क्यूबसैट एक्सेलेरोमीटर ट्यूटोरियल: 6 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

क्यूबसैट अंतरिक्ष अनुसंधान के लिए एक प्रकार का छोटा उपग्रह है जो 10x10x10 सेमी क्यूबिक इकाइयों के गुणकों और 1.33 किलोग्राम प्रति यूनिट से अधिक के द्रव्यमान से बना होता है। क्यूबसैट बड़ी मात्रा में उपग्रहों को अंतरिक्ष में भेजने में सक्षम बनाता है और मालिक को मशीन पर पूर्ण नियंत्रण की अनुमति देता है, चाहे वे पृथ्वी पर कहीं भी हों। क्यूबसैट किसी भी अन्य मौजूदा प्रोटोटाइप की तुलना में अधिक किफायती भी हैं। अंततः, क्यूबसैट अंतरिक्ष में विसर्जन की सुविधा प्रदान करते हैं और हमारे ग्रह और ब्रह्मांड की तरह दिखने वाले ज्ञान का प्रसार करते हैं।

एक Arduino एक प्लेटफ़ॉर्म, या एक प्रकार का कंप्यूटर है, जिसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स परियोजनाओं के निर्माण के लिए किया जाता है। Arduino में प्रोग्राम करने योग्य सर्किट बोर्ड और सॉफ़्टवेयर का एक टुकड़ा होता है, जो आपके कंप्यूटर पर चलता है, जो बोर्ड पर कंप्यूटर कोड लिखने और अपलोड करने के लिए उपयोग किया जाता है।

इस परियोजना के लिए, हमारी टीम को किसी भी सेंसर को चुनने की अनुमति दी गई थी जिसे हम मंगल ग्रह के मेकअप के किसी निश्चित पहलू का पता लगाना चाहते थे। हमने एक्सेलेरोमीटर, या एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल डिवाइस के साथ जाने का फैसला किया जो त्वरण बलों को मापने के लिए उपयोग किया जाता है।

इन सभी उपकरणों को एक साथ काम करने के लिए, हमें एक्सेलेरोमीटर को Arduino के ब्रेडबोर्ड से जोड़ना था, और दोनों को क्यूबसैट के अंदर से जोड़ना था, और यह सुनिश्चित करना था कि यह एक उड़ान सिमुलेशन और एक शेक टेस्ट का सामना कर सके। यह निर्देशयोग्य कवर करेगा कि हमने इसे कैसे पूरा किया और डेटा हमने Arduino से एकत्र किया।

चरण 1: लक्ष्य स्थापित करें (एलेक्स)

इस परियोजना के लिए हमारा मुख्य लक्ष्य, मंगल पर गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण को मापने के लिए, क्यूबसैट के भीतर एक एक्सेलेरोमीटर (चिंता न करें, हम बताएंगे कि यह बाद में क्या है) का उपयोग करना था। हमें क्यूबसैट का निर्माण करना था, और विभिन्न तरीकों से इसकी स्थायित्व का परीक्षण करना था। लक्ष्य निर्धारण और योजना का सबसे कठिन हिस्सा, यह महसूस करना था कि क्यूबसैट के भीतर अरुडिनो और एक्सेलेरोमीटर को सुरक्षित तरीके से कैसे शामिल किया जाए। ऐसा करने के लिए, हमें एक अच्छा क्यूबसैट डिज़ाइन के साथ आना था, सुनिश्चित करें कि यह 10x10x10 सेमी था, और सुनिश्चित करें कि इसका वजन 1.3 किलोग्राम से कम है।

हमने निर्धारित किया कि लेगोस, वास्तव में टिकाऊ साबित होगा, और इसके साथ निर्माण करना भी आसान होगा। लेगो भी कुछ ऐसा था जो किसी के पास पहले से ही हो सकता था, बजाय इसके कि हम किसी भी निर्माण सामग्री पर पैसा खर्च करें। सौभाग्य से, एक डिजाइन के साथ आने की प्रक्रिया में बहुत अधिक समय नहीं लगा, जैसा कि आप अगले चरण में देखेंगे।

चरण 2: क्यूबसैट डिजाइन करें

इस विशिष्ट क्यूबसैट के लिए, हमने लेगो का उपयोग उनके निर्माण में आसानी, लगाव और स्थायित्व के लिए किया। क्यूब सैट 10x10x10 सेमी होना चाहिए और 1.33 किलोग्राम (3 एलबीएस) प्रति यू से कम वजन होना चाहिए। लेगोस क्यूबसैट के फर्श और ढक्कन के लिए दो लेगो बेस का उपयोग करते समय सटीक 10x10x10 सेमी होना आसान बनाता है। आपको लेगो के ठिकानों को देखना पड़ सकता है ताकि आप उन्हें ठीक उसी तरह से प्राप्त कर सकें जैसे आप उन्हें चाहते हैं। क्यूबसैट के अंदर, आपके पास अपने आर्डिनो, ब्रेडबोर्ड, बैटरी और एसडी कार्ड धारक होंगे, जो किसी भी चिपकने वाले का उपयोग करके दीवारों से जुड़े होंगे। हमने यह सुनिश्चित करने के लिए डक्ट टेप का इस्तेमाल किया कि कोई भी टुकड़ा अंदर ढीला न हो जाए। क्यूबसैट को ऑर्बिटर से जोड़ने के लिए हमने स्ट्रिंग, रबर बैंड और एक ज़िप टाई का इस्तेमाल किया। रबर बैंड को क्यूबसैट के चारों ओर लपेटा जाना चाहिए जैसे कि रिबन एक वर्तमान के चारों ओर लपेटा गया हो। फिर स्ट्रिंग को ढक्कन पर रबरबैंड के केंद्र से बांध दिया जाता है। फिर स्ट्रिंग को एक ज़िप टाई के माध्यम से लूप किया जाता है जिसे फिर ऑर्बिटर से जोड़ दिया जाता है।

चरण 3: Arduino का निर्माण करें

इस क्यूबसैट के लिए हमारा लक्ष्य, जैसा कि पहले कहा गया था, एक्सेलेरोमीटर के साथ मंगल ग्रह पर गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण का निर्धारण करना था। एक्सेलेरोमीटर एकीकृत सर्किट या मॉड्यूल होते हैं जिनका उपयोग किसी वस्तु के त्वरण को मापने के लिए किया जाता है जिससे वे जुड़े होते हैं। इस प्रोजेक्ट में मैंने कोडिंग और वायरिंग की मूल बातें सीखीं। मैंने एक एमपीयू 6050 का उपयोग किया जो एक विद्युत उपकरण के रूप में उपयोग किया जाता है जो त्वरण बलों को मापेगा। गतिशील त्वरण की मात्रा को भांपकर, आप विश्लेषण कर सकते हैं कि उपकरण X, Y और Z अक्ष पर किस प्रकार गति कर रहा है। दूसरे शब्दों में, आप बता सकते हैं कि यह ऊपर और नीचे जा रहा है या अगल-बगल; एक एक्सेलेरोमीटर और कुछ कोड आपको उस जानकारी को निर्धारित करने के लिए आसानी से डेटा दे सकते हैं। सेंसर जितना संवेदनशील होगा, डेटा उतना ही सटीक और विस्तृत होगा। इसका मतलब है कि त्वरण में दिए गए बदलाव के लिए, सिग्नल में बड़ा बदलाव होगा।

मुझे arduino को तार करना था, जो पहले से ही एक्सेलेरोमीटर से एसडी कार्ड धारक को तार दिया गया था, जो उड़ान परीक्षण के दौरान प्राप्त डेटा को संग्रहीत करेगा ताकि हम इसे कंप्यूटर पर अपलोड कर सकें। इस तरह हम यह देखने के लिए एक्स, वाई, और जेड अक्ष के माप देख सकते हैं कि क्यूबसैट हवा में कहां था। आप संलग्न चित्रों में देख सकते हैं कि कैसे एक्सेलेरोमीटर और ब्रेडबोर्ड पर आर्डिनो को तार किया जाए।

चरण 4: उड़ान और कंपन परीक्षण (एलेक्स)

क्यूब सैट ड्यूरेबिलिटी सुनिश्चित करने के लिए, हमें इसे परीक्षणों की एक श्रृंखला के माध्यम से रखना था, जो उस वातावरण का अनुकरण करेगा जिसे इसे अंतरिक्ष में रखा जाएगा। क्यूब को बैठने के लिए हमें जो पहला परीक्षण करना था, उसे फ्लाई टेस्ट कहा जाता था।. हमें आर्डिनो को एक ऑर्बिटर नामक उपकरण से जोड़ना था, और लाल ग्रह के चारों ओर इसके उड़ान पथ का अनुकरण करना था। हमने क्यूब सैट को जोड़ने के कई तरीकों की कोशिश की, लेकिन अंततः हम एक डबल रबर बैंड पर बसने में सक्षम थे जो क्यूब सैट के चारों ओर लपेटा गया था। फिर रबर बैंड से एक स्ट्रिंग जुड़ी हुई थी।

उड़ान परीक्षण तुरंत सफल नहीं था, क्योंकि हमारे पहले प्रयास में, कुछ टेप बंद होने लगे। फिर हमने डिज़ाइन को पिछले पैराग्राफ में उल्लिखित रबर बैंड विकल्प में बदल दिया। हालांकि हमारे दूसरे प्रयास में, हम 30 सेकंड के लिए, बिना किसी समस्या के शावक को आवश्यक गति से उड़ने में सक्षम थे।

अगला परीक्षण कंपन परीक्षण था, जो एक ग्रह के वायुमंडल के माध्यम से यात्रा करने वाले घन को शिथिल रूप से अनुकरण करेगा। हमें क्यूब को वाइब्रेशन टेबल पर रखना था और पावर को एक निश्चित डिग्री तक बढ़ाना था। तब घन को इस शक्ति स्तर पर कम से कम 30 सेकंड के लिए चातुर्य में रहना पड़ा। सौभाग्य से हमारे लिए, हम अपने पहले प्रयास में परीक्षा के सभी पहलुओं को पास करने में सक्षम थे। अब जो कुछ बचा था वह था अंतिम डेटा एकत्र करना और परीक्षण करना।

चरण 5: डेटा की व्याख्या करना

अंतिम परीक्षण करने के बाद हमें मिले डेटा के साथ, आप देख सकते हैं कि क्यूब ने एक्स, वाई और जेड अक्ष पर यात्रा की और समय से अपने विस्थापन को विभाजित करके त्वरण का निर्धारण किया। यह आपको औसत वेग देता है। अब, जब तक वस्तु समान रूप से तेज हो रही है, आपको अंतिम वेग प्राप्त करने के लिए केवल औसत वेग को 2 से गुणा करना होगा। त्वरण ज्ञात करने के लिए, आप अंतिम वेग लेते हैं और इसे समय से विभाजित करते हैं।

चरण 6: निष्कर्ष

हमारी परियोजना का अंतिम लक्ष्य मंगल के चारों ओर गुरुत्वाकर्षण के त्वरण को निर्धारित करना था। Arduino का उपयोग करके एकत्र किए गए डेटा के माध्यम से, यह निर्धारित किया जा सकता है कि मंगल की परिक्रमा करते समय गुरुत्वाकर्षण त्वरण स्थिर रहता है। साथ ही, मंगल की परिक्रमा करते समय कक्षा की दिशा लगातार बदल रही है।

कुल मिलाकर, हमारी टीम की सबसे बड़ी उपलब्धि यह थी कि कोड पढ़ने और लिखने में हमारी प्रवाह में हमारी वृद्धि, अंतरिक्ष अन्वेषण के अत्याधुनिक पर एक नई तकनीक की हमारी समझ, और आंतरिक कामकाज और एक Arduino के कई उपयोगों के साथ हमारी परिचितता थी।

दूसरे, पूरे प्रोजेक्ट के दौरान, हमारी टीम ने न केवल उपरोक्त तकनीक और भौतिकी अवधारणाओं को सीखा, बल्कि हमने परियोजना प्रबंधन कौशल भी सीखा। इनमें से कुछ कौशल में समय सीमा को पूरा करना, डिजाइन निरीक्षण और अप्रत्याशित समस्याओं के लिए समायोजन, और हमारे समूह को जवाबदेही देने के लिए दैनिक स्टैंडअप मीटिंग आयोजित करना और बदले में, हमारे लक्ष्यों को पूरा करने के लिए सभी को ट्रैक पर रखना शामिल है।

अंत में, हमारी टीम ने हर परीक्षण और डेटा की आवश्यकता को पूरा किया, साथ ही साथ अमूल्य भौतिकी और टीम प्रबंधन कौशल सीखना, जिसे हम स्कूल में और किसी भी समूह-उन्मुख पेशे में भविष्य के प्रयासों में ले जा सकते हैं।