Cubesat med luftkvalitetssensor och Arduino: 4 steg

2025 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2025-01-23 15:11

CubeSat -skapare: Reghan, Logan, Kate och Joan

Introduktion

Har du någonsin undrat hur du skapar en Mars -kretslopp för att samla in data om Mars atmosfär och luftkvalitet? Under hela året i vår fysikklass har vi lärt oss hur man programmerar Arduinos för att kunna samla in data på Mars. Vi började året med att lära oss hur man tar sig ur jordens aptomosfär och har långsamt kommit fram till att designa och bygga CubeSats som kan kretsa runt Mars och samla in data om Mars yta och dess atmosfär.

Steg 1: Material som behövs

• MQ 9 gassensor
• Metallrobotdelar
• Arduino
• brödbräda
• skruvar och muttrar

Steg 2: Verktyg och säkerhet

• Dremel
• Bultsax
• Tång
• Hjulslipmaskin
• Kvarn
• Bågfil
• Sandpapper
• Tejp och sträng för att säkra sensor, Arduino, etc. till CubeSat (om det behövs)
• Skyddsglasögon
• Handskar

Steg 3: Hur man bygger Cubesat & Wire Arduino

Fritzing Diagrams to Wire Arduino & Sensor

MQ-9 är en halvledare för CO/brännbar gas.

Cubesat -begränsningar:

1. 10x10x10
2. Kan inte väga mer än 1,3 kg (ca 3 lbs.)

Hur man bygger en Cubesat:

FÖRSIKTIGHET: För att skära metallen använder du en bandsåg eller en hacksåg och bär skyddsglasögon och handskar.

1. Skär 2 plåtar i en 10x10 cm kvadrat eller om du inte har rätt metallstorlek anslut 2 bitar av metall med en plastkontakt och några skruvar och muttrar.

2. Skär 4 bitar av 10 cm höga hörnstycken av metall. Dessa kommer att vara hörnen på Cubesat.

3. Skär 8 bitar av 10 långa platta smala stavar av metall.

4. Börja med att ansluta hörnstyckena till en av de platta 10x10cm rutorna som skars i steg 1. Låt skruvarna vända mot utsidan av Cubesat.

5. Lägg till 4 horisontella stöd (långa platta pinnar) till hörnstyckena, dessa ska gå ungefär halvvägs upp på hörnstyckena. Det ska finnas fyra av dessa, en på varje sida.

6. Lägg till 4 vertikala stöd (långa platta pinnar), dessa ansluter till de horisontella stöden i mitten.

7. Använd varmt lim för att ansluta de vertikala stöden till basen, där hörndelarna är anslutna.

8. Lägg den andra 10x10 cm fyrkanten ovanpå, fäst den med 4 skruvar (en i varje hörn). Fäst inte förrän arduino och sensorer finns i CubeSat.

Kod för MQ-9-sensorn:

#include // (Seriellt perifert gränssnitt som kommunicerar med enheter över korta avstånd)

#include // (skickar och ansluter data till SD -kortet)

#include // (använder trådar för att ansluta och flytta data och information)

float sensorVoltage; // (läs sensorspänningen)

float sensorValue; // (skriv ut sensorvärdet läst)

Fildata; // (variabel för att skriva till fil)

// avsluta förinställningen

void setup () // (åtgärder utförs i installationen men ingen information/data återställs) //

{

pinMode (10, OUTPUT); // måste ställa in stift 10 för att mata ut även om det inte används

SD. Började (4); // börjar sd -kort med CS inställd på stift 4

Serial.begin (9600);

sensorValue = analogRead (A0); // (analog stift inställd på noll)

sensorVoltage = sensorValue/1024*5,0;

}

void loop () // (kör loop igen och spela inte in information/data)

{

Data = SD.open ("Log.txt", FILE_WRITE); // öppnar filen som heter "Log"

om (Data) {// bara vilar om filen har skapats

Serial.print ("sensorspänning ="); // (utskrift/inspelningssensor volatage)

Serial.print (sensorVoltage);

Serial.println ("V"); // (skriv ut data i volatager)

Data.println (sensorVoltage);

Data.close ();

fördröjning (1000); // (fördröjning för 1000 millisekunder och starta om datainsamlingen)

}

}

Steg 4: Resultat och lärdomar

Resultat:

Fysik Vi utökade vår kunskap om Newtons lagar, särskilt hans första lag. Denna lag säger att ett föremål i rörelse kommer att förbli i rörelse om det inte påverkas av en yttre kraft. Samma koncept gäller för objekt i vila. När vår CubeSat kretsade var den i konstant hastighet.. så i rörelse. Om strängen skulle gå sönder skulle vår CubeSat ha flugit i en rak linje vid den specifika punkten i sin bana där den knäppte.

Kvantitativt När banan startade fick vi 4,28 ett tag, sedan ändrades det till 3,90. Detta bestämmer spänningen

Kvalitativ Our CubeSat kretsade runt Mars och samlade in data om atmosfären. Vi använde propan (C3H8) för att lägga till atmosfären för vår MQ-9-sensor för att upptäcka och mäta skillnaden. Flygtestet gick riktigt bra på grund av eftersläpningen av marsbana. CubeSat flög i en cirkelrörelse, med censorn riktad inåt mot mars.

Lärdomar:

Den största läxan som lärdes genom detta projekt var att hålla ut genom våra kamper. Den svåraste delen av detta projekt var förmodligen att ta reda på hur man konfigurerar och kodar SD -kortet för att samla in våra data. Det gav oss mycket problem eftersom det var en lång test-och-fel-process, vilket var lite frustrerande, men så småningom kom vi på det.

Vi lärde oss att vara kreativa och använda verktyg för att skapa en 10x10x10 CubeSat som hjälper till att mäta luftföroreningar med MQ-9-gassensorn. Vi använde elverktyg som en Dremel, bultskärare, stor hjulkvarn och bågsåg för att skära vår metall till rätt storlek. Vi lärde oss också hur vi planerar vår design korrekt från idéerna i våra huvuden till papperet och sedan genomför planen. Inte helt självklart, men planeringen hjälpte oss att hålla oss på rätt spår.

En annan färdighet vi lärde oss var hur man kodar MQ-9-sensorn i Arduinos. Vi använde MQ-9 gassensorn eftersom vårt främsta mål var att göra en CubeSat som skulle kunna mäta luftkvaliteten i Mar atmosfär.