CubeSat Accelerometer Təlimatı: 6 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:45

Cubesat, kosmik tədqiqatlar üçün 10x10x10 sm kub vahidlərinin çoxluğundan və vahidi 1.33 kiloqramdan çox olmayan bir növ kiçik bir peykdir. Cubesats, çox sayda peykin kosmosa göndərilməsinə imkan verir və sahibinə dünyanın harasında olmasından asılı olmayaraq maşına tam nəzarət etməsinə imkan verir. Cubesats, digər mövcud prototiplərdən daha əlverişlidir. Nəhayət, kublar kosmosa dalmağı asanlaşdırır və planetimizin və kainatın necə göründüyünə dair məlumatları yayırlar.

Arduino, elektronika layihələri qurmaq üçün istifadə olunan bir platforma və ya kompüterdir. Bir Arduino həm proqramlaşdırıla bilən bir elektron kartdan, həm də kompüterinizdə işləyən, kompüter kodunu lövhəyə yükləmək üçün istifadə olunan bir proqramdan ibarətdir.

Bu layihə üçün komandamıza Marsın quruluşunun müəyyən bir tərəfini aşkar etmək istədiyimiz hər hansı bir sensoru seçməyə icazə verildi. Bir akselerometr və ya sürətlənmə qüvvələrini ölçmək üçün istifadə olunan bir elektromexaniki cihazla getməyə qərar verdik.

Bütün bu cihazların birlikdə işləməsini təmin etmək üçün, akselerometri Arduinonun çörək taxtasına bağlamalı və hər ikisini kubların içərisinə bağlamalı və uçuş simulyasiyasına və sarsıntı testinə tab gətirməli idik. Bu təlimat, bunu necə etdiyimizi və Arduinodan topladığımız məlumatları əhatə edəcək.

Addım 1: Məqsədlər qoyun (Alex)

Bu layihə üçün əsas məqsədimiz, CubeSat -ın içərisində yerləşdirilmiş bir akselerometrdən istifadə etmək idi (narahat olmayın, bunu sonradan izah edəcəyik), Marsdakı cazibə qüvvəsi səbəbiylə sürətlənməni ölçmək. Bir CubeSat qurmalı və davamlılığını müxtəlif yollarla sınamalı idik. Məqsəd təyin etmənin və planlaşdırmanın ən çətin hissəsi, Arduino və sürətləndiricinin CubeSat içərisində təhlükəsiz bir şəkildə necə saxlanılacağını anlamaq idi. Bunu etmək üçün yaxşı bir CubeSat dizaynı hazırlamalı, 10x10x10 sm ölçüdə olduğundan və 1,3 kiloqramdan az ağırlığından əmin olmalıyıq.

Legosun əslində dayanıqlı və eyni zamanda qurulması asan olacağını təyin etdik. Legos, hər hansı bir tikinti materialına pul xərcləməkdənsə, kiminsə sahib ola biləcəyi bir şey idi. Xoşbəxtlikdən, bir dizaynla işləmə prosesi çox da uzun sürmədi, bunu bir sonrakı addımda görəcəksiniz.

Addım 2: Cubesat Dizaynı

Bu xüsusi kublar üçün, tikintisi, bağlanması və dayanıqlılığı üçün legolardan istifadə etdik. Kub ölçüsü 10x10x10 sm olmalıdır və U başına 1,33 kq -dan (3 lbs) az olmalıdır. Legos, cubesat -ın döşəməsi və qapağı üçün iki Lego bazası istifadə edərkən dəqiq 10x10x10 sm -ə sahib olmağı asanlaşdırır. İstədiyiniz şəkildə əldə etmək üçün Lego bazalarını görməli ola bilərsiniz. Cubesat içərisində arduino, çörək taxtası, batareya və SD kart tutucunuzun hamısını istədiyiniz yapışdırıcıdan istifadə edərək divarlara bağlayacaqsınız. İçərisində heç bir parçanın boşalmaması üçün yapışqan lentdən istifadə etdik. Kubu yörüngəyə bağlamaq üçün ipdən, rezin bantlardan və fermuarlı qalstukdan istifadə etdik. Kauçuk bantlar kubların ətrafına bükülməlidir, sanki lent hədiyyəyə bükülmüşdür. İp daha sonra qapağın üzərindəki rezin bantın ortasına bağlanır. Sonra simli daha sonra orbiterə bağlanan bir zip bağlayaraq döndərirlər.

Addım 3: Arduino qurun

Bu CubeSat -dakı məqsədimiz, daha əvvəl deyildiyi kimi, bir akselerometrlə Marsda cazibə qüvvəsi səbəbiylə olan sürətlənməni təyin etmək idi. Akselerometrlər, bağlı olduqları bir cismin sürətlənməsini ölçmək üçün istifadə olunan inteqral sxemlər və ya modullardır. Bu layihədə kodlaşdırma və naqillərin əsaslarını öyrəndim. Sürətlənmə qüvvələrini ölçəcək bir elektromekanik cihaz olaraq istifadə olunan bir mpu 6050 istifadə etdim. Dinamik sürətlənmənin miqdarını hiss edərək, cihazın X, Y və Z oxlarında necə hərəkət etdiyini təhlil edə bilərsiniz. Başqa sözlə, yuxarı və aşağı və ya yan -yana hərəkət etdiyini deyə bilərsiniz; bir akselerometr və bəzi kodlar bu məlumatı təyin etmək üçün sizə asanlıqla məlumat verə bilər. Sensor nə qədər həssas olsa, məlumatlar bir o qədər dəqiq və ətraflı olacaq. Bu, müəyyən bir sürətlənmə dəyişikliyi üçün siqnalda daha böyük bir dəyişiklik olacağı deməkdir.

Artıq akselerometrlə əlaqəli olan arduino -nu uçuş sınağı zamanı alınan məlumatları saxlayacaq SD kart sahibinə bağlamalıydım ki, sonra kompüterə yükləyək. Bu yolla, X, Y və Z oxlarının ölçülərini görə bilərik ki, kubun havada olduğunu bilək. Əlavə edilmiş şəkillərdə arduinonun akselerometr və çörək taxtasına necə bağlanacağını görə bilərsiniz.

Addım 4: Uçma və Titrəmə Testləri (Alex)

Kubun dayanıqlılığını təmin etmək üçün, onu kosmosda qoyulacaq mühiti simulyasiya edəcək bir sıra testlərdən keçirməli olduq.. Arduino -nu orbiter adlanan bir qurğuya bağlamalı və qırmızı planet ətrafında uçuş yolunu simulyasiya etməliydik. Küp oturmağın bir neçə üsulunu sınadıq, amma nəticədə kubun ətrafına bükülmüş ikiqat rezin bant üzərində yerləşə bildik. Sonra rezin bantlara bir ip bağlandı.

Uçuş sınağı dərhal müvəffəqiyyətli olmadı, çünki ilk sınağımızda lentin bir hissəsi çıxmağa başladı. Daha sonra dizaynları əvvəlki paraqrafda göstərilən rezin bant seçiminə keçdik. İkinci cəhdimizdə, heç bir problem olmadan, 30 saniyə ərzində balanı lazımi sürətlə uçdura bildik.

Növbəti sınaq, planetin atmosferində gəzən kubu simulyasiya edən titrəmə testi idi. Küpü titrəmə masasının üstünə qoyub gücünü müəyyən bir dərəcəyə qaldırmalı olduq. Küp oturduqdan sonra bu güc səviyyəsində ən az 30 saniyə təmkinli olmalı idi. Şanslıyıq ki, ilk sınağımızda testin bütün aspektlərini keçə bildik. İndi yalnız son məlumat toplama və testlər qaldı.

Addım 5: Məlumatların şərh edilməsi

Son testi etdikdən sonra əldə etdiyimiz məlumatlar ilə, kubun X, Y və Z oxlarında hara getdiyini görə bilərsiniz və yerdəyişməyinizi zamana bölərək sürətlənməni təyin edə bilərsiniz. Bu sizə orta sürəti verir. İndi, cisim bərabər sürətləndiyi müddətdə, son sürəti əldə etmək üçün orta sürəti 2 ilə vurmaq kifayətdir. Sürətlənməni tapmaq üçün son sürəti götürüb zamana bölün.

Addım 6: Nəticə

Layihəmizin son məqsədi Mars ətrafında cazibə qüvvəsinin sürətlənməsini təyin etmək idi. Arduino istifadə edərək toplanan məlumatlar vasitəsilə, Marsın ətrafında fırlanarkən cazibə sürətinin sabit qaldığını müəyyən etmək olar. Bundan əlavə, Mars ətrafında səyahət edərkən orbitin istiqaməti daim dəyişir.

Ümumiyyətlə, komandamızın ən böyük uğuru, kodu oxumaq və yazmaqda sərbəstliyimizin artması, kosmik tədqiqatların ən son həddində yeni bir texnologiya haqqında anlayışımız və Arduinonun daxili işlərini və bir çox istifadəsini tanımağımız oldu.

İkincisi, layihə boyunca komandamız yalnız yuxarıda göstərilən texnologiya və fizika anlayışlarını deyil, layihə idarəetmə bacarıqlarını da öyrəndik. Bu bacarıqlardan bəziləri, son tarixlərə çatmaq, dizayn nəzarətlərinə və gözlənilməz problemlərə uyğunlaşmaq və qrupumuza hesabatlılıq vermək və hər kəsin hədəflərimizə çatmaq üçün yolda qalması üçün gündəlik duruş görüşləri keçirməkdir.

Nəticə olaraq, komandamız hər bir test və məlumat tələbini yerinə yetirdi, həm də gələcəkdə məktəbdə və qrup işinə yönəlmiş hər hansı bir peşədə edə biləcəyimiz əvəzolunmaz fizika və komanda idarəetmə bacarıqlarını öyrəndi.