CubeSat акселерометрінің оқулығы: 6 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:24

Cubesat - ғарыштық зерттеулерге арналған шағын өлшемді спутниктің түрі, ол 10х10х10 см текше бірліктерінің еселігінен және бірлікке массасы 1,33 килограмнан аспайды. Cubesats спутниктердің көп мөлшерін ғарышқа жіберуге мүмкіндік береді және жердің қай жерінде болмасын, иесіне машинаны толық басқаруға мүмкіндік береді. Cubesats сонымен қатар кез -келген басқа қазіргі прототиптерге қарағанда қол жетімді. Сайып келгенде, текше ғарышқа енуді жеңілдетеді және біздің планета мен ғаламның қалай көрінетіні туралы білімді таратады.

Arduino - бұл электроника жобаларын жасауға арналған платформа немесе компьютер. Arduino компьютерлік кодты жазуға және тақтаға жүктеуге арналған, сіздің компьютеріңізде жұмыс істейтін бағдарламаланатын платадан да, бағдарламалық жасақтамадан да тұрады.

Бұл жоба үшін біздің команда Марстың макияжының белгілі бір аспектісін анықтағымыз келетін кез келген сенсорды таңдауға рұқсат алды. Біз акселерометрмен немесе үдеу күштерін өлшеуге арналған электромеханикалық қондырғымен жүруді шештік.

Барлық осы құрылғылардың бірігіп жұмыс істеуі үшін бізге акселерометрді Arduino нан тақтасына бекіту керек, текшенің ішкі жағына да бекіту керек, оның ұшу модельдеуіне және дірілдеу сынағына төтеп бергеніне көз жеткізіңіз. Бұл нұсқаулықта біз мұны қалай орындағанымызды және Arduino -дан жиналған деректерді қарастырамыз.

1 -қадам: Мақсат қою (Алекс)

Бұл жобаның негізгі мақсаты - CubeSat ішінде орналастырылған акселерометрді (алаңдамаңыз, бұл туралы кейінірек түсіндіреміз) Марстағы тартылыс күшінің әсерінен үдеуді өлшеу болды. Біз CubeSat құрастырып, оның беріктігін әр түрлі жолмен тексеруге тиіс едік. Мақсат қою мен жоспарлаудың ең қиын бөлігі - CubeSat ішіндегі Arduino мен акселерометрді қауіпсіз түрде қалай сақтау керектігін түсіну. Мұны істеу үшін біз жақсы CubeSat дизайнын ойлап тауып, оның 10х10х10см екеніне және оның салмағы 1,3 келіден аз екеніне көз жеткізуге тиіспіз.

Біз Legos шынымен де берік болатынын, сонымен қатар оны құрастыруға оңай болатынын анықтадық. Біз кез -келген құрылыс материалдарына ақша жұмсамай, лего - біреудің қолында болатын нәрсе. Бақытымызға орай, дизайнды құру процесі көп уақытты қажет етпеді, оны келесі қадамда көресіз.

2 -қадам: Cubesat дизайн

Бұл нақты текше үшін біз легоны қолданудың қарапайымдылығы, бекітілуі мен беріктігі үшін қолдандық. Текше отырғышының өлшемі 10х10х10 см және салмағы 1,33 кг -нан аз болуы керек. Legos текшелердің едені мен қақпағына екі Lego негізін қолданғанда дәл 10x10x10 см болуды жеңілдетеді. Сізге Lego негіздерін қалауыңызша алу үшін қажет болуы мүмкін. Cubesat ішінде сізде ардуино, нан тақтасы, аккумулятор және SD картаның ұстағыштары болады, олар қалаған желіммен қабырғаға бекітіледі. Біз жабысқақ таспаны қолданып, ішіндегі бөлшектердің бос болмауын қамтамасыз еттік. Кубикті орбитаға бекіту үшін біз жіп, резеңке таспалар мен ілмекті қолдандық. Резеңке таспалар сыйлыққа лента оралғандай етіп текшелерге оралуы керек. Содан кейін жіп қақпақтағы резеңке таспаның ортасына байланған. Содан кейін жіп ілгекке ілінетін ілмек арқылы өтеді.

3 -қадам: Arduino жасаңыз

Біздің CubeSat -тегі мақсатымыз, бұрын айтылғандай, акселерометрмен Марстағы тартылыс күшінің әсерінен үдеуді анықтау болды. Акселерометрлер - олар бекітілген объектінің үдеуін өлшеу үшін қолданылатын интегралды схемалар немесе модульдер. Бұл жобада мен кодтау мен сымдардың негізін үйрендім. Мен үдеу күштерін өлшейтін электромеханикалық құрылғы ретінде қолданылатын 6050 mpu қолдандым. Динамикалық үдеудің мөлшерін сезе отырып, сіз құрылғының X, Y және Z осінде қалай қозғалатынын талдай аласыз. Басқаша айтқанда, сіз оның жоғары немесе төмен жылжып келе жатқанын біле аласыз; акселерометр мен кейбір код сізге бұл ақпаратты анықтау үшін деректерді оңай бере алады. Сенсор неғұрлым сезімтал болса, мәліметтер соғұрлым дәл және егжей -тегжейлі болады. Бұл үдеудің берілген өзгерісі үшін сигналдың үлкен өзгерісі болатынын білдіреді.

Мен акселерометрге қосылған arduino -ны ұшу сынағы кезінде алынған деректерді сақтайтын SD картаның ұстағышына жалғауым керек болды, содан кейін біз оны компьютерге жүктей аламыз. Осылайша біз X, Y және Z осінің өлшемдерін қарап, текше ауада болғанын біле аламыз. ou акселерометр мен нан тақтасына ардуиноны қалай жалғау керектігін қоса берілген суреттерден көруге болады.

4 -қадам: ұшу мен дірілге арналған тесттер (Алекс)

Текшеге төзімділікті қамтамасыз ету үшін біз оны ғарышта өткізетін ортаны имитациялайтын бірқатар сынақтардан өткізуіміз керек болды.. Біз ардуиноны орбита деп аталатын құрылғыға байлап, оның қызыл планетаның айналасындағы ұшу жолын модельдеуіміз керек болды. Біз текшені бекітудің бірнеше әдістерін қолдандық, бірақ ақырында біз текшеге оралған қос резеңке таспаны шеше алдық. Содан кейін резеңке таспаларға жіп бекітілді.

Ұшу сынағы бірден сәтті болмады, өйткені біздің алғашқы әрекетімізде таспаның бір бөлігі шыға бастады. Содан кейін біз дизайнды алдыңғы параграфта көрсетілген резеңке таспаға ауыстырдық. Екінші әрекетімізге қарамастан, біз балапанды 30 секунд ішінде еш қиындықсыз, қажетті жылдамдықпен отырғыза алдық.

Келесі сынақ - бұл діріл сынағы, ол планетаның атмосферасында саяхаттайтын текшені еркін имитациялайды. Біз текшені діріл үстеліне қойып, қуатты белгілі бір дәрежеде қосуымыз керек болды. Осыдан кейін текше осы қуат деңгейінде кем дегенде 30 секунд бойы әдепті болуы керек еді. Бақытымызға орай, біз бірінші сынақта тесттің барлық аспектілерінен өте алдық. Енді тек соңғы деректерді жинау мен тестілеу қалды.

5 -қадам: Деректерді түсіндіру

Қорытынды тестілеуден кейін алынған мәліметтер бойынша сіз текшенің X, Y және Z осьтері бойынша қайда жүргенін көре аласыз және жылжуды уақытқа бөлу арқылы үдеуді анықтай аласыз. Бұл сізге орташа жылдамдықты береді. Енді, егер объект біркелкі үдесе, соңғы жылдамдықты алу үшін орташа жылдамдықты 2 -ге көбейту қажет. Үдеуді табу үшін сіз соңғы жылдамдықты қабылдайсыз және оны уақытқа бөлесіз.

6 -қадам: Қорытынды

Біздің жобаның түпкі мақсаты Марстың айналасындағы ауырлық күшінің үдеуін анықтау болды. Arduino көмегімен жиналған мәліметтер арқылы Марстың айналасында гравитациялық үдеу тұрақты болып қалатынын анықтауға болады. Сонымен қатар, Марсты айналып өту кезінде орбитаның бағыты үнемі өзгеріп отырады.

Тұтастай алғанда, біздің команданың ең үлкен жетістігі - бұл кодты оқу мен жазудағы еркіндігіміздің өсуі, ғарышты игерудің жаңа технологиясын түсінуіміз және Arduino -ның ішкі жұмысымен және көптеген қолданылуымен танысу.

Екіншіден, жоба барысында біздің команда жоғарыда айтылған технология мен физика ұғымдарын үйреніп қана қоймай, сонымен қатар жобаларды басқару дағдыларын үйрендік. Бұл дағдылардың кейбіріне мерзімдерге сәйкес келу, дизайнды қадағалау мен күтпеген мәселелерді түзету және біздің тобымызға жауапкершілік беру үшін күнделікті стендтік кездесулер өткізу кіреді, және өз кезегінде барлығымыз өз мақсаттарымызға жету үшін.

Қорытындылай келе, біздің команда тестілеу мен деректердің барлық талаптарын қанағаттандырды, сонымен қатар мектепте және топтық жұмысқа бағытталған кез келген мамандықта күш-жігер жұмсауға болатын баға жетпес физика мен командалық басқару дағдыларын үйренді.