तापमान क्यूबसैट बेन और कैती और क्यू घंटा 1: 8 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:19

क्या आप कभी खुद कुछ ऐसा बनाना चाहते हैं जिसे अंतरिक्ष में भेजा जा सके और दूसरे ग्रह का तापमान लिया जा सके? हमारे हाई स्कूल भौतिकी वर्ग में, जहां हमें मुख्य प्रश्न के साथ एक कार्यशील आर्डिनो के साथ एक क्यूबसैट बनाने का काम सौंपा गया है, हम इसे मंगल ग्रह में कैसे काम कर सकते हैं? हमने इसे ग्रह पर तापमान मापने का फैसला किया, क्योंकि कौन नहीं जानना चाहेगा कि मंगल कितना गर्म है? हालाँकि, हमें इसे कुछ सस्ती, लेकिन टिकाऊ भी बनाने की आवश्यकता थी। इसलिए, हमने लेगो का इस्तेमाल किया। इसने क्यूबसैट को टिकाऊ बना दिया, और हमें आकार देने के आयामों तक आसानी से पहुंचने में मदद मिली-भले ही सभी टुकड़े जहां थोड़ा अजीब हो! हमारा लक्ष्य पूरी तरह से काम करने वाला सेंसर होना था जो आसपास के क्षेत्र का तापमान और उसके चारों ओर एक सुरक्षात्मक क्यूबसैट ले सके।

चरण 1: सामग्री एकत्र करना / क्यूबसैट का स्केच बनाना

सबसे पहली चीज जो आप करना चाहते हैं, वह है क्यूबसैट का स्केच। इसे बनाने से पहले आपको इस बात का अंदाजा होना चाहिए कि आप क्या बनाना चाहते हैं। ऊपर दिए गए चित्रों में से एक हमारे द्वारा बनाए गए क्यूबसैट रेखाचित्रों का है। इसके बाद, अपनी सामग्री इकट्ठा करें। हम जिस क्यूबसैट का निर्माण कर रहे हैं, उसके लिए हम लेगो का उपयोग कर रहे हैं। हमने लेगोस को चुना क्योंकि उन्हें प्राप्त करना और एक साथ रखना आसान है, और साथ ही वे टिकाऊ होते हैं और आवश्यक कार्यों को अच्छी तरह से करेंगे। तो, आपको कुछ लेगो प्राप्त करने की आवश्यकता होगी। कुछ चौड़े आधार टुकड़े प्राप्त करें, जो 10 सेमी X 10 सेमी X 10 सेमी हैं, या कुछ आधार टुकड़े जिन्हें एक साथ 10 गुणा 10 टुकड़े में रखा जा सकता है। हमारे क्यूबसैट के लिए, हमें कई आधार टुकड़े प्राप्त करने थे और उन्हें 10 सेमी गुणा 10 सेमी आधार बनाने के लिए एक साथ रखना था। छत के टुकड़े को समान आकार का बनाने के लिए आपको लेगो भी प्राप्त करने की आवश्यकता होगी। उन लेगो को प्राप्त करने के बाद, आपको क्यूबसैट की दीवारों को बनाने के लिए एक टन छोटे लेगो प्राप्त करने की आवश्यकता होगी। सुनिश्चित करें कि ये लेगो काफी पतले हैं, इसलिए वे क्यूबसैट के इंटीरियर का बहुत अधिक हिस्सा नहीं लेते हैं।

चरण 2: क्यूबसैट का निर्माण

सबसे पहले, हमने इस 10x10x10 सुंदरता का निर्माण किया। इसने बहुत सारे अलग-अलग डिज़ाइन लिए। पहले हमारे पास बीच में एक शेल्फ थी लेकिन बाद में हमने फैसला किया कि उसके लिए अनावश्यक था। यदि आप बीच में एक शेल्फ रखना चुनते हैं, तो मैं केवल एक शेल्फ की सिफारिश करूंगा क्योंकि आपको हर बार इसे अलग करना होगा और अपना Arduino और सेंसर निकालना होगा। हमने छोटी खिड़कियाँ जोड़ी हैं ताकि हम ऊपर के बंद होने के दौरान जल्दी से अंदर देख सकें ताकि हम सब कुछ सुचारू रूप से काम करते हुए देख सकें। क्यूबसैट को और अधिक स्थिर बनाने के लिए, हमने नीचे लेगो की दो परतें एक साथ रखीं। अधिक स्थिर, बेहतर, क्योंकि इस क्यूबसैट को कई अलग-अलग बाधाओं से बचने में सक्षम होने की आवश्यकता होगी।

चरण 3: Arduino की वायरिंग और कोडिंग

इस परियोजना का दूसरा चरण वह है जहाँ आपको arduino को तार करने की आवश्यकता होगी। यह चरण बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि, यदि यह ठीक से नहीं किया गया तो घन सैट तापमान को नहीं पढ़ पाएगा। Arduino की वायरिंग को पूरा करने के लिए, आपको कुछ सामग्रियों की आवश्यकता होगी। ये सामग्रियां एक बैटरी, आर्डिनो, एक एसडी कार्ड, जम्पर वायर, एक ब्रेडबोर्ड, एक तापमान सेंसर और एक कंप्यूटर हैं। कंप्यूटर का उपयोग यह देखने के लिए किया जाएगा कि वायरिंग ठीक से काम कर रही है या नहीं। यहाँ एक वेबसाइट है जो हमें Arduino को वायर करने के तरीके के बारे में मार्गदर्शन करने में बहुत मददगार थी:

create.arduino.cc/projecthub/TheGadgetBoy/…

ऊपर दिए गए चित्र और फ्रिटिंग आरेख भी आपकी मदद कर सकते हैं। arduino की कोडिंग को कंप्यूटर पर भी परीक्षण किया जाएगा ताकि यह देखा जा सके कि यह काम कर रहा है या नहीं। अगर सब कुछ काम कर रहा है, तो arduino को कंप्यूटर से निकाला जा सकता है, और जाने के लिए तैयार है।

कोड:

// डेटा वायर को Arduino पर पोर्ट 2 में प्लग किया गया है

#परिभाषित करें ONE_WIRE_BUS 2

फ़ाइल सेंसरडेटा;

// किसी भी वनवायर डिवाइस के साथ संचार करने के लिए वनवायर इंस्टेंस सेट करें (न कि केवल मैक्सिम/डलास तापमान आईसी)

वनवायर वनवायर (ONE_WIRE_BUS);

// उन पुस्तकालयों को शामिल करें जिनकी हमें आवश्यकता है

#शामिल

#शामिल

#शामिल

// डलास तापमान के लिए हमारे वनवायर संदर्भ को पास करें।

डलास तापमान सेंसर (और वनवायर);

// डिवाइस का पता रखने के लिए सरणियाँ

डिवाइस का पता थर्मामीटर के अंदर;

/*

* सेटअप समारोह। यहां हम मूल बातें करते हैं

*/

शून्य सेटअप (शून्य)

{

पिनमोड (10, आउटपुट);

एसडी.बेगिन(4);

// सीरियल पोर्ट शुरू करें

सीरियल.बेगिन (९६००);

Serial.println ("डलास तापमान आईसी नियंत्रण पुस्तकालय डेमो");

// बस में उपकरणों का पता लगाएं

Serial.print ("उपकरणों का पता लगा रहा है …");

सेंसर। शुरू ();

सीरियल.प्रिंट ("मिला");

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

Serial.println ("डिवाइस।");

// परजीवी बिजली आवश्यकताओं की रिपोर्ट करें

Serial.print ("परजीवी शक्ति है:");

अगर (sensors.isParasitePowerMode ()) Serial.println ("चालू");

और सीरियल.प्रिंट्लन ("ऑफ");

/ * मैन्युअल रूप से पता असाइन करें। नीचे दिए गए पतों को बदलना होगा

आपकी बस में वैध डिवाइस पते पर। डिवाइस का पता पुनर्प्राप्त किया जा सकता है

oneWire.search(deviceAddress) का उपयोग करके या व्यक्तिगत रूप से

sensor.getAddress(deviceAddress, index) ध्यान दें कि आपको यहां अपने विशिष्ट पते का उपयोग करने की आवश्यकता होगी

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

विधि 1:

बस में डिवाइस खोजें और इंडेक्स के आधार पर असाइन करें। आदर्श रूप से, आप ऐसा शुरू में बस में पते खोजने के लिए करेंगे और फिर

उन पतों का उपयोग करें और उन्हें मैन्युअल रूप से असाइन करें (ऊपर देखें) एक बार जब आप जानते हैं

आपकी बस के उपकरण (और यह मानते हुए कि वे नहीं बदलते हैं)।

*/ अगर (!sensors.getAddress(insideThermometer, 0)) Serial.println("डिवाइस 0 के लिए पता खोजने में असमर्थ");

// विधि 2: खोज ()

// खोज () अगले डिवाइस की तलाश करता है। यदि कोई नया पता दिया गया है तो 1 लौटाता है

// लौटा हुआ। शून्य का मतलब यह हो सकता है कि बस छोटी है, कोई उपकरण नहीं हैं, // या आप उन सभी को पहले ही प्राप्त कर चुके हैं। यह एक अच्छा विचार हो सकता है

// यह सुनिश्चित करने के लिए सीआरसी जांचें कि आपको कचरा नहीं मिला है। आदेश है

// नियतात्मक। आपको हमेशा वही डिवाइस एक ही क्रम में मिलेंगे

//

// खोज से पहले बुलाया जाना चाहिए ()

// oneWire.reset_search ();

// इनसाइडथर्मोमीटर में पाया गया पहला पता निर्दिष्ट करता है

// अगर (! oneWire.search(insideThermometer)) Serial.println ("अंदर थर्मामीटर के लिए पता खोजने में असमर्थ");

// हमें बस में मिले पते दिखाएं

सीरियल.प्रिंट ("डिवाइस 0 पता:");

प्रिंटएड्रेस (अंदर थर्मामीटर);

सीरियल.प्रिंट्लन ();

// रिज़ॉल्यूशन को 9 बिट पर सेट करें (प्रत्येक डलास / मैक्सिम डिवाइस कई अलग-अलग रिज़ॉल्यूशन में सक्षम है)

sensor.setResolution (अंदर थर्मामीटर, 9);

सीरियल.प्रिंट ("डिवाइस 0 रिज़ॉल्यूशन:");

Serial.print(sensors.getResolution(insideThermometer), DEC);

सीरियल.प्रिंट्लन ();

}

// डिवाइस के तापमान को प्रिंट करने का कार्य

शून्य प्रिंट तापमान (डिवाइस पता डिवाइस पता)

{

// विधि 1 - धीमी

// सीरियल.प्रिंट ("अस्थायी सी:");

// सीरियल.प्रिंट (सेंसर.गेटटेम्पसी (डिवाइसएड्रेस));

// सीरियल.प्रिंट ("अस्थायी एफ:");

// सीरियल.प्रिंट (सेंसर.getTempF (डिवाइसएड्रेस)); // TempC प्राप्त करने के लिए दूसरी कॉल करता है और फिर फ़ारेनहाइट में परिवर्तित हो जाता है

// विधि 2 - तेज

फ्लोट tempC = sensor.getTempC(deviceAddress);

अगर (अस्थायी == DEVICE_DISCONNECTED_C)

{

Serial.println ("त्रुटि: तापमान डेटा नहीं पढ़ सका");

वापसी;

}

सेंसरडेटा = एसडी.ओपन ("log.txt", FILE_WRITE);

अगर (सेंसरडेटा) {

सीरियल.प्रिंट ("अस्थायी सी:");

सीरियल.प्रिंट (अस्थायी);

सीरियल.प्रिंट ("अस्थायी एफ:");

Serial.println (डलास तापमान:: से फ़ारेनहाइट (tempC)); // tempC को फ़ारेनहाइट में परिवर्तित करता है

सेंसरडाटा।प्रिंट्लन (अस्थायी);

सेंसरडेटा। बंद करें ();

}

}

/*

* मुख्य कार्य। यह सेंसर से tempC का अनुरोध करेगा और सीरियल पर प्रदर्शित करेगा।

*/

शून्य लूप (शून्य)

{

// वैश्विक तापमान जारी करने के लिए sensor.requestTemperatures() को कॉल करें

// बस में सभी उपकरणों के लिए अनुरोध

Serial.print ("तापमान का अनुरोध …");

सेंसर। अनुरोध तापमान (); // तापमान प्राप्त करने के लिए कमांड भेजें

Serial.println ("हो गया");

// यह लगभग तुरंत प्रतिक्रिया करता है। आइए डेटा का प्रिंट आउट लें

प्रिंट तापमान (अंदर थर्मामीटर); // डेटा को प्रिंट करने के लिए एक साधारण फ़ंक्शन का उपयोग करें

}

// डिवाइस का पता प्रिंट करने के लिए फ़ंक्शन

शून्य प्रिंट पता (डिवाइस पता डिवाइस पता)

{

के लिए (uint8_t i = 0; i <8; i++)

{

अगर (डिवाइस पता <16) सीरियल.प्रिंट ("0");

सीरियल.प्रिंट (डिवाइस एड्रेस , हेक्स);

}

}

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चरण 4: क्यूबसैट की जाँच करना

अब जब एक Arduino का CubeSat, कोड और वायरिंग पूरा हो गया है, तो आप जल्द ही परीक्षण चला रहे हैं। यदि ये परीक्षण विफल हो जाते हैं, तो आपके Arduino के साथ, आपका CubeSat संभावित रूप से पूरी तरह से नष्ट हो सकता है। इसलिए, आप यह सुनिश्चित करना चाहेंगे कि आपका Arduino इसके लिए तैयार है। यहीं पर क्यूबसैट की जाँच करते हुए यह कदम खेलने के लिए आता है। सबसे पहले, आपको अपने Arduino को CubeSat के अंदर सुरक्षित रूप से रखना होगा, और यह सुनिश्चित करना होगा कि यह इधर-उधर न हिले। फिर, आपको यह सुनिश्चित करना होगा कि क्यूबसैट के सभी टुकड़े सुरक्षित रूप से अपनी जगह पर हैं। कोई ढीला टुकड़ा नहीं हो सकता है, या परीक्षण के दौरान क्यूबसैट के अलग होने की अधिक संभावना होगी। यदि आप अपने क्यूबसैट की मजबूती से जांच करते हैं, तो इसके द्वारा किए जाने वाले परीक्षण आसानी से पास हो जाने चाहिए।

चरण 5: क्यूबसैट को ऊपर उठाना

यह कदम क्यूबसैट के पहले परीक्षण की तैयारी में होगा। परीक्षण में, क्यूबसैट को 30 सेकंड के लिए एक सर्कल में तेज गति से घुमाया जाएगा। आपको यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता होगी कि क्यूबसैट को कसकर बांधा गया है ताकि वह उड़ न जाए। हमने क्यूबसैट के चारों ओर 2 तार पूरी तरह से बांध दिए, और उन्हें कसकर बांध दिया। फिर, हमने एक और लंबी डोरी जोड़ी, जो पहले दो के आसपास बंधी हुई थी। हमने इस स्ट्रिंग को ऊपर और नीचे कई बार बांधा है ताकि यह यथासंभव सुरक्षित रहे। इसमें कई प्रयास हो सकते हैं क्योंकि आप स्ट्रिंग को सही बनाना चाहते हैं ताकि उड़ान के दौरान यह ढीला न हो।

चरण 6: स्विंग टेस्ट

इस चरण में सुरक्षा के लिए, अपनी आंखों की सुरक्षा के लिए चश्मा पहनना सुनिश्चित करें। इस चरण में, आप यह देखने के लिए एक परीक्षण के माध्यम से क्यूबसैट चला रहे होंगे कि क्या यह Arduino को अपने कार्य (तापमान का पता लगाने) के लिए पर्याप्त रूप से सुरक्षित रखता है। पहला परीक्षण वह है जिसे स्ट्रिंग की आवश्यकता होती है। इस परीक्षण में, Arduino को चारों ओर घुमाया जाएगा (जैसा कि ऊपर चित्र/वीडियो में दिखाया गया है) - (कभी-कभी वीडियो को लोड करने में समस्या होती है)। एक मॉडल मंगल को बीच में रखा जा सकता है। इस परीक्षण को सफलतापूर्वक पूरा करने के लिए, Arduino को अनासक्त आए बिना इधर-उधर घूमने की आवश्यकता होगी, यही कारण है कि इसे अच्छी तरह से जकड़ने की आवश्यकता है, और परीक्षण समाप्त होने के बाद Arduino को पूरी तरह से कार्य करने की आवश्यकता होगी। इसलिए आपको यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि क्यूबसैट में Arduino अच्छी तरह से सुरक्षित है।

चरण 7: टेस्ट #2- शेक टेस्ट

इस चरण में आपका क्यूबसैट #2 परीक्षण से गुजरेगा। यह टेस्ट शेक टेस्ट है। इस परीक्षण में, क्यूबसैट को एक धारक में रखा जाएगा जैसा कि ऊपर चित्र/वीडियो में दिखाया गया है (कभी-कभी वीडियो को लोड करने में समस्या होती है) और 30 सेकंड के लिए हिंसक रूप से आगे-पीछे हिलाया जाएगा। इस परीक्षा को पास करने के लिए, आपके क्यूबसैट और अरुडिनो को हिलने के बाद भी पूरी तरह से काम करना होगा।

चरण 8: परिणाम/पूर्ण तापमान CubeSat

अंत में, हमारा क्यूबसैट हर परीक्षण से गुजरते हुए तापमान को सफलतापूर्वक रिकॉर्ड करने में सक्षम था। डेटा हर टेस्ट में लगातार 26-30 डिग्री सेल्सियस पढ़ता है। यह 78-86 डिग्री फ़ारेनहाइट के समान है। हालाँकि, रास्ते में हमें कुछ समस्याओं का सामना करना पड़ा। उदाहरण के लिए, कई बार आर्डिनो की कोडिंग ने काम नहीं किया, और 126 डिग्री सेल्सियस पढ़ा। सही तापमान प्राप्त करने में कई प्रयास हुए। कुछ सलाह जो मैं इस परियोजना को करने वाले किसी व्यक्ति को दूंगा, वह होगी कोड और वायरिंग के कई रूपों का प्रयास करना, और यह सुनिश्चित करने के लिए कि आपका आर्डिनो क्यूबसैट में कसकर फिट बैठता है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि आर्डिनो पूरी तरह से अंदर फिट बैठता है, आपको क्यूबसैट के अंदर के अंतर को कसने की आवश्यकता हो सकती है। क्यूबसैट में आर्डिनो के बहुत ढीले होने से हमें कुछ समस्या थी।

इस परियोजना में, आपको भौतिकी के अपने ज्ञान को लागू करने की भी आवश्यकता होगी। प्रौद्योगिकी, ऊर्जा और बल के भौतिकी ज्ञान को पूरे प्रोजेक्ट में लागू करने की आवश्यकता होगी। पूरे प्रोजेक्ट के दौरान हमने सौर मंडल और क्यूबसैट जैसी नई तकनीकों के बारे में अधिक सीखा। हमने गुरुत्वाकर्षण बल के बारे में भी सीखा, और यह बल क्यूबसैट को कैसे प्रभावित कर सकता है। इस परियोजना के साथ एक बहुत ही महत्वपूर्ण विषय उपग्रह गति था। हमने वेग, शुद्ध बल और गुरुत्वाकर्षण का उपयोग करके उपग्रह गति के बारे में सीखा। इससे हमें उपग्रहों के प्रक्षेप्य खोजने में मदद मिलेगी।

एक बार जब आपका CubeSat और arduino सफलतापूर्वक परीक्षण पास कर लेता है, और ठीक से काम करता है, तो आप समाप्त कर लेते हैं। आपका क्यूबसैट मंगल के वातावरण में जीवित रहने में सक्षम होना चाहिए। सुनिश्चित करें कि सेंसर ने पूरे परीक्षणों के दौरान भी तापमान को सफलतापूर्वक दर्ज किया है। आपका क्यूबसैट अंतरिक्ष में जाने के लिए तैयार है!