CubeSat արագացուցիչի ձեռնարկ ՝ 6 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:47

Cubesat- ը տիեզերական հետազոտությունների համար փոքրացված արբանյակի տեսակ է, որը բաղկացած է 10x10x10 սմ խորանարդ միավորի բազմապատիկներից և մեկ միավորից ոչ ավելի, քան 1,33 կիլոգրամ զանգվածից: Cubesats- ը հնարավորություն է տալիս մեծ քանակությամբ արբանյակներ ուղարկվել տիեզերք և հնարավորություն է տալիս սեփականատիրոջը լիակատար վերահսկողություն ունենալ մեքենայի վրա ՝ անկախ երկրի վրա գտնվելու վայրից: Cubesats- ը նաև ավելի մատչելի է, քան ցանկացած այլ ներկայիս նախատիպ: Ի վերջո, խորանարդաձևերը հեշտացնում են տիեզերք ընկղմվելը և գիտելիքների տարածում այն մասին, թե ինչպիսին են մեր մոլորակն ու տիեզերքը:

Arduino- ն հարթակ կամ համակարգիչ է, որն օգտագործվում է էլեկտրոնիկայի նախագծերի կառուցման համար: Arduino- ն բաղկացած է ինչպես ծրագրավորվող տպատախտակից, այնպես էլ ձեր համակարգչում աշխատող ծրագրակազմից, որն օգտագործվում է համակարգչային ծածկագիրը գրատախտակին գրելու և վերբեռնելու համար:

Այս նախագծի համար մեր թիմին թույլատրվեց ընտրել ցանկացած սենսոր, որը մենք ցանկանում էինք հայտնաբերել Մարսի կազմի որոշակի ասպեկտ: Մենք որոշեցինք գնալ արագացուցիչով կամ էլեկտրամեխանիկական սարքով, որն օգտագործվում է արագացման ուժերը չափելու համար:

Այս բոլոր սարքերը միասին աշխատեցնելու համար մենք պետք է արագացուցիչը ամրացնեինք Arduino- ի տախտակին և կցեինք երկուսն էլ խորանարդի ներքին մասին և համոզվեինք, որ այն դիմակայել է թռիչքի մոդելավորմանը և ցնցման փորձությանը: Այս հրահանգը կներկայացնի, թե ինչպես ենք մենք դա արել և Arduino- ից հավաքած տվյալները:

Քայլ 1. Նպատակների սահմանում (Ալեքս)

Այս նախագծի մեր հիմնական նպատակը CubeSat- ում տեղադրված արագացուցիչի (մի անհանգստացեք, մենք կբացատրենք, թե ինչ է դա) օգտագործելն էր ՝ Մարսի վրա ձգողականության պատճառով արագացումը չափելու համար: Մենք պետք է կառուցեինք CubeSat և փորձարկեինք դրա ամրությունը տարբեր առումներով: Նպատակ դնելու և պլանավորելու ամենադժվար հատվածը գիտակցելն էր, թե ինչպես կարելի է Arduino- ն և արագացուցիչը CubeSat- ի ներսում պահել անվտանգ եղանակով: Դա անելու համար մենք պետք է ունենայինք CubeSat- ի լավ դիզայն, համոզվեինք, որ այն 10x10x10 սմ է, և համոզվեք, որ այն կշռում է 1,3 կիլոգրամից պակաս:

Մենք որոշեցինք, որ Legos- ը, փաստորեն, երկարակյաց կլինի, և նաև հեշտ է կառուցել դրա հետ: Լեգոները նաև ինչ -որ բան կարող էին ունենալ ինչ -որ մեկը, այլ ոչ թե մենք գումար ծախսենք ցանկացած շինանյութի վրա: Բարեբախտաբար, դիզայնով հանդես գալու գործընթացը շատ երկար չտևեց, ինչպես կտեսնեք հաջորդ քայլին:

Քայլ 2. Դիզայն Cubesat

Այս հատուկ cubesat- ի համար մենք օգտագործեցինք լեգոները `դրանց կառուցման, ամրացման և ամրության հեշտության համար: Խորանարդի նստվածքը պետք է լինի 10x10x10 սմ և կշռի 1.33 կգ -ից պակաս (3 ֆունտ) մեկ U.- ի համար: Legos- ն հեշտացնում է ճշգրիտ 10x10x10 սմ ունենալը ՝ միաժամանակ օգտագործելով Lego- ի երկու հիմք խորանարդի հատակի և կափարիչի համար: Հնարավոր է ՝ ստիպված լինեք ստորև նետել Լեգոյի հիմքերը, որպեսզի դրանք ստանան ճիշտ այնպես, ինչպես ցանկանում եք: Խորանարդի ներսում դուք կունենաք ձեր arduino, breadboard, մարտկոց և SD քարտի պատյան, որոնք բոլորը կցված են պատերին `օգտագործելով ցանկացած սոսինձ, որը կցանկանայիք: Մենք օգտագործեցինք կպչուն ժապավեն `ապահովելու համար, որ ներսում կտորներ չկտրվեն: Խորանարդը ուղեծրին ամրացնելու համար մենք օգտագործեցինք լար, ռետինե ժապավեններ և կայծակաճարմանդ փողկապ: Ռետինե ժապավենները պետք է փաթաթվեն խորանարդի վրա, կարծես ժապավենը փաթաթված լինի նվերի շուրջ: Լարը այնուհետև կապվում է կափարիչի վրա գտնվող ռետինե ժապավենի կենտրոնին: Այնուհետև լարն օղակվում է կայծակաճարմանդի միջոցով, որն այնուհետև ամրացվում է ուղեծրին:

Քայլ 3. Կառուցեք Arduino- ն

Այս CubeSat- ի մեր նպատակն էր, ինչպես և նախկինում ասված էր, արագացուցիչի միջոցով Մարսի վրա ձգողականության պատճառով արագացման որոշումը: Արագացուցիչները ինտեգրալ սխեմաներ կամ մոդուլներ են, որոնք օգտագործվում են այն օբյեկտի արագացումը չափելու համար, որին կցված են: Այս նախագծում ես սովորեցի կոդավորման և էլեկտրագծերի հիմունքները: Ես օգտագործեցի mpu 6050, որն օգտագործվում է որպես էլեկտրամեխանիկական սարք, որը չափելու է արագացման ուժերը: Dynamicգալով դինամիկ արագացման չափը, կարող եք վերլուծել, թե ինչպես է սարքը շարժվում X, Y և Z առանցքների վրա: Այլ կերպ ասած, դուք կարող եք ասել, արդյոք այն շարժվում է վեր ու վար, թե կողք կողքի, արագացուցիչը և որոշ ծածկագիր կարող են հեշտությամբ ձեզ տալ տվյալ տեղեկատվությունը որոշելու համար: Որքան զգայուն է սենսորը, այնքան ավելի ճշգրիտ և մանրամասն կլինեն տվյալները: Սա նշանակում է, որ արագացման տվյալ փոփոխության դեպքում ազդանշանի ավելի մեծ փոփոխություն կլինի:

Ես ստիպված էի արդուինոն, որն արդեն միացված էր արագացուցիչին, միացնելով SD քարտի կրիչին, որը կպահեր թռիչքի թեստի ժամանակ ստացված տվյալները, որպեսզի հետո կարողանանք այն վերբեռնել համակարգչի վրա: Այս կերպ մենք կարող ենք դիտել X, Y և Z առանցքի չափումները `տեսնելու, թե որտեղ է եղել խորանարդաձևը օդում: կցված նկարներում կարող եք դիտել, թե ինչպես կարելի է արդուինոն միացնել արագացուցիչին և տախտակին:

Քայլ 4: Թռիչքի և թրթռման թեստեր (Ալեքս)

Խորանարդի դիմացկունությունը ապահովելու համար մենք պետք է այն անցկացնեինք մի շարք թեստերի միջոցով, որոնք նմանակելու էին այն միջավայրը, որով այն պետք է անցներ տարածության մեջ:. Մենք պետք է arduino- ն ամրացնենք սարքը, որը կոչվում է ուղեծիր, և մոդելավորենք նրա թռիչքի ուղին կարմիր մոլորակի շուրջը: Մենք փորձեցինք մի քանի եղանակով ամրացնել խորանարդի նստատեղը, բայց ի վերջո մենք կարողացանք տեղավորվել կրկնակի ռետինե ժապավենի վրա, որը փաթաթված էր խորանարդի նստարանին: Այնուհետև ռետինե ժապավեններին ամրացվեց մի լար:

Թռիչքի փորձարկումն անմիջապես հաջողություն չունեցավ, քանի որ մեր առաջին փորձի ժամանակ ժապավենի մի մասը սկսեց պոկվել: Այնուհետեւ մենք նախագծերը փոխեցինք նախորդ պարբերությունում նշված ռետինե ժապավենի տարբերակով: Չնայած մեր երկրորդ փորձին, մենք կարողացանք ձագուկին թռչել անհրաժեշտ արագությամբ, 30 վայրկյան, առանց որևէ խնդիրների առաջացման:

Հաջորդ փորձարկումը թրթռման փորձարկումն էր, որը թույլ էր տալիս նմանակել մոլորակի մթնոլորտում ճանապարհորդող խորանարդի նստատեղը: Մենք ստիպված էինք խորանարդը դնել թրթռման սեղանի վրա և որոշակի չափով հզորացնել ուժը: Այնուհետև խորանարդը պետք է մարտունակության մեջ մնա առնվազն 30 վայրկյան այս հզորության մակարդակում: Ի ուրախություն մեզ, մենք կարողացանք անցնել թեստի բոլոր ասպեկտները մեր առաջին փորձից: Այժմ մնում էր միայն տվյալների վերջնական հավաքումը և թեստերը:

Քայլ 5: Տվյալների մեկնաբանություն

Տվյալներով, որոնք մենք ստացել ենք վերջնական փորձարկում կատարելուց հետո, կարող եք տեսնել, թե ուր է անցել խորանարդը X, Y և Z առանցքների վրա և որոշել արագացումը ՝ բաժանելով ձեր տեղաշարժը ժամանակի վրա: Սա ձեզ տալիս է միջին արագություն: Այժմ, քանի դեռ օբյեկտը միատեսակ արագանում է, պարզապես պետք է միջին արագությունը բազմապատկել 2 -ով `վերջնական արագությունը ստանալու համար: Արագացումը գտնելու համար վերցրեք վերջնական արագությունը և բաժանեք այն ժամանակի:

Քայլ 6: Եզրակացություն

Մեր նախագծի վերջնական նպատակն էր որոշել Մարսի շուրջ ձգողության արագացումը: Արդուինոյի միջոցով հավաքված տվյալների միջոցով կարելի է որոշել, որ Մարսի շուրջը պտտվելիս գրավիտացիոն արագացումը մնում է հաստատուն: Բացի այդ, Մարսի շուրջը ճանապարհորդելիս ուղեծրի ուղղությունը մշտապես փոխվում է:

Ընդհանուր առմամբ, մեր թիմի ամենամեծ ձեռնարկը եղավ մեր կարդալու և գրելու վարպետության աճը, տիեզերական հետազոտությունների նորագույն տեխնոլոգիայի ընկալումը և Arduino- ի ներքին աշխատանքների և բազմաթիվ օգտագործման մեր ծանոթությունը:

Երկրորդ ՝ ծրագրի ողջ ընթացքում մեր թիմը ոչ միայն սովորեց տեխնոլոգիայի և ֆիզիկայի վերոնշյալ հասկացությունները, այլև մենք սովորեցինք նախագծի կառավարման հմտություններ: Այս հմտություններից մի քանիսը ներառում են ժամկետների բավարարում, դիզայնի վերահսկողության և չնախատեսված խնդիրների համապատասխանեցում, ինչպես նաև ամենօրյա հանդիպումների անցկացում ՝ մեր խմբին հաշվետվողականություն տալու և, իր հերթին, բոլորին մեր նպատակներին հասնելու ճանապարհին պահելու համար:

Ամփոփելով ՝ մեր թիմը բավարարեց թեստավորման և տվյալների յուրաքանչյուր պահանջ, ինչպես նաև սովորեց ֆիզիկայի և թիմի կառավարման անգնահատելի հմտություններ, որոնք մենք կարող ենք հետագայում իրականացնել դպրոցում և խմբային աշխատանքի վրա հիմնված ցանկացած մասնագիտության մեջ: