede sluit in die nakoming van sperdatums, aanpassing vir ontwerpoorsigte en onvoorsiene probleme, en daaglikse stand -byeenkomste om ons groep aanspreeklikheid te gee en op sy beurt almal op die regte spoor te hou om ons doelwitte te bereik.

Ten slotte, ons span het voldoen aan elke toets- en datavereiste, sowel as die leer van onskatbare fisika en spanbestuursvaardighede wat ons in die toekoms kan inspan op skool en in enige groepwerkgerigte beroep.