Arduino və Geiger sayğac sensoru ilə CubeSat necə qurulacaq: 11 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Marsın radioaktiv olub olmadığını heç düşünmüsünüzmü? Və radioaktivdirsə, radiasiya səviyyəsi insanlar üçün zərərli sayılacaq qədər yüksəkdirmi? Bütün bunlar Arduino Geiger Counter ilə CubeSatımız tərəfindən cavablandırılacağını ümid etdiyimiz suallardır.

Radiasiya insan toxumaları tərəfindən udulan radiasiyanın miqdarını ölçən sieverts ilə ölçülür, lakin böyük ölçülərinə görə adətən milisieverts (mSV) ilə ölçürük. 100 mSV, xərçəng riskində hər hansı bir artımın ortaya çıxdığı ən aşağı illik dozadır və 10.000 mSV -lik bir doza həftələr ərzində ölümcül olur. Ümidlərimiz, bu simulyasiyanın Marsın radioaktiv miqyasda haraya düşdüyünü təyin etməkdir.

Fizika dərsimiz, birinci rüb ərzində öz təyyarəmizi hazırladığımız bir laboratoriya vasitəsilə uçuş qüvvələrini öyrənməklə başladı və sonra onu Strafor lövhələrdən hazırladıq. Daha sonra təyyarənin sürüklənməsini, qaldırılmasını, itilməsini və çəkisini yoxlamaq üçün işə başlayacağıq. İlk məlumatlardan sonra mümkün olan ən uzaq məsafəni əldə etmək üçün təyyarədə dəyişikliklər edərdik.

İkinci rübdə, birinci rüb ərzində öyrəndiyimiz anlayışları daha da müşahidə etmək və sınamaq üçün su raketi qurmağa diqqət etdik. Bu layihə üçün raket qurmaq üçün 2L şüşə və digər materiallardan istifadə etdik. Başlamağa hazır olduğumuzda, şüşələri su ilə doldururuq, çölə çıxırıq, raketin buraxılış yastığına qoyuruq, suya təzyiq göstəririk və buraxırıq. Məqsəd, mümkün olan ən uzaq raketin şaquli istiqamətə atılması və təhlükəsiz şəkildə düşməsi idi.

Üçüncü son "böyük" layihəmiz, Arduino və sensoru sinif sinif Mars modelimizə təhlükəsiz şəkildə daşıyacaq bir CubeSat qurmaq idi. Bu layihənin əsas məqsədi Marsdakı radioaktivliyin miqdarını və bunun insanlar üçün zərərli olub olmadığını müəyyən etmək idi. Digər yan məqsədlər, sarsıntı testinə tab gətirə biləcək və içərisində lazım olan bütün materialları yerləşdirə biləcək bir CubeSat yaratmaq idi. Yan hədəflər məhdudiyyətlərlə əl -ələ gedir. Bu layihə üçün əldə etdiyimiz məhdudiyyətlər, CubeSat -ın ölçüləri, nə qədər ağırlığında olması və tikildiyi material idi. CubeSat ilə əlaqəli olmayan digər məhdudiyyətlər, 3D çap etməli olduğumuz vaxt idi, çünki bunu etmək üçün yalnız bir günümüz var idi; sinifdə mövcud olmayan və ya satın ala bilməyən sensorlar olduğundan istifadə etdiyimiz sensorlar da məhdudiyyət idi. Bunun üzərinə CubeSat -ın sabitliyini və 1,3 kq -ı keçmədiyimizə əmin olmaq üçün çəki testini təyin etmək üçün sarsıntı testindən keçməli olduq.

-Juan

Addım 1: Materialların siyahısı

3D çaplı CubeSat- 10cm x 10cm x 10cm ölçüləri olan və çəkisi 1.3 Kq-dan çox olmayan miniatür peyk. Bütün tellərimizi və sensorlarımızı qoyduğumuz yer, kosmik zond kimi xidmət edir

Teller- Geiger Counter və Arduino-nu bir-birinə bağlamaq və işlətmək üçün istifadə olunur

Arduino- Geiger sayğacında kodu işlətmək üçün istifadə olunur

Geiger Counter- Radioaktiv çürüməni ölçmək üçün istifadə olunur, bütün layihəmiz radioaktivliyi təyin etməkdən asılıdır

Batareyalar- Arduino qoşulduqdan sonra işləyəcək Geiger sayğacını gücləndirmək üçün istifadə olunur

Micro sd Reader- Geiger Counter ilə toplanan məlumatları toplamaq və qeyd etmək üçün istifadə olunur

Vintlər- CubeSat-ın dağılmamasını təmin etmək üçün yuxarı və aşağı bərkitmək üçün istifadə olunur

Uran filizi- Geiger Sayğacının radioaktivliyi təyin etmək üçün istifadə etdiyi radioaktiv material

Kompüter- Arduino üçün istifadə edəcəyiniz kodu tapmaq/yaratmaq üçün istifadə olunur

USB Kabeli- Arduino-nuzu kompüterə bağlamaq və kodu işə salmaq üçün istifadə olunur

Addım 2: CubeSat qurun

Ehtiyac duyacağınız ilk şey CubeSat'ınızdır.

(CubeSat-ın nə olduğunu ətraflı izah etmək istəyirsinizsə

CubeSat dizayn edərkən iki əsas seçiminiz var, hər hansı bir materialdan və ya 3D çapdan özünüzü hazırlayın.

Qrupum CubeSat'ımızı 3D çap etmək qərarına gəldi, buna görə etməli olduğumuz şey "3D CubeSat" a baxmaq idi və bir neçə şablon tapdıq, ancaq faylı NASA veb saytından götürməyə qərar verdik. Oradan faylı yükləməlisiniz; Sonra, faylı açmaq və 3D printerə yükləmək üçün bir flash sürücüyə ehtiyacınız olacaq.

Oradan davam edin və qalan addımlara davam etmək üçün CubeSat'ı 3D çap edin.

3D CubeSat modelimizi hazırlayarkən Arduino və kordonlarımızın içəriyə sığmayacağını anladıq. Hamımız bir strategiya yaratmalı və hər şeyi içəriyə necə qoyacağımızı anlamalı idik. Dönüb qapağımızı yuxarı və aşağı üzü yuxarı qoymalı olduq. Bundan sonra, deliklər qazmalı və dırnaqları vidalayaraq yaxşı ölçüyə sahib olmalıyıq. Bütün Arduino, SD kartı və hər şeyi içinə qoyarkən, "çox" yerimiz var idi, buna görə içərisinə bir baloncuk sarğı əlavə etməli olduq. test edərkən hər yerə getməyəcəkdi, çünki hamısı telli və bağlı idi.

Addım 3: Dizaynınızı eskiz edin

Bütün materiallarınızı əldə etdikdən sonra dizaynınızın necə görünəcəyini eskiz etmək istəyəcəksiniz.

Bəziləri bu addımı başqalarından daha faydalı hesab edir, buna görə də istədiyiniz qədər detallı və sadə ola bilər, amma hər şeyi necə təşkil edəcəyiniz barədə ümumi fikir əldə etmək yaxşıdır.

Qrupumuz, sensorlarımızı və bütün telləri necə təşkil edəcəyimizi beyin fırtınası etmək üçün şəxsən istifadə etdi, amma oradan çox şey istifadə etmədik, çünki şeyləri daim dəyişirdik və bu səbəbdən eskizlərimiz hələ başlamadıqdan sonra yalnız bir başlanğıc nöqtəsi olaraq xidmət etdi. həqiqətən onlara yapışmayın.

Hər şeyin necə olacağına dair ümumi bir fikir əldə etdikdən sonra növbəti mərhələyə keçə bilərsiniz

Addım 4: Geiger sayğacının necə işlədiyini öyrənin

Geiger sayğacını bizə çatdırdıqdan sonra heç kimin istifadə etmədiyi üçün necə işlədiyini öyrənməliyik.

Öyrəndiyimiz ilk şey Geiger sayğacının çox həssas olmasıdır. Arxa tərəfdəki sensorlar, toxunduğumuz zaman Geiger borusunun özü kimi son dərəcə yüksək bir səs çıxaracaqdı. Barmağımızı borunun üstündə saxlasaq, uzun bir davamlı bip səsi verərdik və barmaqlarımızı götürüb götürərdik və barmaqların borudakı müddətinə görə bip səsi verərdik.

Sonra banan istifadə edərək Geiger sayğacını sınadıq. Radioaktiv maddənin Geiger sayğacına nə qədər yaxın olduğunu başa düşdüksə, daha çox gənə vuracağını və əksinə olacağını anladıq.

Addım 5: Alətlər/Təhlükəsizlik Təcrübələri

1. Lazım olan ilk şey CubeSatdır. Bunu etmək üçün bir 3d printerə və çap ediləcək sənədlərə ehtiyacınız olacaq və ya işləyəcəyini düşündüyünüz hər hansı bir materialdan istifadə edərək özünüzü qura bilərsiniz; Unutmayın, CubeSat 10cm x 10cm x 10cm olmalıdır (özünüz tikirsinizsə 2 -ci hissəni atlayın)
2. Sonra vintlər qoymaq üçün 3d çaplı CubeSat -ın üst və alt qabıqlarına deliklər qazmalısınız. Davam edin və alt qabığı vidalayın (zibilin gözlərinizə girməməsi üçün gözlük taxdığınızdan əmin olun)
3. Bir az batareya alın və onları bir paketə qoyun, sonra batareyaları Geiger Counter -ə və Geiger Counter -i Arduino -ya bağlayın. Micro SD oxuyucunun da bağlı olduğundan əmin olun.
4. Hər şeyin düzgün işlədiyinə əmin olmaq üçün Geiger sayğacını yandırın. Hər şeyi CubeSat daxil edin.
5. Əmin olmaq üçün CubeSat uçuşunuzu sınayın
6. Məlumatlarınızı topladıqdan sonra, CubeSat -da heç bir şeyin çox qızmadığından əmin olun. Əgər varsa, dərhal şəbəkədən ayırın və problemi həll edin
7. Məlumatların toplanıb -yığılmadığını yoxlamaq üçün hər şeyi sınayın
8. Məlumat toplamaq üçün istifadə olunan Uranium ilə işlədikdən sonra əllərinizi yuyun

Addım 6: Arduino kabelinin çəkilməsi

Lazım olan yeganə enerji təchizatı AA batareyalarıdır

Batareyaları birbaşa Geiger sayğacına bağlayın, sonra VVC pinini çörək taxtasının müsbət sütununa bağlayın.

Çörək taxtasındakı eyni sütunda Arduino üzərindəki 5V yuvasına başqa bir tel çəkin. Bu, Arduino'yu gücləndirəcək.

Sonra, arduino üzərindəki 5V pinindən SD Kart adapterinə bir tel çəkin.

Sonra geiger sayğacındakı VIN -i Arduino -dakı analoq pinlə bağlayın.

Bundan sonra, GND -ni çörək lövhəsindəki mənfi sütuna bağlayın.

Mənfi sütunu Arduino üzərindəki GND -yə bağlayın.

Arduino üçün SD kart:

Miso 11 -ə gedir

Miso 12 -yə gedir

SCK 13 -ə gedir

CS 4 -ə gedir

Addım 7: Kodlaşdırma

Arduino kodlaşdırmağın ən asan yolu, kodu yazıb Aduinoya yükləməyə imkan verən ArduinoCC tətbiqini yükləməkdir. İşləyəcək tam bir kod tapmaqda çox çətinlik çəkdik. Şansınız olsun ki, kodumuza CPM (dəqiqədə klik) və SD kartdakı məlumatlar daxildir.

Kod:

#daxil edin

#daxil edin

/ * * Geiger.ino * * Bu kod Alibaba RadiationD-v1.1 (CAJOE) Geiger sayğac lövhəsi ilə qarşılıqlı əlaqə yaradır

* və CPM -də (Dəqiqə Sayımları) oxunuşları bildirir. *

* Müəllif: Mark A. Heckler (@MkHeck, [email protected]) *

* Lisenziya: MIT Lisenziyası *

* Zəhmət olmasa atributla sərbəst istifadə edin. Çox sağ ol!

*

* * Redaktə ** *//

#define LOG_PERIOD 5000 // Giriş müddəti milisaniyədə, tövsiyə olunan dəyər 15000-60000.

#dexine MAX_PERIOD 60000 // Maksimum qeyd müddəti

uçucu işarəsiz uzun saymalar = 0; // GM Tube hadisələri

işarəsiz uzun cpm = 0; // CPM

const işarəsiz int çarpanı = MAX_PERIOD / LOG_PERIOD; // CPM hesablayır/saxlayır

imzasız uzun əvvəlki Milis; // Zamanın ölçülməsi

const int pin = 3;

void tube_impulse () {

// Geiger sayğac lövhə sayından hadisələrin sayını tutur ++;

}

#daxil edin

Fayl myFile;

boş quraşdırma () {

pinMode (10, Çıxış);

SD.begin (4); // Serial əlaqələri açın və portun açılmasını gözləyin:

Serial.begin (115200);

}

void loop () {// quraşdırıldıqdan sonra heç nə olmur

işarəsiz uzun cariMillis = millis ();

əgər (currentMillis - əvvəlkiMillis> LOG_PERIOD) {

əvvəlkiMillis = cariMillis;

cpm = sayar * çarpan;

myFile = SD.open ("test.txt", FILE_WRITE);

əgər (myFile) {

Serial.println (cpm);

myFile.println (cpm);

myFile.close ();

}

say = 0;

pinMode (pin, GİRİŞ); // GM Tube hadisələrinin kəsilməsini çəkmək üçün pin daxil edin (); // Fasilələri aktivləşdirin (əvvəllər əlil olduqları halda) attachInterrupt (digitalPinToInterrupt (pin), tube_impulse, FALLING); // Xarici fasilələri təyin edin

}

}

Sahib olduğumuz şəkil, kodlaşdırma ilə bağlı problemlərimizin birincisi olduğu üçün yarımçıq olan ilk kodumuzdur. Müəllimlərimiz bizə kodla kömək edənə qədər oradan layihəyə davam edə bilmədik. Bu kod təkcə Geiger Counter ilə işləyən başqa bir koddan götürülmüşdür, ancaq bir dəfə SD kartı ilə qoşalaşmamışdır.

Addım 8: Test Kodu

Kodunuzu əldə etdikdən sonra məlumatları toplaya biləcəyinizə əmin olmaq üçün kodu sınayın.

Bütün parametrlərin düzgün olduğundan əmin olun, buna görə də hər şeyin düzgün olduğundan əmin olmaq üçün limanlarınızı və tellərinizi yoxlayın.

Hər şeyi yoxladıqdan sonra kodu işlədin və əldə etdiyiniz məlumatları görün.

Topladığınız radiasiya vahidlərinə də diqqət yetirin ki, yayılan real radiasiyanı təyin edəcək.

Addım 9: CubeSat -ı sınayın

Kodlamanızı başa düşdükdən və bütün naqillərinizi düzəltdikdən sonra növbəti addımınız CubeSat içərisindəki hər şeyi uyğunlaşdırmaq və son testinizdə heç bir şeyin dağılmayacağına əmin olmaq üçün sınamaqdır.

Tamamlamalı olduğunuz ilk sınaq uçuş testidir. Uçub getməyəcəyini yoxlamaq və düzgün istiqamətdə fırlandığından əmin olmaq üçün CubeSat'ınızı asmaq və fırlatmaq üçün bir şey alın.

İlk ilkin testi bitirdikdən sonra iki sarsıntı testini tamamlamalısınız. Birinci sınaq, CubeSat -ın yer atmosferindən çıxacağını və ikinci sarsıntı testinin kosmosdakı çalkantıları simulyasiya edəcəyi turbulentliyi simulyasiya edəcək.

Bütün hissələrinizin bir yerdə qaldığından və heç bir şeyin dağılmadığından əmin olun.

Addım 10: Yekun Test və Nəticələr

Geyger sayğacından fərqli məsafələrdə masada toplanan məlumatlar

5 saniyədə toplama intervalları 0 72 24 36 48 612 348 60 48 48 24 36 36

Son sınağımızdan əvvəl Geiger Sayğacını yandıraraq və radioaktiv maddəni fərqli məsafələrə qoyaraq məlumat topladıq. Sayı nə qədər yüksək olsa, Geiger Sayğacı radioaktiv materiala bir o qədər yaxın olardı.

Həqiqi Test zamanı toplanan məlumatlar

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Həqiqi sınağımız üçün radioaktiv maddənin Geiger sayğacından çox uzaq olduğu ölçüldü.

Məlumat nə deməkdir? Oxumaq cədvəlindən istifadə edərək, radiasiyanın insanlar üçün nə qədər təhlükəli olduğunu müəyyən edə bilərik, sonra dəqiqədə vuruşu real radiasiya vahidləri olan mSV -ə çevirə bilərik. Və beləliklə, təcrübəmizə əsaslanaraq Mars insanlara mükəmməl şəkildə xilas oldu!

Təəssüf ki, reallıq çox vaxt məyus olur. Marsın şüalanması əslində 300 mSv -dir ki, bu da nüvə stansiyası işçisinin hər il məruz qaldığından 15 dəfə yüksəkdir.

Uçuşumuz üçün digər məlumatlar daxildir:

Fc: 3.101 Newton

Ac: 8.072 m/s^2

V: 2.107 m/s

m:.38416 kq

S: 1.64 saniyə

F:.609 Hz

Addım 11: Problemlər/Məsləhətlər/Mənbələr

Yaşadığımız əsas problem Geiger və SD kart üçün işləyəcək kodu tapmaq idi, buna görə də eyni probleminiz varsa kodumuzu əsas olaraq istifadə etməkdən çekinmeyin. Başqa bir seçim, Arduino forumlarına getmək və orada kömək istəmək olardı (lakin heç bir kompensasiya olmadıqda insanların kömək etmək ehtimalının az olduğunu gördükcə ödəməyə hazır olun).

Başqalarına məsləhət verəcəyimiz bir şey, Geiger Counter -in daha çox təsdiqlənmiş məlumat əldə etmək üçün radiasiyaya mümkün qədər yaxın olması üçün bir yol tapmaqdır.

Maraqlanan hər kəs üçün məsləhətləşdiyimiz mənbələr:

www.space.com/24731-mars-radiation-curiosi…

www.cooking-hacks.com/documentation/tutori…

community.blynk.cc/t/geiger-counter/27703/…