Tutoriel sur l'accéléromètre CubeSat : 6 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Un cubesat est un type de satellite miniaturisé pour la recherche spatiale composé de multiples d'unités cubiques de 10x10x10 cm et d'une masse ne dépassant pas 1,33 kilogramme par unité. Les Cubesats permettent d'envoyer une grande quantité de satellites dans l'espace et permettent au propriétaire de contrôler totalement la machine, peu importe où ils se trouvent sur terre. Les Cubesats sont également plus abordables que tout autre prototype actuel. En fin de compte, les cubesats facilitent l'immersion dans l'espace et diffusent la connaissance de ce à quoi ressemblent notre planète et notre univers.

Un Arduino est une plate-forme, ou une sorte d'ordinateur, utilisée pour la construction de projets électroniques. Un Arduino se compose à la fois d'une carte de circuit programmable et d'un logiciel, qui s'exécute sur votre ordinateur, utilisé pour écrire et télécharger du code informatique sur la carte.

Pour ce projet, notre équipe a été autorisée à choisir n'importe quel capteur que nous voulions détecter un certain aspect de la composition de Mars. Nous avons décidé d'aller avec un accéléromètre, ou un appareil électromécanique utilisé pour mesurer les forces d'accélération.

Pour faire fonctionner tous ces appareils ensemble, nous avons dû attacher l'accéléromètre à la maquette de l'Arduino, et attacher les deux à l'intérieur du cubesat, et nous assurer qu'il résiste à une simulation de vol et à un test de secousse. Cette instructable couvrira comment nous avons accompli cela et les données que nous avons collectées à partir de l'Arduino.

Étape 1: Établir des objectifs (Alex)

Notre objectif principal pour ce projet, était d'utiliser un accéléromètre (ne vous inquiétez pas, nous expliquerons ce que c'est plus tard) placé au sein d'un CubeSat, pour mesurer l'accélération due à la gravité sur Mars. Nous devions construire un CubeSat et tester sa durabilité de différentes manières. La partie la plus difficile de la définition des objectifs et de la planification a été de comprendre comment contenir l'Arduino et l'accéléromètre dans le CubeSat, de manière sûre. Pour ce faire, nous devions trouver un bon design CubeSat, nous assurer qu'il mesurait 10x10x10cm et peser moins de 1,3 kilogramme.

Nous avons déterminé que les Legos se révéleraient en fait durables et faciles à construire. Les Legos étaient aussi quelque chose que quelqu'un pouvait déjà avoir, plutôt que de dépenser de l'argent sur des matériaux de construction. Heureusement, le processus d'élaboration d'un design n'a pas pris très longtemps, comme vous le verrez à l'étape suivante.

Étape 2: Concevoir Cubesat

Pour ce cubesat spécifique, nous avons utilisé des legos pour leur facilité de construction, leur fixation et leur durabilité. Le cube sat doit mesurer 10x10x10 cm et peser moins de 1,33 kg (3 lb) par U. Les Legos permettent d'avoir facilement un 10x10x10 cm exact tout en utilisant deux bases Lego pour le sol et le couvercle du cubesat. Vous devrez peut-être scier les bases Lego pour les obtenir exactement comme vous le souhaitez. À l'intérieur du cubesat, vous aurez votre arduino, votre planche à pain, votre batterie et votre support de carte SD tous fixés aux murs à l'aide de l'adhésif de votre choix. Nous avons utilisé du ruban adhésif pour nous assurer qu'aucune pièce ne se détacherait à l'intérieur. Pour attacher le cubesat à l'orbiteur, nous avons utilisé de la ficelle, des élastiques et une attache zippée. Les élastiques doivent être enroulés autour des cubesat comme si un ruban enroulait autour d'un cadeau. La ficelle est ensuite attachée au centre de l'élastique sur le couvercle. Ensuite, la chaîne est enroulée à travers une attache zippée qui est ensuite accrochée à l'orbiteur.

Étape 3: Construire Arduino

Notre objectif pour ce CubeSat, comme dit précédemment, était de déterminer l'accélération due à la gravité sur Mars avec un accéléromètre. Les accéléromètres sont des circuits intégrés ou des modules utilisés pour mesurer l'accélération d'un objet auquel ils sont attachés. Dans ce projet, j'ai appris les bases du codage et du câblage. J'ai utilisé un mpu 6050 qui est utilisé comme appareil électromécanique qui mesurera les forces d'accélération. En détectant la quantité d'accélération dynamique, vous pouvez analyser la façon dont l'appareil se déplace sur les axes X, Y et Z. En d'autres termes, vous pouvez savoir s'il se déplace de haut en bas ou d'un côté à l'autre; un accéléromètre et un code peuvent facilement vous donner les données pour déterminer cette information. Plus le capteur est sensible, plus les données seront précises et détaillées. Cela signifie que pour un changement donné d'accélération, il y aura un plus grand changement de signal.

J'ai dû câbler l'arduino, qui était déjà connecté à l'accéléromètre, au support de carte SD qui stockerait les données reçues pendant le test en vol afin que nous puissions ensuite les télécharger sur un ordinateur. De cette façon, nous pouvons visualiser les mesures des axes X, Y et Z pour voir où se trouvait le cubesat dans les airs. Vous pouvez voir dans les images ci-jointes comment câbler l'arduino à l'accéléromètre et à la planche à pain.

Étape 4: Tests de vol et de vibration (Alex)

Afin d'assurer la durabilité du cube assis, nous avons dû le soumettre à une série de tests, qui simuleraient l'environnement dans lequel il serait soumis, dans l'espace.. Nous avons dû relier l'arduino à un appareil appelé orbiteur et simuler sa trajectoire de vol autour de la planète rouge. Nous avons essayé plusieurs méthodes pour attacher le cube assis, mais nous avons finalement pu nous installer sur un double élastique enroulé autour du cube assis. Une ficelle a ensuite été attachée aux élastiques.

Le test en vol n'a pas été un succès immédiat, car lors de notre premier essai, une partie de la bande a commencé à se détacher. Nous avons ensuite basculé les conceptions vers l'option élastique mentionnée dans le paragraphe précédent. Bien que lors de notre deuxième tentative, nous avons pu faire voler le louveteau à la vitesse requise, pendant 30 secondes, sans aucun problème.

Le test suivant était le test de vibration, qui simulerait vaguement le cube assis voyageant à travers l'atmosphère d'une planète. Nous avons dû mettre le cube assis sur la table vibrante et augmenter la puissance jusqu'à un certain degré. Le cube assis devait alors rester intact pendant au moins 30 secondes à ce niveau de puissance. Heureusement pour nous, nous avons pu réussir tous les aspects du test dès notre premier essai. Maintenant, tout ce qui restait était la collecte des données finales et les tests.

Étape 5: Interprétation des données

Avec les données que nous avons obtenues après le test final, vous pouvez voir où le cube s'est déplacé sur les axes X, Y et Z et déterminer l'accélération en divisant votre déplacement par le temps. Cela vous donne la vitesse moyenne. Maintenant, tant que l'objet accélère uniformément, il vous suffit de multiplier la vitesse moyenne par 2 pour obtenir la vitesse finale. Pour trouver l'accélération, vous prenez la vitesse finale et la divisez par le temps.

Étape 6: Conclusion

Le but ultime de notre projet était de déterminer l'accélération de la gravité autour de Mars. Grâce aux données collectées à l'aide de l'Arduino, il peut être déterminé que l'accélération gravitationnelle en orbite autour de Mars reste constante. De plus, lors d'un voyage autour de Mars, la direction de l'orbite change constamment.

Dans l'ensemble, les points forts de notre équipe ont été la croissance de notre maîtrise de la lecture et de l'écriture de code, notre compréhension d'une nouvelle technologie à la pointe de l'exploration spatiale et notre familiarité avec le fonctionnement interne et les nombreuses utilisations d'un Arduino.

Deuxièmement, tout au long du projet, notre équipe a non seulement appris les concepts de technologie et de physique susmentionnés, mais nous avons également acquis des compétences en gestion de projet. Certaines de ces compétences incluent le respect des délais, l'ajustement pour les oublis de conception et les problèmes imprévus, et la tenue de réunions quotidiennes pour responsabiliser notre groupe et, à son tour, garder tout le monde sur la bonne voie pour atteindre nos objectifs.

En conclusion, notre équipe a répondu à toutes les exigences en matière de tests et de données, ainsi qu'à l'apprentissage de compétences inestimables en physique et en gestion d'équipe que nous pouvons mettre en œuvre dans les efforts futurs à l'école et dans toute profession axée sur le travail en groupe.