የሙቀት CubeSat ቤን እና ካቲ እና ጥ ሰዓት 1: 8 ደረጃዎች

2024 ደራሲ ደራሲ: John Day | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-30 07:30

እርስዎ ወደ ጠፈር ሊላኩ እና የሌላውን ፕላኔት የሙቀት መጠን ሊወስዱ የሚችሉትን አንድ ነገር ለማድረግ ፈልገው ያውቃሉ? በእኛ የሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤት የፊዚክስ ትምህርት ክፍል ፣ እኛ ከዋናው ጥያቄ ጋር CubeSat ን በሚሠራ አርዱዲኖ ለመገንባት የት ተመደብን ይህንን በማርስ ውስጥ እንዴት መሥራት እንችላለን? በፕላኔቷ ላይ የሙቀት መጠን እንዲለካ ለማድረግ ወሰንን ፣ ምክንያቱም ሞቃታማ ማርስ ምን ያህል እንደሆነ ማወቅ የማይፈልግ ማን ነው? ሆኖም ፣ ከተመጣጣኝ ዋጋ ፣ ግን ደግሞ ዘላቂ ከሆነ ነገር ማውጣት ነበረብን። ስለዚህ እኛ ሌጎስን እንጠቀም ነበር። ይህ CubeSat ን ዘላቂ አድርጎታል ፣ እና የመጠን መለኪያዎች በቀላሉ እንድንደርስ ረድቶናል-ምንም እንኳን ሁሉም ቁርጥራጮች ትንሽ ቢሆኑም! ግባችን የአከባቢውን የሙቀት መጠን ሊወስድ የሚችል ሙሉ በሙሉ የሚሰራ ዳሳሽ እና በዙሪያው የመከላከያ CubeSat እንዲኖረን ነበር።

ደረጃ 1 - ቁሳቁሶችን መሰብሰብ/CubeSat ን መሳል

እርስዎ ማድረግ የሚፈልጉት የመጀመሪያው ነገር CubeSat ን መሳል ነው። ከመገንባቱ በፊት ምን መገንባት እንደሚፈልጉ ሀሳብ ሊኖርዎት ይገባል። ከላይ ካሉት ስዕሎች አንዱ እኛ የሠራናቸው የ CubeSat ንድፎች ናቸው። በመቀጠል ቁሳቁሶችዎን ይሰብስቡ። እኛ ለገነባነው CubeSat እኛ ሌጎስን እንጠቀማለን። እኛ ሌጎስን መርጠናል ምክንያቱም በቀላሉ ለመገጣጠም እና ለመገጣጠም ፣ እና በተመሳሳይ ጊዜ ዘላቂ እና አስፈላጊዎቹን ተግባራት በጥሩ ሁኔታ ስለሚያከናውኑ ነው። ስለዚህ ፣ አንዳንድ Legos ማግኘት ያስፈልግዎታል። 10cm X 10 ሴ.ሜ X 10 ሴ.ሜ ፣ ወይም 10 በ 10 ቁራጭ አንድ ላይ ሊጣመሩ የሚችሉ ጥቂት የመሠረት ቁርጥራጮችን ያግኙ። ለኛ CubeSat ፣ በርካታ የመሠረት ቁርጥራጮችን ማግኘት እና 10 ሴ.ሜ በ 10 ሴ.ሜ መሠረት ለመሥራት አንድ ላይ ማሰባሰብ ነበረብን። እንዲሁም ተመሳሳይ መጠን ያለው የጣሪያ ቁራጭ ለመሥራት ሌጎስን ማግኘት ያስፈልግዎታል። እነዚያን ሌጎስ ካገኙ በኋላ የኩቤሳትን ግድግዳዎች ለመገንባት ቶን ትንሽ ሌጎስን ማግኘት ያስፈልግዎታል። እነዚህ ሌጎዎች በጣም ቀጭን መሆናቸውን ያረጋግጡ ፣ ስለሆነም የ CubeSat ውስጡን በጣም ብዙ አይወስዱም።

ደረጃ 2 - ኩቤሳትን መገንባት

በመጀመሪያ ፣ ይህንን 10x10x10 ውበት ገንብተናል። ብዙ የተለያዩ ንድፎችን ወሰደ። በመጀመሪያ መሃል ላይ መደርደሪያ ነበረን ነገር ግን በኋላ ላይ አላስፈላጊ መሆኑን ወሰንን። በመሃል ላይ መደርደሪያ እንዲኖርዎት ከመረጡ ፣ አንድ ጊዜ አንድ መደርደሪያ ብቻ እንዲመክሩት እመክራለሁ ፣ ምክንያቱም ባስገቡበት ጊዜ ሁሉ መገንጠል እና አርዱዲኖዎን እና ዳሳሽዎን ማውጣት ይኖርብዎታል። ሁሉም ነገር በተቀላጠፈ ሲሠራ ለማየት ከላይኛው ተዘግቶ ሳለ በውስጣችን ፈጣን እይታ እንዲኖረን ትንሽ መስኮቶችን አክለናል። CubeSat የበለጠ የተረጋጋ እንዲሆን ፣ ከታች የሊጎ ሁለት ንብርብሮችን አንድ ላይ እናደርጋለን። ይበልጥ የተረጋጋው የተሻለ ነው ፣ ምክንያቱም ይህ CubeSat ከብዙ የተለያዩ መሰናክሎች ለመትረፍ መቻል አለበት።

ደረጃ 3 - Arduino ን ሽቦ እና ኮድ መስጠት

የዚህ ፕሮጀክት ሁለተኛው እርምጃ አርዱዲኖን ሽቦ ማገናኘት የሚኖርብዎት ነው። ይህ እርምጃ በጣም አስፈላጊ ነው ፣ ምክንያቱም ፣ ይህ በትክክል ካልተሰራ ፣ የኩብ ሳቱ የሙቀት መጠንን ማንበብ አይችልም። የአሩዲኖውን ሽቦ ለማጠናቀቅ አንዳንድ ቁሳቁሶች ያስፈልግዎታል። እነዚህ ቁሳቁሶች ባትሪ ፣ አርዱዲኖ ፣ ኤስዲ ካርድ ፣ ዝላይ ሽቦዎች ፣ የዳቦ ሰሌዳ ፣ የሙቀት ዳሳሽ እና ኮምፒተር ናቸው። ሽቦው በትክክል እየሰራ መሆኑን ለማየት ኮምፒዩተሩ ጥቅም ላይ ይውላል። አርዱዲኖን እንዴት ሽቦ ማድረግ እንደሚቻል ላይ እኛን ለመምራት በጣም ጠቃሚ የሆነ ድር ጣቢያ እዚህ አለ-

create.arduino.cc/projecthub/TheGadgetBoy/…

ከዚህ በላይ ያሉት ሥዕሎች እና የማቅለጫ ሥዕሎች እንዲሁ ሊረዱዎት ይችላሉ። የአርዱዲኖ ዊል ኮድ መስራቱ በኮምፒተርው ላይ እየሰራ መሆኑን ለማየት ይፈትሻል። ሁሉም ነገር እየሰራ ከሆነ አርዱዲኖ ከኮምፒውተሩ ሊወጣ ይችላል እና ለመሄድ ዝግጁ ነው።

ኮድ ፦

// የውሂብ ሽቦ በአርዱዲኖ ላይ ወደብ 2 ተሰክቷል

#ONE_WIRE_BUS 2 ን ይግለጹ

ፋይል ዳሳሽ ዳታ;

// ከማንኛውም የ OneWire መሣሪያዎች ጋር ለመገናኘት የ OneWire ምሳሌን ያዋቅሩ (ማክስም/ዳላስ የሙቀት አይሲዎች ብቻ አይደሉም)

OneWire oneWire (ONE_WIRE_BUS);

// እኛ የሚያስፈልጉንን ቤተ -ፍርግሞችን ያካትቱ

#ያካትቱ

#ያካትቱ

#ያካትቱ

// የእኛን አንድ ዋየር ማጣቀሻ ለዳላስ ሙቀት ያስተላልፉ።

የዳላስ የሙቀት ዳሳሾች (& oneWire);

// ድርድር የመሣሪያ አድራሻ ለመያዝ

የመሣሪያ አድራሻ በውስጥ ቴርሞሜትር;

/*

* የማዋቀር ተግባር። እዚህ መሰረታዊ ነገሮችን እናደርጋለን

*/

ባዶነት ማዋቀር (ባዶ)

{

pinMode (10 ፣ ውፅዓት);

SD.begin (4);

// ተከታታይ ወደብ ይጀምሩ

Serial.begin (9600);

Serial.println ("የዳላስ ሙቀት IC ቁጥጥር ቤተ -መጽሐፍት ማሳያ");

/ በአውቶቡስ ላይ መሣሪያዎችን ያግኙ

Serial.print (“መሣሪያዎችን መፈለግ…”);

sensors.begin ();

Serial.print ("ተገኝቷል");

Serial.print (sensors.getDeviceCount (), DEC);

Serial.println ("መሣሪያዎች.");

// የጥገኛ ኃይል መስፈርቶችን ሪፖርት ያድርጉ

Serial.print ("የፓራሳይት ኃይል:");

ከሆነ (sensors.isParasitePowerMode ()) Serial.println ("በርቷል");

ሌላ Serial.println ("ጠፍቷል");

/*አድራሻን በእጅ ይመድቡ። ከዚህ በታች ያሉት አድራሻዎች ይለወጣሉ

በአውቶቡስዎ ላይ ለሚሠሩ የመሣሪያ አድራሻዎች። የመሣሪያ አድራሻ ሰርስሮ ሊወጣ ይችላል

ወይ oneWire.search (deviceAddress) ወይም በግለሰብ በኩል በመጠቀም

sensors.getAddress (የመሣሪያ አድራሻ ፣ መረጃ ጠቋሚ) የእርስዎን የተወሰነ አድራሻ እዚህ መጠቀም እንደሚያስፈልግዎት ልብ ይበሉ

insideThermometer = {0x28, 0x1D, 0x39, 0x31, 0x2, 0x0, 0x0, 0xF0};

ዘዴ 1

በአውቶቡስ ላይ መሣሪያዎችን ይፈልጉ እና በመረጃ ጠቋሚ ላይ በመመርኮዝ ይመድቡ። በሐሳብ ደረጃ ፣

በአውቶቡሱ ላይ አድራሻዎችን መጀመሪያ ለማግኘት እና ከዚያ ለማግኘት ይህንን ያደርጋሉ

አንዴ ካወቁ በኋላ እነዚያን አድራሻዎች ይጠቀሙ እና በእጅ ይመድቧቸው (ከላይ ይመልከቱ)

በአውቶቡስዎ ላይ ያሉ መሣሪያዎች (እና እነሱ አይለወጡም ብለው ካሰቡ)።

*/ ከሆነ (! sensors.getAddress (insideThermometer, 0)) Serial.println ("ለመሣሪያ 0 አድራሻ ማግኘት አልተቻለም");

// ዘዴ 2 - ፍለጋ ()

// ፍለጋ () የሚቀጥለውን መሣሪያ ይፈልጋል። አዲስ አድራሻ ከነበረ 1 ይመልሳል

// ተመለሰ። ዜሮ ማለት አውቶቡሱ አጭር ነው ፣ መሣሪያዎች የሉም ፣

// ወይም ሁሉንም አስቀድመው ሰርስረዋቸዋል። ጥሩ ሀሳብ ሊሆን ይችላል

// ቆሻሻ እንዳላገኙ ለማረጋገጥ CRC ን ይፈትሹ። ትዕዛዙ ነው

// ውሳኔ ሰጪ። በተመሳሳይ ቅደም ተከተል ሁልጊዜ ተመሳሳይ መሣሪያዎችን ያገኛሉ

//

// ከፍለጋ በፊት መጠራት አለበት ()

//oneWire.reset_search ();

// በ ቴርሞሜትር ውስጥ የተገኘውን የመጀመሪያውን አድራሻ ይመድባል

// ከሆነ (! oneWire.search (insideThermometer)) Serial.println ("ለውስጥ ቴርሞሜትር አድራሻ ማግኘት አልተቻለም");

// በአውቶቡስ ውስጥ ያገኘናቸውን አድራሻዎች ያሳዩ

Serial.print ("የመሣሪያ 0 አድራሻ:");

printAddress (የውስጥ ቴርሞሜትር);

Serial.println ();

// ውሳኔውን ወደ 9 ቢት ያዋቅሩ (እያንዳንዱ የዳላስ/ማክስም መሣሪያ በርካታ የተለያዩ ጥራቶች ችሎታ አለው)

sensors.setResolution (inside ቴርሞሜትር ፣ 9);

Serial.print ("የመሣሪያ 0 ጥራት:");

Serial.print (sensors.getResolution (inside ቴርሞሜትር) ፣ DEC);

Serial.println ();

}

// ለአንድ መሣሪያ የሙቀት መጠኑን ለማተም ተግባር

ባዶ ህትመት የሙቀት መጠን (የመሣሪያ አድራሻ አድራሻ መሣሪያ አድራሻ)

{

// ዘዴ 1 - ቀርፋፋ

//Serial.print("Temp C: ");

//Serial.print (sensors.getTempC (deviceAddress)));

//Serial.print ("Temp F:");

//Serial.print (sensors.getTempF (deviceAddress))); //TempC ን ለማግኘት ሁለተኛ ጥሪ ያደርጋል ከዚያም ወደ ፋራናይት ይለውጣል

// ዘዴ 2 - ፈጣን

ተንሳፋፊ tempC = sensors.getTempC (deviceAddress);

ከሆነ (tempC == DEVICE_DISCONNECTED_C)

{

Serial.println ("ስህተት ፦ የሙቀት መረጃን ማንበብ አልተቻለም");

መመለስ;

}

sensorData = SD.open ("log.txt", FILE_WRITE);

ከሆነ (ዳሳሽ ዳታ) {

Serial.print ("Temp C:");

Serial.print (tempC);

Serial.print ("Temp F:");

Serial.println (DallasTemperature:: toFahrenheit (tempC)); // tempC ን ወደ ፋራናይት ይለውጣል

sensorData.println (tempC);

sensorData.close ();

}

}

/*

* ዋና ተግባር። ቴምፕስሲውን ከአነፍናፊዎቹ ይጠይቃል እና በተከታታይ ላይ ያሳያል።

*/

ባዶነት loop (ባዶ)

{

// ዓለም አቀፍ ሙቀትን ለማውጣት sensors.requestTemperatures () ይደውሉ

በአውቶቡስ ውስጥ ላሉት ሁሉም መሣሪያዎች/ ጥያቄ

Serial.print ("የሙቀት መጠኖችን በመጠየቅ ላይ …");

sensors.requestTemperatures (); // የሙቀት መጠንን ለማግኘት ትዕዛዙን ይላኩ

Serial.println ("ተከናውኗል");

// ወዲያውኑ ማለት ይቻላል ምላሽ ይሰጣል። መረጃውን እናተም

የህትመት ሙቀት (የውስጥ ቴርሞሜትር); // ውሂቡን ለማተም ቀላል ተግባርን ይጠቀሙ

}

// የመሣሪያ አድራሻ ለማተም ተግባር

ባዶ ህትመት አድራሻ (የመሣሪያ አድራሻ አድራሻ መሣሪያ አድራሻ)

{

ለ (uint8_t i = 0; i <8; i ++)

{

ከሆነ (deviceAddress <16) Serial.print ("0");

Serial.print (deviceAddress , HEX);

}

}

መልስ ወደፊት

ደረጃ 4 - በኩቤሳት ላይ ማጣራት

አሁን የአርዱዲኖው CubeSat ፣ ኮድ እና ሽቦ ተጠናቅቋል ፣ በቅርቡ ሙከራዎችን ያካሂዳሉ። እነዚህ ሙከራዎች ካልተሳኩ የእርስዎ CubeSat ከእርስዎ አርዱinoኖ ጋር ሙሉ በሙሉ ሊጠፋ ይችላል። ስለዚህ የእርስዎ አርዱዲኖ ለዚህ ዝግጁ መሆኑን ማረጋገጥ ይፈልጋሉ። በ CubeSat ላይ በመፈተሽ ይህ እርምጃ ለመጫወት የሚመጣው እዚያ ነው። በመጀመሪያ ፣ አርዱዲኖዎን በ CubeSat ውስጥ ደህንነቱ በተጠበቀ ሁኔታ ማስቀመጥ ያስፈልግዎታል ፣ እና በዙሪያው እንደማይንሸራተት ያረጋግጡ። ከዚያ ፣ ሁሉም የ CubeSat ቁርጥራጮች በአስተማማኝ ሁኔታ መኖራቸውን ማረጋገጥ ያስፈልግዎታል። ምንም የተላቀቁ ቁርጥራጮች ሊኖሩ አይችሉም ፣ ወይም CubeSat በፈተናዎች ጊዜ የመለያየት ዕድሉ ሰፊ ይሆናል። የእርስዎን CubeSat በጥብቅ ካረጋገጡ ፣ ከዚያ የሚያልፍባቸው ፈተናዎች በቀላሉ ማለፍ አለባቸው።

ደረጃ 5 - CubeSat ን ወደ ላይ ማሰር

ይህ እርምጃ CubeSat ለሚያልፈው የመጀመሪያ ፈተና በዝግጅት ላይ ይሆናል። በፈተናው ውስጥ CubeSat ለ 30 ሰከንዶች ያህል በክበብ ውስጥ በፍጥነት ፍጥነት ይሽከረከራሉ። ወደ በረራ እንዳይመጣ CubeSat በጥብቅ እንደተጣበበ ማረጋገጥ ያስፈልግዎታል። በ CubeSat ዙሪያ 2 ሕብረቁምፊዎችን ሙሉ በሙሉ አስረናል ፣ እና በጥብቅ አሰርናቸው። ከዚያ ፣ በመጀመሪያዎቹ ሁለት ዙሪያ የታሰረ ሌላ ረዥም ሕብረቁምፊ ጨመርን። በተቻለ መጠን ደህንነቱ የተጠበቀ እንዲሆን ከላይ እና ከታች ይህንን ሕብረቁምፊ ብዙ ጊዜ አንጠልጥለነዋል። በበረራ ወቅት እንዳይፈታ ሕብረቁምፊውን ፍጹም ማድረግ ስለሚፈልጉ ይህ ብዙ ሙከራዎችን ሊወስድ ይችላል።

ደረጃ 6 የስዊንግ ሙከራ

በዚህ ደረጃ ለደህንነት ሲባል ዓይኖችዎን ለመጠበቅ መነጽር ማድረግዎን ያረጋግጡ። በዚህ ደረጃ አርዱዲኖ ተግባሩን (የሙቀት መጠንን መፈለግ) እንዲያከናውን በበቂ ሁኔታ የሚጠብቅ መሆኑን ለማየት CubeSat ን በሙከራ ውስጥ ያካሂዳሉ። የመጀመሪያው ፈተና ሕብረቁምፊ የሚያስፈልገው ነው። በዚህ ሙከራ ውስጥ አርዱዲኖ በዙሪያው ይንሸራተታል (ከላይ በስዕሉ/ቪዲዮው ላይ እንደሚታየው)- (አንዳንድ ጊዜ ቪዲዮው የመጫን ችግር አለበት)። አንድ ሞዴል ማርስ መሃል ላይ ሊቀመጥ ይችላል። ይህንን ሙከራ በተሳካ ሁኔታ ለማጠናቀቅ አርዱዲኖ ሳይገናኝ መንሸራተት አለበት ፣ ለዚህም ነው በጥሩ መነሳት ያለበት ፣ እና እነሱ አርዱinoኖ ፈተናው ከተጠናቀቀ በኋላ ሙሉ በሙሉ መሥራት ያስፈልጋቸዋል። ለዚህም ነው አርዱዲኖ በ CubeSat ውስጥ ደህንነቱ የተጠበቀ መሆኑን ማረጋገጥ ያለብዎት።

ደረጃ 7: ፈተና #2- የመንቀጥቀጥ ፈተና

በዚህ ደረጃ የእርስዎ CubeSat በፈተና ቁጥር 2 ውስጥ ያልፋል። ይህ ፈተና የመንቀጥቀጥ ፈተና ነው። በዚህ ሙከራ ውስጥ ፣ በሥዕሉ/በቪዲዮው ላይ እንደሚታየው CubeSat በመያዣ ውስጥ ይቀመጣል (አንዳንድ ጊዜ ቪዲዮው የመጫን ችግር አለበት) እና ለ 30 ሰከንዶች በኃይል ወደ ኋላ እና ወደ ፊት ይንቀጠቀጣል። ይህንን ፈተና ለማለፍ የእርስዎ CubeSat እና Arduino ከተንቀጠቀጡ በኋላ አሁንም ሙሉ በሙሉ መሥራት ያስፈልጋቸዋል።

ደረጃ 8 ውጤቶች/የተጠናቀቀ የሙቀት መጠን CubeSat

በመጨረሻ ፣ የእኛ ፈተና (CubeSat) እያንዳንዱን ፈተና ሲያልፍ ሙቀቱን በተሳካ ሁኔታ መመዝገብ ችሏል። በእያንዳንዱ ፈተና ውስጥ መረጃው በተከታታይ 26-30 ዲግሪ ሴልሺየስ ያነባል። ይህ ከ 78-86 ዲግሪ ፋራናይት ጋር ተመሳሳይ ነው። ሆኖም በመንገድ ላይ አንዳንድ ችግሮች ውስጥ ገብተናል። ለምሳሌ ፣ የአርዱዲኖ ኮድ ብዙ ጊዜ አልሰራም ፣ እና 126 ዲግሪ ሴልሺየስ አንብቧል። ትክክለኛውን የሙቀት መጠን ለማሳካት ብዙ ሙከራዎችን ፈጅቷል። ይህንን ፕሮጀክት ለሚያደርግ ለማንም የምሰጠው አንዳንድ ምክሮች የኮድ እና ሽቦን ልዩነቶችን መሞከር እና የእርስዎ አርዱኢኖ ከ CubeSat ጋር በጥብቅ የሚስማማ መሆኑን ማረጋገጥ ነው። አርዱዲኖ ውስጡ በትክክል እንዲገጣጠም ለማረጋገጥ በ CubeSat ውስጥ ያለውን ክፍተት ማጠንከር ያስፈልግዎታል። አርዱዲኖ በ CubeSat ውስጥ በጣም ልቅ ሆኖ አንዳንድ ችግር አጋጥሞናል።

በዚህ ፕሮጀክት ውስጥ የፊዚክስ እውቀትዎን ተግባራዊ ማድረግ ያስፈልግዎታል። የቴክኖሎጂ ፣ የኃይል እና የጉልበት የፊዚክስ ዕውቀት በፕሮጀክቱ ውስጥ ሁሉ ተግባራዊ መሆን አለበት። በፕሮጀክቱ ውስጥ ስለ ሥርዓተ ፀሐይ ፣ እና እንደ CubeSats ያሉ አዳዲስ ቴክኖሎጂዎችን የበለጠ ተምረናል። እንዲሁም ስለ የስበት ኃይል እና ይህ ኃይል በ CubeSat ላይ እንዴት ተጽዕኖ ሊያሳድር እንደሚችል ተምረናል። በዚህ ፕሮጀክት አንድ በጣም አስፈላጊ ርዕስ የሳተላይት እንቅስቃሴ ነበር። ፍጥነትን ፣ የተጣራ ኃይልን እና የስበት ኃይልን በመጠቀም ስለ ሳተላይት እንቅስቃሴ ተምረናል። ይህ የሳተላይቶችን ፕሮጄክቶች ለማግኘት ይረዳናል።

አንዴ የእርስዎ CubeSat እና arduino ፈተናዎቹን በተሳካ ሁኔታ ካላለፉ እና በትክክል ከሠሩ ፣ ጨርሰዋል። የእርስዎ CubeSat ከማርስ ከባቢ አየር ለመትረፍ መቻል አለበት። በፈተናዎቹ ውስጥ ሁሉ አነፍናፊው በተሳካ ሁኔታ የሙቀት መጠን መመዝገቡን ያረጋግጡ። የእርስዎ CubeSat ወደ ጠፈር ለመሄድ ዝግጁ ነው!