Índice:
2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-13 06:58
Criadores do CubeSat: Reghan, Logan, Kate e Joan
Introdução
Você já se perguntou como criar um orbitador de Marte para coletar dados sobre a atmosfera e a qualidade do ar de Marte? Ao longo deste ano em nossa aula de física, aprendemos como programar Arduinos para poder coletar dados em Marte. Começamos o ano aprendendo como sair da aptomosfera terrestre e progredimos lentamente para projetar e construir CubeSats que poderiam orbitar ao redor de Marte e coletar dados sobre a superfície de Marte e sua atmosfera.
Etapa 1: Materiais necessários
- MQ 9 Sensor de Gás
- Peças de robô de metal
- Arduino
- tábua de pão
- parafusos e porcas
Etapa 2: Ferramentas e segurança
- Dremel
- Cortador de parafuso
- Alicate
- Lixadeira de rodas
- Moedor
- Serrote
- Lixa
- Fita e string para proteger o sensor, Arduino, etc. para CubeSat (se necessário)
- Óculos de segurança
- Luvas
Etapa 3: como construir o Cubesat & Wire Arduino
Diagramas de Fritzing para conectar o Arduino e o sensor
O MQ-9 é um semicondutor para CO / gás combustível.
Restrições do Cubesat:
- 10x10x10
- Não pode pesar mais de 1,3 kg (cerca de 3 libras).
Como construir um Cubesat:
CUIDADO: Para cortar o metal, use uma serra de fita ou uma serra circular e use óculos de proteção e luvas.
1. Corte 2 folhas de metal em um quadrado de 10x10 cm ou, se você não tiver o tamanho correto de metal, conecte 2 peças de metal usando um conector de plástico e alguns parafusos e porcas.
2. Corte 4 pedaços de metal com 10 cm de altura. Esses serão os cantos do Cubesat.
3. Corte 8 pedaços de 10 varas estreitas e achatadas de metal.
4. Comece conectando as peças de canto a um dos quadrados planos de 10x10 cm que foram cortados na etapa 1. Coloque os parafusos voltados para fora do Cubesat.
5. Adicione 4 suportes horizontais (varetas longas e planas) às peças dos cantos, que devem subir cerca de meio caminho nas peças dos cantos. Deve haver quatro deles, um de cada lado.
6. Adicione 4 suportes verticais (hastes longas e planas), eles se conectarão aos suportes horizontais no centro.
7. Use cola quente para conectar os suportes verticais à base, onde as partes dos cantos são conectadas.
8. Coloque o outro quadrado de 10x10 cm em cima, fixe-o com 4 parafusos (um em cada canto). Não conecte até que o arduino e os sensores estejam no CubeSat.
Código para o sensor MQ-9:
#include // (interface periférica serial se comunicando com dispositivos em distâncias curtas)
#include // (envia e conecta dados ao cartão SD)
#include // (usa fios para conectar e mover dados e informações)
float sensorVoltage; // (leia a tensão do sensor)
float sensorValue; // (imprimir o valor lido do sensor)
Dados do arquivo; // (variável para escrever no arquivo)
// termina a pré-configuração
void setup () // (as ações são realizadas na configuração, mas nenhuma informação / dados são registrados) //
{
pinMode (10, SAÍDA); // deve definir o pino 10 para saída, mesmo se não for usado
SD.begin (4); // começa o cartão SD com CS definido para o pino 4
Serial.begin (9600);
sensorValue = analogRead (A0); // (pino analógico definido como zero)
sensorVoltage = sensorValue / 1024 * 5,0;
}
void loop () // (executa o loop novamente e não grava informações / dados)
{
Dados = SD.open ("Log.txt", FILE_WRITE); // abre um arquivo chamado "Log"
if (Data) {// só fará o resto se o arquivo for criado com sucesso
Serial.print ("tensão do sensor ="); // (imprimir / registrar a volatilidade do sensor)
Serial.print (sensorVoltage);
Serial.println ("V"); // (imprimir dados em voláteis)
Data.println (sensorVoltage);
Data.close ();
atraso (1000); // (atrasar 1000 milissegundos e reiniciar a coleta de dados)
}
}
Etapa 4: Resultados e lições aprendidas
Resultados:
Física Expandimos nosso conhecimento das leis de Newton, especificamente sua primeira lei. Esta lei afirma que um objeto em movimento permanecerá em movimento, a menos que seja acionado por uma força externa. O mesmo conceito se aplica a objetos em repouso. Quando nosso CubeSat estava orbitando, ele estava em velocidade constante.. tão em movimento. Se a corda se quebrasse, nosso CubeSat teria voado em linha reta no ponto específico de sua órbita onde se quebrou.
Quantitativo Quando a órbita começou, obtivemos 4,28 por um tempo, depois mudou para 3,90. Isso determina a tensão
Qualitativo Nosso CubeSat orbitou Marte e coletou dados na atmosfera. Usamos propano (C3H8) para adicionar à atmosfera para nosso sensor MQ-9 para detectar e medir a diferença. O teste de vôo correu muito bem devido ao atraso do orbitador de Marte. O CubeSat voou em um movimento circular, com o censor apontado para dentro em direção a Marte.
Lições aprendidas:
A maior lição aprendida ao longo deste projeto foi perseverar em nossas lutas. A parte mais difícil deste projeto provavelmente foi descobrir como configurar e codificar para o cartão SD para coletar nossos dados. Isso nos deu muitos problemas porque era um longo processo de tentativa e erro, que era um pouco frustrante, mas finalmente descobrimos.
Aprendemos como ser criativos e usar ferramentas para criar um CubeSat 10x10x10 que ajudará a medir a poluição do ar com o sensor de gás MQ-9. Usamos ferramentas elétricas como Dremel, alicate de corte, esmeril e serra para cortar nosso metal no tamanho correto. Também aprendemos como planejar corretamente nosso projeto a partir das ideias em nossas cabeças para o papel e, em seguida, executar o plano. Não perfeitamente, é claro, mas o planejamento nos ajudou a ficar no caminho certo.
Outra habilidade que aprendemos foi como codificar o sensor MQ-9 nos Arduinos. Usamos o sensor de gás MQ-9 porque nosso objetivo principal era fazer um CubeSat capaz de medir a qualidade do ar na atmosfera de março.