CubeSat აქსელერომეტრის გაკვეთილი: 6 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

Cubesat არის მინიატურული სატელიტის ტიპი კოსმოსური კვლევისათვის, რომელიც შედგება 10x10x10 სმ კუბური ერთეულის მრავალჯერადი მასისაგან და მასით არაუმეტეს 1,33 კილოგრამი ერთეულზე. კუბურ კვანძებს შეუძლიათ თანამგზავრების დიდი რაოდენობის გაგზავნა კოსმოსში და მფლობელს აძლევს სრულ კონტროლს მანქანაზე, არ აქვს მნიშვნელობა სად არიან ისინი დედამიწაზე. კუბურები ასევე უფრო ხელმისაწვდომია, ვიდრე ნებისმიერი სხვა მიმდინარე პროტოტიპი. საბოლოო ჯამში, კუბურები ხელს უწყობს კოსმოსში ჩაძირვას და ავრცელებს ცოდნას იმის შესახებ, თუ როგორ გამოიყურება ჩვენი პლანეტა და სამყარო.

Arduino არის პლატფორმა ან ერთგვარი კომპიუტერი, რომელიც გამოიყენება ელექტრონიკის პროექტების შესაქმნელად. Arduino შედგება პროგრამირებადი მიკროსქემისგან და პროგრამული უზრუნველყოფის ნაწილისგან, რომელიც მუშაობს თქვენს კომპიუტერზე და გამოიყენება კომპიუტერის კოდის დაფაზე დასაწერად და ასატვირთად.

ამ პროექტისთვის, ჩვენს გუნდს საშუალება მიეცათ აერჩიათ ნებისმიერი სენსორი, რომელიც გვსურს მარსის შემადგენლობის რაიმე ასპექტის გამოვლენა. ჩვენ გადავწყვიტეთ წასვლა ამაჩქარებლით, ან ელექტრომექანიკური მოწყობილობით, რომელიც გამოიყენება აჩქარების ძალების გასაზომად.

იმისათვის, რომ ყველა ეს მოწყობილობა ერთად მუშაობდეს, ჩვენ უნდა დავამატოთ ამაჩქარებელი არდუინოს პურის დაფაზე და დავამატოთ ორივე კუბიკის შიგნით და დარწმუნებული უნდა ვიყოთ, რომ გაუძლო ფრენის სიმულაციას და შერყევის გამოცდას. ეს ინსტრუქცია მოიცავს იმას, თუ როგორ მივაღწიეთ ამას და მონაცემებს, რომლებიც ჩვენ შევიკრიბეთ არდუინოდან.

ნაბიჯი 1: დასახეთ მიზნები (ალექსი)

ჩვენი მთავარი მიზანი ამ პროექტისთვის იყო გამოვიყენოთ ამაჩქარებელი (არ ინერვიულოთ ჩვენ განვმარტავთ რა არის ეს) CubeSat– ში მოთავსებული, რათა გავზომოთ აჩქარება მარსზე სიმძიმის გამო. ჩვენ უნდა ავაშენოთ CubeSat და შევამოწმოთ მისი გამძლეობა სხვადასხვა გზით. მიზნის დასახვისა და დაგეგმვის ყველაზე რთული ნაწილი იყო იმის გაცნობიერება, თუ როგორ უნდა შეიცავდეს არდუინოს და ამაჩქარებელს CubeSat– ში, უსაფრთხო გზით. ამისათვის ჩვენ უნდა მივიღოთ კარგი CubeSat დიზაინი, დავრწმუნდეთ, რომ ეს იყო 10x10x10 სმ და დარწმუნდით, რომ ის იწონიდა 1.3 კილოგრამზე ნაკლებს.

ჩვენ დავადგინეთ, რომ Legos, ფაქტობრივად, გამძლე იქნებოდა და ასევე ადვილი ასაშენებელი. ლეგოები ასევე იყო ის, რაც ვიღაცას შეეძლო ჰქონოდა, ვიდრე ჩვენ ვხარჯავდით ფულს რაიმე სამშენებლო მასალაზე. საბედნიეროდ, დიზაინის შემუშავების პროცესს დიდი დრო არ დასჭირვებია, როგორც ამას შემდეგ ნაბიჯში ნახავთ.

ნაბიჯი 2: დიზაინი Cubesat

ამ სპეციფიკური კუბებისათვის ჩვენ გამოვიყენეთ ლეგოები მათი სიმარტივის შესაქმნელად, მიმაგრებისა და გამძლეობისთვის. კუბური უნდა იყოს 10x10x10 სმ და იწონიდეს 1.33 კგ -ზე ნაკლებს 1 კგ -ზე. ლეგოები ამარტივებს ზუსტ 10x10x10 სმ -ს, ხოლო კუბის კეფის იატაკზე და სახურავზე ორი ლეგოს ბაზის გამოყენებისას. შეიძლება დაგჭირდეთ ლეგოს ბაზების დანახვა, რომ მიიღოთ ზუსტად ისე, როგორც თქვენ გსურთ. კუბიკის შიგნით თქვენ გექნებათ თქვენი არდუინო, პურის დაფა, ბატარეა და SD ბარათის დამჭერი კედლებზე მიმაგრებული ნებისმიერი წებოს გამოყენებით. ჩვენ გამოვიყენეთ წებოვანი ლენტი იმის უზრუნველსაყოფად, რომ შიგნით არცერთი ნაწილი არ გახდება ფხვიერი. ორბიტაზე კუბიკის დასამაგრებლად ჩვენ გამოვიყენეთ სტრიქონი, რეზინის ზოლები და zip ჰალსტუხი. რეზინის ზოლები უნდა იყოს შემოხვეული კუბურზე, თითქოს ლენტი შემოხვეული იყოს საჩუქრის გარშემო. შემდეგ სტრიქონი მიბმულია რეზინის ლენტის ცენტრში სახურავზე. შემდეგ სტრიქონი იკეტება zip ჰალსტუხით, რომელიც შემდეგ მიმაგრებულია ორბიტაზე.

ნაბიჯი 3: შექმენით Arduino

ჩვენი მიზანი ამ CubeSat– ისთვის, როგორც უკვე ითქვა, იყო მარსზე მიზიდულობის გამო აჩქარების დადგენა ამაჩქარებლით. აქსელერომეტრები არის ინტეგრირებული სქემები ან მოდულები, რომლებიც გამოიყენება იმ ობიექტის აჩქარების გასაზომად, რომელზედაც ისინი მიმაგრებულია. ამ პროექტში ვისწავლე კოდირებისა და გაყვანილობის საფუძვლები. მე გამოვიყენე mpu 6050, რომელიც გამოიყენება როგორც ელექტრომექანიკური მოწყობილობა, რომელიც გაზომავს აჩქარების ძალებს. დინამიური აჩქარების რაოდენობის შეგრძნებით თქვენ შეგიძლიათ გააანალიზოთ როგორ მოძრაობს მოწყობილობა X, Y და Z ღერძზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თქვენ შეგიძლიათ გითხრათ, მოძრაობს თუ არა ზემოთ ან ქვევით, თუ გვერდიდან გვერდზე; აქსელერომეტრი და ზოგიერთი კოდი ადვილად მოგაწვდით მონაცემებს ამ ინფორმაციის დასადგენად. რაც უფრო მგრძნობიარეა სენსორი, მით უფრო ზუსტი და დეტალური იქნება მონაცემები. ეს ნიშნავს, რომ აჩქარების მოცემული ცვლილებისთვის იქნება სიგნალის უფრო დიდი ცვლილება.

არდუინო, რომელიც უკვე ამაჩქარებელზე იყო მიერთებული, უნდა მიმეერთებინა SD ბარათის მფლობელზე, რომელიც ინახავდა ფრენის გამოცდისას მიღებულ მონაცემებს, რათა შემდეგ ჩვენ გადმოგვეცა კომპიუტერში. ამ გზით ჩვენ შეგვიძლია დავინახოთ X, Y და Z ღერძების გაზომვები, რომ დავინახოთ სად იყო კუბურები ჰაერში. თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ თანდართულ სურათებში, თუ როგორ უნდა დააკავშიროთ არდუინო ამაჩქარებელს და დაფაზე.

ნაბიჯი 4: ფრენის და ვიბრაციის ტესტები (ალექსი)

იმისათვის, რომ უზრუნველყოთ კუბის გამძლეობა, ჩვენ უნდა ჩავატაროთ მთელი რიგი ტესტები, რომლებიც მოახდენენ გარემოს სიმულაციას, რომლის გავლაც შესაძლებელი იქნება კოსმოსში. რა არდუინო უნდა შევაერთოთ მოწყობილობაზე, რომელსაც ორბიტა ჰქვია და გავაფორმოთ მისი ფრენის გზა წითელი პლანეტის გარშემო. ჩვენ შევეცადეთ კუბის სავარძლის მიმაგრების მრავალი მეთოდი, მაგრამ საბოლოოდ ჩვენ შევძელით ორმაგი რეზინის ლენტზე ჩამოსხმა, რომელიც კუბიკზე იყო გახვეული. შემდეგ რეზინის ზოლებზე იყო მიმაგრებული სიმებიანი.

ფრენის გამოცდა არ იყო მაშინვე წარმატებული, რადგან ჩვენს პირველ ცდაზე, ფირის ნაწილის ამოღება დაიწყო. შემდეგ ჩვენ გადავიტანეთ დიზაინი წინა პარაგრაფში ნახსენები რეზინის ზოლის ვარიანტზე. მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენი მეორე მცდელობისას, ჩვენ შევძელით, რომ ბელი იჯდეს საჭირო სიჩქარით, 30 წამის განმავლობაში, ყოველგვარი პრობლემის გარეშე.

მომდევნო გამოცდა იყო ვიბრაციის ტესტი, რომელიც თავისუფლად მოახდენს სიმულაციას კუბიკზე, რომელიც მოგზაურობს პლანეტის ატმოსფეროში. ჩვენ მოგვიწია ვიბრაციის მაგიდაზე კუბის დადება და ძალაუფლების ამაღლება გარკვეულწილად. ამის შემდეგ კუბი იჯდა მინიმუმ 30 წამის განმავლობაში ამ სიმძლავრის დონეზე. საბედნიეროდ ჩვენთვის, ჩვენ შევძელით გამოცდის ყველა ასპექტის ჩაბარება ჩვენს პირველ ცდაზე. ახლა დარჩა საბოლოო მონაცემების შეგროვება და ტესტები.

ნაბიჯი 5: მონაცემების ინტერპრეტაცია

იმ მონაცემებით, რაც ჩვენ მივიღეთ საბოლოო გამოცდის დასრულების შემდეგ, თქვენ ხედავთ, სად გადიოდა კუბი X, Y და Z ღერძებზე და ადგენთ აჩქარებას თქვენი გადაადგილების დროზე გაყოფით. ეს გაძლევთ საშუალო სიჩქარეს. ახლა, სანამ ობიექტი ერთგვაროვნად აჩქარდება, თქვენ უბრალოდ უნდა გაამრავლოთ საშუალო სიჩქარე 2 -ით, რომ მიიღოთ საბოლოო სიჩქარე. აჩქარების საპოვნელად აიღეთ საბოლოო სიჩქარე და გაყავით დროზე.

ნაბიჯი 6: დასკვნა

ჩვენი პროექტის საბოლოო მიზანი იყო მარსის გარშემო გრავიტაციის აჩქარების განსაზღვრა. არდუინოს გამოყენებით შეგროვებული მონაცემების საშუალებით შეიძლება დადგინდეს, რომ გრავიტაციული აჩქარება მარსის ორბიტაზე უცვლელი რჩება. გარდა ამისა, მარსის გარშემო მოგზაურობისას, ორბიტის მიმართულება მუდმივად იცვლება.

საერთო ჯამში, ჩვენი გუნდის ყველაზე მნიშვნელოვანი მიღწევები იყო ჩვენი ცოდნის წერისა და წერის თავისუფლების განვითარება, ახალი ტექნოლოგიის გაცნობიერება კოსმოსის კვლევის ზღვარზე და ჩვენი შიდა მუშაობის და არდუინოს მრავალი გამოყენების ცოდნა.

მეორეც, მთელი პროექტის განმავლობაში, ჩვენმა გუნდმა არა მხოლოდ ისწავლა აღნიშნული ტექნოლოგიისა და ფიზიკის ცნებები, არამედ ჩვენ ვისწავლეთ პროექტის მართვის უნარ -ჩვევები. ამ უნარ -ჩვევები მოიცავს ვადების დაცვას, დიზაინის ზედამხედველობასა და გაუთვალისწინებელ პრობლემებზე მორგებას და ყოველდღიური შეხვედრების ჩატარებას ჩვენი ჯგუფის ანგარიშვალდებულების მისაცემად და, თავის მხრივ, ყველას მიზნის მისაღწევად.

დასასრულს, ჩვენმა გუნდმა შეასრულა ტესტირებისა და მონაცემების ყველა მოთხოვნა, ასევე შეისწავლა ფასდაუდებელი ფიზიკა და გუნდის მენეჯმენტის უნარ-ჩვევები, რომელიც ჩვენ შეგვიძლია განვახორციელოთ მომავალში სკოლაში და ჯგუფურ სამუშაოზე ორიენტირებულ ნებისმიერ პროფესიაში.