Cubesat com sensor de qualidade do ar e Arduino: 4 etapas

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

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:

1. 10x10x10
2. 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.