CubeSat akselerometri bo'yicha qo'llanma: 6 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:25

Cubesat - kosmik tadqiqotlar uchun 10x10x10 sm kubik birliklarining ko'pligi va har bir birlik uchun 1,33 kilogrammdan oshmagan miniatyuralangan sun'iy yo'ldosh turi. Cubesats ko'p miqdordagi sun'iy yo'ldoshlarni kosmosga yuborishga imkon beradi va erning qayerida bo'lishidan qat'i nazar, egasiga mashinani to'liq boshqarish imkoniyatini beradi. Cubesats boshqa har qanday prototiplarga qaraganda ancha arzon. Oxir -oqibat, kublar kosmosga kirishni osonlashtiradi va sayyoramiz va koinotimiz nimaga o'xshashligi haqidagi bilimlarni tarqatadi.

Arduino - bu elektronika loyihalarini yaratish uchun ishlatiladigan platforma yoki kompyuter. Arduino dasturlashtiriladigan elektron kartadan va kompyuterda ishlaydigan, kompyuter kodini taxtaga yuklash uchun ishlatiladigan dasturlardan iborat.

Ushbu loyiha uchun bizning jamoamiz Marsning tuzilishining biron bir jihatini aniqlamoqchi bo'lgan har qanday sensorni tanlashiga ruxsat berildi. Biz akselerometr yoki tezlashuv kuchlarini o'lchash uchun ishlatiladigan elektromexanik asbob bilan borishga qaror qildik.

Bu qurilmalarning hammasi birgalikda ishlashi uchun biz akselerometrni Arduino -ning taxtasiga ulashimiz kerak, ikkalasini ham kubikning ichki qismiga yopishtirib, uning parvoz simulyatsiyasi va silkinish sinoviga bardoshli ekanligiga ishonch hosil qilishimiz kerak edi. Bu ko'rsatma biz buni qanday amalga oshirganimizni va Arduino -dan to'plagan ma'lumotlarni o'z ichiga oladi.

1 -qadam: Maqsadlarni belgilang (Aleks)

Loyihaning asosiy maqsadi CubeSat -ga joylashtirilgan akselerometrdan foydalanish edi (bundan keyin nima bo'lishini tushuntiramiz), Marsdagi tortishish tezligini o'lchash. Biz CubeSat -ni yaratishimiz va uning chidamliligini turli yo'llar bilan sinab ko'rishimiz kerak edi. Maqsadni belgilash va rejalashtirishning eng qiyin qismi, CubeSat -da Arduino va akselerometrni qanday qilib xavfsiz tarzda saqlashni tushunish edi. Buning uchun biz yaxshi CubeSat dizaynini ishlab chiqishimiz kerak edi, uning 10x10x10 sm o'lchamiga va uning og'irligi 1,3 kilogrammdan kamligiga ishonch hosil qilishimiz kerak edi.

Biz aniqladikki, Legos bardoshli bo'lib, u bilan qurilishi oson bo'ladi. Legos, biz har qanday qurilish materiallariga pul sarflashdan ko'ra, kimdir ega bo'lishi mumkin bo'lgan narsa edi. Yaxshiyamki, dizaynni ishlab chiqish jarayoni uzoq davom etmadi, buni keyingi bosqichda ko'rasiz.

2 -qadam: Cubesat dizayni

Bu o'ziga xos kublar uchun biz legolardan qurilishi, biriktirilishi va mustahkamligi qulayligi uchun foydalanardik. Kub o'tirgichi 10x10x10 sm bo'lishi kerak va og'irligi U boshiga 1,33 kg dan kam bo'lishi kerak. Legos kublar taxtasi va qopqog'i uchun ikkita Lego tayanchidan foydalangan holda aniq 10x10x10 sm o'lchamda bo'lishni osonlashtiradi. Siz xohlagan tarzda olish uchun sizga Lego bazalarini ko'rish kerak bo'lishi mumkin. Kublar ichida siz arduino, non taxtasi, batareya va SD -karta ushlagichini devorga xohlagan yopishtirgich yordamida yopishtirib olasiz. Ichkarida hech qanday bo'lak bo'shashmasligi uchun biz yopishqoq lentani ishlatardik. Kubikni orbiterga ulash uchun biz ip, kauchuk bantlar va fermuarli galstukdan foydalanardik. Kauchuk bantlar kub shaklida o'ralgan bo'lishi kerak, xuddi tasma sovg'aga o'ralganidek. Keyin ip qopqoqdagi kauchuk bantning o'rtasiga bog'lanadi. So'ngra, ip fermuar bog'lab qo'yiladi, so'ngra orbitaga ulanadi.

3 -qadam: Arduino -ni yarating

Bizning CubeSat -dagi maqsadimiz, yuqorida aytilganidek, akselerometr yordamida Marsda tortishish kuchi tufayli tezlanishni aniqlash edi. Akselerometrlar - bu biriktirilgan ob'ektning tezlanishini o'lchash uchun ishlatiladigan integral mikrosxemalar yoki modullar. Ushbu loyihada men kodlash va simlarni ulash asoslarini o'rgandim. Men tezlashuv kuchlarini o'lchaydigan elektromexanik qurilma sifatida ishlatiladigan mpu 6050 dan foydalandim. Dinamik tezlanish miqdorini sezib, siz qurilmaning X, Y va Z o'qlarida qanday harakatlanishini tahlil qilishingiz mumkin. Boshqacha qilib aytganda, u yuqoriga yoki pastga yoki yonma -yon harakat qilayotganini aniqlay olasiz; akselerometr va ba'zi kodlar sizga bu ma'lumotni aniqlash uchun ma'lumotlarni osongina berishi mumkin. Sensor qanchalik sezgir bo'lsa, ma'lumotlar shunchalik aniq va batafsil bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, tezlanishning ma'lum bir o'zgarishi uchun signalning katta o'zgarishi bo'ladi.

Men allaqachon akselerometrga ulangan arduino -ni SD -karta ushlagichiga ulashim kerak edi, u parvoz sinovi paytida olingan ma'lumotlarni saqlaydi, shunda biz uni kompyuterga yuklay olamiz. Shunday qilib, biz X, Y va Z o'qlarining o'lchovlarini ko'rishimiz mumkin, shunda kublar havoda qaerda edi. Siz arduino -ni akselerometr va taxtaga qanday ulash kerakligini ilova qilingan rasmlarda ko'rishingiz mumkin.

4 -qadam: Uchish va tebranish sinovlari (Aleks)

Kubning mustahkamligini ta'minlash uchun biz uni kosmosda o'tkaziladigan muhitni taqlid qiladigan bir qator sinovlardan o'tkazishimiz kerak edi.. Biz arduino -ni orbiter deb nomlangan qurilmaga ulashimiz va uning qizil sayyora bo'ylab uchish yo'lini taqlid qilishimiz kerak edi. Biz kubikni mahkamlashning bir qancha usullarini sinab ko'rdik, lekin oxir -oqibat biz kubikli o'ralgan kauchuk tasmaga o'tirishga muvaffaq bo'ldik. Keyin rezina bantlarga ip bog'langan.

Parvoz sinovi darhol muvaffaqiyat qozonmadi, chunki bizning birinchi urinishimizda lentaning bir qismi uzila boshladi. Keyin biz dizaynni oldingi xatboshida ko'rsatilgan rezina tasma variantiga o'tkazdik. Garchi biz ikkinchi urinishda bolani o'tirishga imkon bersak, 30 soniya davomida kerakli tezlikda, hech qanday muammosiz ucha oldik.

Keyingi sinov tebranish testi bo'lib, u sayyora atmosferasida sayohat qilayotgan kubni simulyatsiya qiladi. Biz tebranish stoliga o'tirgan kubni qo'yishimiz va ma'lum darajada quvvatni ko'tarishimiz kerak edi. Keyin o'tirgan kub bu quvvat darajasida kamida 30 soniya davomida xushmuomala holatda turishi kerak edi. Yaxshiyamki, biz birinchi urinishimizda testning barcha jihatlaridan o'tishga muvaffaq bo'ldik. Endi faqat ma'lumotlarni yig'ish va testlar qoldi.

5 -qadam: ma'lumotlarni talqin qilish

Yakuniy test o'tkazilgandan so'ng biz olgan ma'lumotlarga ko'ra, siz kubning X, Y va Z o'qlari bo'ylab qayerda yurganini ko'rishingiz va joy almashishingizni vaqtga bo'lish orqali tezlanishni aniqlashingiz mumkin. Bu sizga o'rtacha tezlikni beradi. Endi, agar ob'ekt bir xil tezlashsa, oxirgi tezlikni olish uchun o'rtacha tezlikni 2 ga ko'paytirish kifoya. Tezlikni topish uchun siz oxirgi tezlikni olasiz va uni vaqtga bo'lasiz.

6 -qadam: Xulosa

Loyihamizning asosiy maqsadi Mars atrofida tortishish tezligini aniqlash edi. Arduino yordamida to'plangan ma'lumotlarga ko'ra, Mars atrofida aylanish paytida tortishish tezligi doimiy bo'lib qolishini aniqlash mumkin. Bundan tashqari, Mars atrofida sayohat qilayotganda, orbitaning yo'nalishi doimo o'zgarib turadi.

Umuman olganda, bizning jamoamizning eng katta yutuqlari bu kodni o'qish va yozishdagi ravonligimizning o'sishi, kosmosni o'rganishning eng yangi texnologiyasini tushunishimiz va Arduino -ning ichki ishi va ko'p ishlatilishidan xabardor bo'lishimiz edi.

Ikkinchidan, loyiha davomida bizning jamoamiz nafaqat yuqorida aytilgan texnologiyalar va fizika tushunchalarini, balki loyihalarni boshqarish ko'nikmalarini ham o'rgandik. Bu ko'nikmalarning ba'zilari muddatlarga rioya qilish, dizayn nazorati va kutilmagan muammolarni tuzatish va har kuni bizning guruhga javobgarlikni berish uchun o'z navbatida uchrashuvlar o'tkazish va o'z navbatida barchani maqsadlarimizga erishish yo'lida ushlab turishdir.

Xulosa qilib aytganda, bizning jamoamiz har qanday test va ma'lumot talablariga javob berdi, shuningdek, biz maktabda va har qanday guruhga yo'naltirilgan kasbda kelgusi sa'y-harakatlarni amalga oshirishimiz mumkin bo'lgan bebaho fizika va jamoani boshqarish ko'nikmalarini o'rgandik.