Cubesat Dengan Sensor Kualiti Udara dan Arduino: 4 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Pencipta CubeSat: Reghan, Logan, Kate, dan Joan

Pengenalan

Pernahkah anda terfikir bagaimana membuat orbit Mars untuk mengumpulkan data mengenai suasana dan kualiti udara Mars? Sepanjang tahun ini di kelas fizik kami, kami telah belajar bagaimana memprogram Arduino untuk dapat mengumpulkan data di Mars. Kami memulakan tahun dengan belajar bagaimana untuk keluar dari aptomosfer bumi dan perlahan-lahan maju untuk merancang dan membina CubeSats yang dapat mengorbit di sekitar Mars dan mengumpulkan data mengenai permukaan Mars dan atmosfernya.

Langkah 1: Bahan Yang Diperlukan

• Sensor Gas MQ 9
• Bahagian robot logam
• Arduino
• papan roti
• skru & mur

Langkah 2: Alat & Keselamatan

• Dremel
• Pemotong bolt
• Tang
• Penggoda roda
• Pengisar
• Hacksaw
• Kertas pasir
• Pita & tali untuk mengamankan sensor, Arduino, dll ke CubeSat (jika diperlukan)
• Gogal keselamatan
• Sarung tangan

Langkah 3: Cara Membina Cubesat & Wire Arduino

Gambar Fritzing ke Wire Arduino & Sensor

MQ-9 adalah semikonduktor untuk gas CO / mudah terbakar.

Sekatan Cubesat:

1. 10x10x10
2. Tidak boleh berat lebih daripada 1.3 kg (kira-kira 3 lbs.)

Cara Membina Cubesat:

PERHATIAN: Untuk memotong logam gunakan gergaji pita atau gergaji besi, dan pakai kacamata dan sarung tangan.

1. Potong 2 kepingan logam menjadi 10x10 cm persegi atau jika anda tidak mempunyai ukuran logam yang betul sambungkan 2 kepingan logam menggunakan penyambung plastik dan beberapa skru dan mur.

2. Potong 4 keping logam sudut tinggi 10 cm. Ini akan menjadi sudut Cubesat.

3. Potong 8 keping dari 10 batang logam sempit yang panjang.

4. Mulakan dengan menyambungkan kepingan sudut ke salah satu petak rata 10x10cm yang dipotong pada langkah 1. Pusingkan skru ke bahagian luar Cubesat.

5. Tambahkan 4 penyokong mendatar (tongkat rata panjang) ke bahagian sudut, ini hendaklah terletak separuh bahagian atas bahagian sudut. Harus ada empat daripadanya, satu di setiap sisi.

6. Tambahkan 4 sokongan menegak (batang rata panjang), ini akan disambungkan ke sokongan mendatar di bahagian tengah.

7. Gunakan gam panas untuk menyambungkan penyokong menegak ke pangkal, di mana bahagian sudut disambungkan.

8. Letakkan persegi 10x10 cm yang lain di atas, pasangkan ini dengan 4 skru (satu di setiap sudut). Jangan pasangkan sehingga arduino dan sensor berada di CubeSat.

Kod untuk sensor MQ-9:

#include // (Interface Periferal Serial berkomunikasi dengan peranti dalam jarak pendek)

#include // (menghantar dan menghubungkan data ke kad sd)

#include // (menggunakan wayar untuk menghubungkan dan memindahkan data dan maklumat)

sensor apungan Voltan; // (baca voltan sensor)

sensor apunganValue; // (mencetak nilai sensor yang dibaca)

Data Fail; // (pemboleh ubah untuk menulis ke fail)

// tamat persediaan awal

batal persediaan () // (tindakan dilakukan dalam persediaan tetapi tidak ada maklumat / data yang direkodkan) //

{

pinMode (10, OUTPUT); // mesti menetapkan pin 10 ke output walaupun tidak digunakan

SD.begin (4); // memulakan kad sd dengan CS ditetapkan ke pin 4

Serial.begin (9600);

sensorValue = analogRead (A0); // (pin analog ditetapkan ke sifar)

sensorVoltage = sensorValue / 1024 * 5.0;

}

gelung void () // (gelung larian lagi dan jangan merakam maklumat / data)

{

Data = SD.open ("Log.txt", FILE_WRITE); // membuka fail yang dipanggil "Log"

jika (Data) {// hanya akan berehat sekiranya fail berjaya dibuat

Serial.print ("voltan sensor ="); // (voltan sensor cetak / rakam)

Serial.print (sensorVoltage);

Serial.println ("V"); // (mencetak data dalam voltan)

Data.println (sensorVoltage);

Data.tutup ();

kelewatan (1000); // (kelewatan selama 1000 milisaat kemudian mulakan semula pengumpulan data)

}

}

Langkah 4: Hasil & Pelajaran yang Dipelajari

Keputusan:

Fizik Kami memperluas pengetahuan kami mengenai undang-undang Newton, khususnya undang-undang pertamanya. Undang-undang ini menyatakan bahawa objek yang bergerak akan tetap bergerak, kecuali jika dipaksakan oleh kekuatan luar. Konsep yang sama berlaku untuk objek yang sedang berehat. Semasa CubeSat kami mengorbit, ia berada pada kelajuan tetap.. sehingga bergerak. Sekiranya tali itu pecah, CubeSat kami akan terbang dalam garis lurus pada titik tertentu dari orbitnya di mana ia tersentak.

Kuantitatif Ketika orbit bermula, kita mendapat 4.28 untuk sementara waktu, kemudian berubah menjadi 3.90. Ini menentukan voltan

Kualitatif CubeSat kami mengorbit Mars, dan mengumpulkan data mengenai atmosfera. Kami menggunakan propana (C3H8) untuk menambah suasana bagi sensor MQ-9 kami untuk mengesan dan mengukur perbezaannya. Ujian penerbangan berjalan dengan baik kerana ketinggalan orbit mars. CubeSat terbang dalam gerakan melingkar, dengan sensor menunjuk ke arah mars.

Pelajaran yang Dipelajari:

Pelajaran terbesar yang dapat dipelajari sepanjang projek ini adalah bertahan melalui perjuangan kita. Bahagian paling sukar dalam projek ini mungkin adalah mencari cara untuk mengatur dan membuat kod kad SD untuk mengumpulkan data kami. Ini memberi kami banyak masalah kerana proses percubaan dan ralat yang panjang, yang agak mengecewakan, tetapi akhirnya kami mengetahuinya.

Kami belajar bagaimana menjadi kreatif dan menggunakan alat untuk membuat 10x10x10 CubeSat yang akan membantu mengukur pencemaran udara dengan sensor gas MQ-9. Kami menggunakan alat kuasa seperti Dremel, pemotong baut, penggiling roda besar, dan gergaji besi untuk memotong logam kami dengan ukuran yang betul. Kami juga belajar bagaimana merancang rancangan kami dengan betul dari idea-idea yang ada di kepala kami hingga ke kertas, dan kemudian melaksanakan rancangan itu. Tidak semestinya sempurna, tetapi perancangan itu membantu kita terus berada di landasan yang betul.

Kemahiran lain yang kami pelajari adalah bagaimana memasukkan sensor MQ-9 ke Arduinos. Kami menggunakan sensor gas MQ-9 kerana objektif utama kami adalah membuat CubeSat yang dapat mengukur kualiti udara di atmosfer Mar.