Tutorial Akselerometer CubeSat: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Cubesat adalah jenis satelit mini untuk penelitian ruang angkasa yang terdiri dari kelipatan 10x10x10 cm kubik unit dan massa tidak lebih dari 1,33 kilogram per unit. Cubesats memungkinkan sejumlah besar satelit dikirim ke luar angkasa dan memungkinkan pemilik kontrol penuh atas mesin di mana pun mereka berada. Cubesats juga lebih terjangkau daripada prototipe lainnya saat ini. Pada akhirnya, cubesats memfasilitasi pencelupan ke luar angkasa dan menyebarkan pengetahuan tentang seperti apa planet dan alam semesta kita.

Arduino adalah platform, atau semacam komputer, yang digunakan untuk membangun proyek elektronik. Arduino terdiri dari papan sirkuit yang dapat diprogram dan perangkat lunak, yang berjalan di komputer Anda, digunakan untuk menulis dan mengunggah kode komputer ke papan.

Untuk proyek ini, tim kami diizinkan untuk memilih sensor apa pun yang kami inginkan untuk mendeteksi aspek tertentu dari susunan Mars. Kami memutuskan untuk menggunakan akselerometer, atau perangkat elektromekanis yang digunakan untuk mengukur gaya akselerasi.

Untuk membuat semua perangkat ini bekerja bersama, kami harus memasang akselerometer ke papan tempat memotong roti Arduino, dan memasangkan keduanya ke bagian dalam cubesat, dan memastikannya tahan terhadap simulasi terbang dan uji goyang. Instruksi ini akan mencakup bagaimana kami mencapai ini dan data yang kami kumpulkan dari Arduino.

Langkah 1: Tetapkan Tujuan (Alex)

Tujuan utama kami untuk proyek ini, adalah menggunakan akselerometer (jangan khawatir, kami akan menjelaskannya nanti) yang ditempatkan di dalam CubeSat, untuk mengukur percepatan gravitasi di Mars. Kami membangun CubeSat, dan menguji ketahanannya dengan berbagai cara. Bagian tersulit dari penetapan tujuan dan perencanaan, adalah menyadari bagaimana memuat Arduino dan akselerometer di dalam CubeSat, dengan cara yang aman. Untuk melakukan ini, kami harus membuat desain CubeSat yang bagus, pastikan ukurannya 10x10x10cm, dan pastikan beratnya kurang dari 1,3 kilogram.

Kami memutuskan bahwa Lego akan terbukti tahan lama, dan juga mudah dibuat. Lego juga sesuatu yang sudah dimiliki seseorang, daripada kita menghabiskan uang untuk bahan bangunan apa pun. Untungnya, proses menghasilkan desain tidak memakan waktu lama, seperti yang akan Anda lihat di langkah berikutnya.

Langkah 2: Desain Cubesat

Untuk cubesat khusus ini, kami menggunakan lego karena mudah dibuat, dipasang, dan tahan lama. Dudukan kubus harus berukuran 10x10x10 cm dan berat kurang dari 1,33 kg (3 lbs) per U. Lego memudahkan untuk memiliki ukuran tepat 10x10x10 cm saat menggunakan dua alas Lego untuk lantai dan tutup kubus. Anda mungkin harus melihat ke bawah pangkalan Lego untuk mendapatkannya persis seperti yang Anda inginkan. Di dalam cubesat, Anda akan memiliki arduino, papan tempat memotong roti, baterai, dan dudukan kartu SD yang semuanya menempel di dinding menggunakan perekat apa pun yang Anda inginkan. Kami menggunakan lakban untuk memastikan tidak ada bagian yang longgar di dalamnya. Untuk menempelkan cubesat ke pengorbit kami menggunakan tali, karet gelang, dan dasi zip. Karet gelang harus dililitkan pada cubesat seperti pita yang dililitkan pada hadiah. Tali tersebut kemudian diikat ke bagian tengah karet gelang pada tutupnya. Kemudian tali dilingkarkan melalui dasi zip yang kemudian dihubungkan ke pengorbit.

Langkah 3: Bangun Arduino

Tujuan kami untuk CubeSat ini, seperti yang dikatakan sebelumnya, adalah untuk menentukan percepatan gravitasi di Mars dengan akselerometer. Akselerometer adalah sirkuit atau modul terintegrasi yang digunakan untuk mengukur percepatan suatu objek yang dilekatkan. Dalam proyek ini saya mempelajari dasar-dasar pengkodean dan pengkabelan. Saya menggunakan mpu 6050 yang digunakan sebagai perangkat elektromekanis yang akan mengukur gaya akselerasi. Dengan merasakan jumlah akselerasi dinamis, Anda dapat menganalisis cara perangkat bergerak pada sumbu X, Y, dan Z. Dengan kata lain, Anda dapat mengetahui apakah itu bergerak ke atas dan ke bawah atau dari sisi ke sisi; sebuah akselerometer dan beberapa kode dapat dengan mudah memberi Anda data untuk menentukan informasi itu. Semakin sensitif sensor, semakin akurat dan detail datanya. Ini berarti bahwa untuk perubahan percepatan tertentu, akan ada perubahan sinyal yang lebih besar.

Saya harus menghubungkan arduino, yang sudah terhubung ke akselerometer, ke dudukan kartu SD yang akan menyimpan data yang diterima selama uji terbang sehingga kami dapat mengunggahnya ke komputer. Dengan cara ini kita dapat melihat pengukuran sumbu X, Y, dan Z untuk melihat di mana letak cubesat di udara. Anda dapat melihat pada gambar yang terlampir cara menyambungkan arduino ke accelerometer dan papan tempat memotong roti.

Langkah 4: Tes Terbang dan Getaran (Alex)

Untuk memastikan daya tahan kubus, kami harus melakukan serangkaian tes, yang akan mensimulasikan lingkungan yang akan dilaluinya, di luar angkasa. Tes pertama yang harus kami lakukan pada kubus disebut tes terbang. Kami harus memasang arduino ke perangkat yang disebut pengorbit, dan mensimulasikan jalur penerbangannya di sekitar planet merah. Kami mencoba beberapa metode untuk memasang dudukan kubus, tetapi akhirnya kami dapat memasang karet gelang ganda yang melilit dudukan kubus. Sebuah tali kemudian dilekatkan pada karet gelang.

Uji terbang tidak serta merta berhasil, karena pada percobaan pertama kami, beberapa pita mulai terlepas. Kami kemudian beralih desain ke opsi karet gelang yang disebutkan di paragraf sebelumnya. Meskipun pada upaya kedua kami, kami dapat membuat anak singa itu terbang dengan kecepatan yang diperlukan, selama 30 detik, tanpa masalah sama sekali.

Tes berikutnya adalah tes getaran, yang secara longgar akan mensimulasikan dudukan kubus yang berjalan melalui atmosfer planet. Kami harus meletakkan kubus di atas meja getaran dan menaikkan daya ke tingkat tertentu. Kubus duduk kemudian harus tetap bijaksana selama setidaknya 30 detik pada tingkat daya ini. Beruntung bagi kami, kami dapat melewati semua aspek tes pada percobaan pertama kami. Sekarang yang tersisa hanyalah pengumpulan dan pengujian data akhir.

Langkah 5: Menafsirkan Data

Dengan data yang kami dapatkan setelah melakukan tes akhir, Anda dapat melihat ke mana perjalanan kubus pada sumbu X, Y, dan Z dan menentukan percepatan dengan membagi perpindahan Anda dengan waktu. Ini memberi Anda kecepatan rata-rata. Sekarang, selama benda berakselerasi secara seragam, Anda hanya perlu mengalikan kecepatan rata-rata dengan 2 untuk mendapatkan kecepatan akhir. Untuk menemukan percepatan, Anda mengambil kecepatan akhir dan membaginya dengan waktu.

Langkah 6: Kesimpulan

Tujuan akhir dari proyek kami adalah untuk menentukan percepatan gravitasi di sekitar Mars. Melalui data yang dikumpulkan menggunakan Arduino, dapat ditentukan bahwa percepatan gravitasi saat mengorbit Mars tetap konstan. Selain itu, saat bepergian di sekitar Mars, arah orbit terus berubah.

Secara keseluruhan, takeaways terbesar tim kami adalah pertumbuhan kami dalam kefasihan kami dalam membaca dan menulis kode, pemahaman kami tentang teknologi baru di ujung tombak eksplorasi ruang angkasa, dan keakraban kami dengan cara kerja bagian dalam dan banyak penggunaan Arduino.

Kedua, selama proyek berlangsung, tim kami tidak hanya mempelajari teknologi dan konsep fisika yang disebutkan di atas, tetapi kami juga mempelajari keterampilan manajemen proyek. Beberapa dari keterampilan ini termasuk memenuhi tenggat waktu, menyesuaikan dengan kelalaian desain dan masalah yang tidak terduga, dan melakukan pertemuan standup harian untuk memberikan akuntabilitas kelompok kami dan, pada gilirannya, menjaga semua orang di jalur untuk memenuhi tujuan kami.

Sebagai kesimpulan, tim kami memenuhi setiap pengujian dan persyaratan data, serta mempelajari fisika yang tak ternilai dan keterampilan manajemen tim yang dapat kami bawa ke upaya masa depan di sekolah dan dalam profesi berorientasi kerja kelompok apa pun.