Cubesat avec capteur de qualité de l'air et Arduino : 4 étapes

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

Créateurs de CubeSat: Reghan, Logan, Kate et Joan

introduction

Vous êtes-vous déjà demandé comment créer un orbiteur martien pour collecter des données sur l'atmosphère et la qualité de l'air de Mars ? Tout au long de cette année dans notre cours de physique, nous avons appris à programmer des Arduinos pour pouvoir collecter des données sur Mars. Nous avons commencé l'année en apprenant comment sortir de l'aptomosphère terrestre et avons lentement progressé dans la conception et la construction de CubeSats qui pourraient orbiter autour de Mars et collecter des données sur la surface de Mars et son atmosphère.

Étape 1: Matériel nécessaire

• Capteur de gaz MQ 9
• Pièces de robot en métal
• Arduino
• planche à pain
• vis et écrous

Étape 2: Outils et sécurité

• Dremel
• Coupe-boulons
• Pinces
• Ponceuse à roue
• Broyeur
• Scie à métaux
• Papier de verre
• Ruban et ficelle pour sécuriser le capteur, Arduino, etc. sur CubeSat (si nécessaire)
• Lunettes de sécurité
• Des gants

Étape 3: Comment construire Cubesat & Wire Arduino

Diagrammes Fritzing pour câbler Arduino et capteur

Le MQ-9 est un semi-conducteur pour CO/gaz combustible.

Restrictions Cubesat:

1. 10x10x10
2. Ne peut pas peser plus de 1,3 kg (environ 3 lb)

Comment construire un Cubesat:

ATTENTION: Pour couper le métal, utilisez une scie à ruban ou une scie à métaux et portez des lunettes et des gants.

1. Coupez 2 feuilles de métal dans un carré de 10x10 cm ou si vous n'avez pas la bonne taille de métal, connectez 2 pièces de métal à l'aide d'un connecteur en plastique et de quelques vis et écrous.

2. Coupez 4 morceaux de coins de métal de 10 cm de haut. Ce seront les coins du Cubesat.

3. Coupez 8 morceaux de 10 longs bâtons de métal plats et étroits.

4. Commencez par connecter les pièces d'angle à l'un des carrés plats de 10x10 cm qui ont été coupés à l'étape 1. Placez les vis face à l'extérieur du Cubesat.

5. Ajoutez 4 supports horizontaux (longs bâtons plats) aux pièces d'angle, ceux-ci doivent aller à mi-hauteur sur les pièces d'angle. Il devrait y en avoir quatre, un de chaque côté.

6. Ajoutez 4 supports verticaux (longs bâtons plats), ceux-ci se connecteront aux supports horizontaux au centre.

7. Utilisez de la colle chaude pour connecter les supports verticaux à la base, où les pièces d'angle sont connectées.

8. Placez l'autre carré de 10x10 cm sur le dessus, fixez-le avec 4 vis (une dans chaque coin). Ne fixez pas tant que l'arduino et les capteurs ne sont pas dans le CubeSat.

Code du capteur MQ-9:

#include //(Serial Peripheral Interface communiquant avec des appareils sur de courtes distances)

#include // (envoie et connecte les données à la carte SD)

#include // (utilise des fils pour connecter et déplacer des données et des informations)

capteur à flotteurTension; // (lire la tension du capteur)

float sensorValue; // (impression de la valeur du capteur lue)

Données de fichier; // (variable pour l'écriture dans le fichier)

//fin de la pré-configuration

void setup() //(les actions sont effectuées dans la configuration mais aucune information/donnée n'est enregistrée)//

{

pinMode (10, SORTIE); //doit définir la broche 10 pour la sortie même si elle n'est pas utilisée

SD.begin(4); //commence la carte SD avec CS réglé sur la broche 4

Serial.begin(9600);

sensorValue = analogRead(A0); //(broche analogique mise à zéro)

sensorVoltage = sensorValue/1024*5,0;

}

void loop()// (réexécutez la boucle et n'enregistrez pas d'informations/données)

{

Données = SD.open("Log.txt", FILE_WRITE); // ouvre le fichier appelé "Journal"

if (Data) { // ne se reposera que si le fichier a été créé avec succès

Serial.print("tension du capteur = "); //(imprimer/enregistrer la tension du capteur)

Serial.print (sensorVoltage);

Serial.println("V"); //(imprimer les données en volatages)

Data.println(sensorVoltage);

Données.close();

retard(1000); // (délai de 1000 millisecondes puis redémarrage de la collecte des données)

}

}

Étape 4: Résultats et leçons apprises

Résultats:

Physique Nous avons élargi notre connaissance des lois de Newton, en particulier sa première loi. Cette loi stipule qu'un objet en mouvement restera en mouvement, à moins qu'une force extérieure n'agisse dessus. Le même concept s'applique aux objets au repos. Lorsque notre CubeSat était en orbite, il était à vitesse constante… donc en mouvement. Si la corde venait à se casser, notre CubeSat aurait volé en ligne droite au point précis de son orbite où il s'est cassé.

Quantitative Lorsque l'orbite a commencé, nous avons obtenu 4,28 pendant un certain temps, puis elle est passée à 3,90. Cela détermine la tension

Qualitatif Notre CubeSat a mis en orbite autour de Mars et a collecté des données sur l'atmosphère. Nous avons utilisé du propane (C3H8) à ajouter à l'atmosphère pour que notre capteur MQ-9 détecte et mesure la différence. Le test en vol s'est très bien passé en raison du retard de l'orbiteur de Mars. Le CubeSat a volé dans un mouvement circulaire, avec la censure pointée vers l'intérieur vers Mars.

Leçons apprises:

La plus grande leçon apprise tout au long de ce projet a été de persévérer dans nos luttes. La partie la plus difficile de ce projet a probablement été de trouver comment configurer et coder la carte SD pour collecter nos données. Cela nous a causé beaucoup de problèmes car il s'agissait d'un long processus d'essais et d'erreurs, ce qui était un peu frustrant, mais nous avons finalement compris.

Nous avons appris à être créatifs et à utiliser des outils pour créer un CubeSat 10x10x10 qui aidera à mesurer la pollution de l'air avec le capteur de gaz MQ-9. Nous avons utilisé des outils électriques comme un Dremel, un coupe-boulons, une grande meuleuse et une scie à métaux pour couper notre métal à la bonne taille. Nous avons également appris à planifier correctement notre conception à partir des idées dans nos têtes jusqu'au papier, puis à exécuter le plan. Pas parfaitement bien sûr, mais la planification nous a aidés à rester sur la bonne voie.

Une autre compétence que nous avons apprise était de savoir comment coder le capteur MQ-9 dans les Arduinos. Nous avons utilisé le capteur de gaz MQ-9 car notre objectif principal était de créer un CubeSat capable de mesurer la qualité de l'air dans l'atmosphère de Mars.