Cubesat con sensore di qualità dell'aria e Arduino: 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Creatori di CubeSat: Reghan, Logan, Kate e Joan

introduzione

Ti sei mai chiesto come creare un orbiter marziano per raccogliere dati sull'atmosfera e sulla qualità dell'aria di Marte? Nel corso di quest'anno, nella nostra lezione di fisica, abbiamo imparato a programmare Arduino per poter raccogliere dati su Marte. Abbiamo iniziato l'anno imparando come uscire dall'aptomosfera terrestre e siamo lentamente passati alla progettazione e alla costruzione di CubeSat che potrebbero orbitare attorno a Marte e raccogliere dati sulla superficie di Marte e sulla sua atmosfera.

Passaggio 1: materiali necessari

• Sensore di gas MQ 9
• Parti di robot in metallo
• Arduino
• tagliere di pane
• viti e dadi

Passaggio 2: strumenti e sicurezza

• Dremel
• Tagliabulloni
• Pinze
• Levigatrice a mola
• Macinino
• seghetto
• carta vetrata
• Nastro e corda per fissare sensore, Arduino, ecc. a CubeSat (se necessario)
• Occhiali protettivi
• Guanti

Passaggio 3: come costruire Cubesat e collegare Arduino

Schemi Fritzing per collegare Arduino e sensore

L'MQ-9 è un semiconduttore per CO/gas combustibile.

Restrizioni Cubesat:

1. 10x10x10
2. Non può pesare più di 1,3 kg (circa 3 libbre)

Come costruire un Cubesat:

ATTENZIONE: per tagliare il metallo utilizzare una sega a nastro o un seghetto e indossare occhiali e guanti.

1. Taglia 2 fogli di metallo in un quadrato di 10x10 cm o se non hai la dimensione corretta del metallo collega 2 pezzi di metallo usando un connettore di plastica e alcune viti e dadi.

2. Tagliare 4 pezzi di angoli di metallo alti 10 cm. Questi saranno gli angoli del Cubesat.

3. Taglia 8 pezzi di 10 bastoncini di metallo lunghi e piatti e stretti.

4. Inizia collegando i pezzi angolari a uno dei quadrati piatti 10x10 cm che sono stati tagliati nel passaggio 1. Fai in modo che le viti siano rivolte verso l'esterno del Cubesat.

5. Aggiungi 4 supporti orizzontali (bastoni lunghi e piatti) agli angoli, questi dovrebbero arrivare a circa metà degli angoli. Dovrebbero essercene quattro, uno per lato.

6. Aggiungi 4 supporti verticali (bastoni lunghi e piatti), questi si collegheranno ai supporti orizzontali al centro.

7. Usa la colla a caldo per collegare i supporti verticali alla base, dove sono collegate le parti angolari.

8. Posiziona l'altro quadrato 10x10 cm sopra, fissalo con 4 viti (una in ogni angolo). Non collegare fino a quando l'arduino e i sensori non sono nel CubeSat.

Codice per il sensore MQ-9:

#include //(Interfaccia periferica seriale che comunica con dispositivi su brevi distanze)

#include // (invia e collega i dati alla scheda SD)

#include // (usa i cavi per connettere e spostare dati e informazioni)

sensore galleggianteTensione; // (legge la tensione del sensore)

sensore galleggianteValore; // (stampa il valore del sensore letto)

Dati dell'archivio; // (variabile per la scrittura su file)

//fine pre-installazione

void setup() //(le azioni vengono eseguite nel setup ma non vengono registrate informazioni/dati)//

{

pinMode (10, USCITA); //deve impostare il pin 10 in uscita anche se non utilizzato

SD.begin(4); //inizia la scheda SD con CS impostato sul pin 4

Serial.begin(9600);

valoresensore = analogRead(A0); //(pin analogico impostato a zero)

sensorVoltage = sensorValue/1024*5.0;

}

void loop()// (esegui di nuovo il loop e non registrare informazioni/dati)

{

Dati = SD.open("Log.txt", FILE_WRITE); //apre il file chiamato "Log"

if (Data) { // farà il resto solo se il file è stato creato con successo

Serial.print("tensione sensore = "); //(stampa/registra la tensione del sensore)

Serial.print(sensorVoltage);

Serial.println("V"); //(stampa dati in volatili)

Data.println(sensorVoltage);

Data.close();

ritardo(1000); // (ritarda per 1000 millisecondi quindi riavvia la raccolta dei dati)

}

}

Passaggio 4: risultati e lezioni apprese

Risultati:

Fisica Abbiamo ampliato la nostra conoscenza delle leggi di Newton, in particolare della sua prima legge. Questa legge afferma che un oggetto in movimento rimarrà in movimento, a meno che non agito da una forza esterna. Lo stesso concetto vale per gli oggetti a riposo. Quando il nostro CubeSat era in orbita, era a velocità costante… quindi in movimento. Se la corda si fosse spezzata, il nostro CubeSat sarebbe volato in linea retta nel punto specifico della sua orbita dove si è spezzato.

Quantitativo Quando l'orbita è iniziata, abbiamo ottenuto 4,28 per un po', poi è passato a 3,90. Questo determina la tensione

Qualitativo Il nostro CubeSat ha orbitato attorno a Marte e ha raccolto dati sull'atmosfera. Abbiamo usato propano (C3H8) per aggiungere all'atmosfera il nostro sensore MQ-9 per rilevare e misurare la differenza. Il test di volo è andato molto bene a causa del ritardo dell'orbiter marziano. Il CubeSat ha volato con un movimento circolare, con il censore puntato verso l'interno verso Marte.

Lezioni imparate:

La più grande lezione appresa durante questo progetto è stata quella di perseverare nelle nostre lotte. La parte più difficile di questo progetto è stata probabilmente capire come configurare e codificare la scheda SD per raccogliere i nostri dati. Ci ha dato molti problemi perché è stato un lungo processo di tentativi ed errori, il che è stato un po' frustrante, ma alla fine ce l'abbiamo fatta.

Abbiamo imparato come essere creativi e utilizzare gli strumenti per creare un CubeSat 10x10x10 che aiuterà a misurare l'inquinamento atmosferico con il sensore di gas MQ-9. Abbiamo usato utensili elettrici come un Dremel, un tagliabulloni, una smerigliatrice grande e un seghetto per tagliare il nostro metallo alla dimensione corretta. Abbiamo anche imparato come pianificare correttamente il nostro progetto dalle idee nella nostra testa alla carta, e quindi eseguire il piano. Non perfettamente, ovviamente, ma la pianificazione ci ha aiutato a rimanere in carreggiata.

Un'altra abilità che abbiamo imparato è stata come codificare il sensore MQ-9 negli Arduino. Abbiamo utilizzato il sensore di gas MQ-9 perché il nostro obiettivo principale era realizzare un CubeSat in grado di misurare la qualità dell'aria nell'atmosfera di Mar.