Stavba vašeho CanSatu
Všechny týmy účastnící se CanSatu budou muset pod dohledem svého učitele/mentora provádět technickou práci na svých CanSatech, přičemž budou uplatňovat postupy používané v typickém životním cyklu skutečného vesmírného projektu, kterými jsou:
- Výběr cílů mise;
- Definice technických požadavků nezbytných k dosažení těchto cílů;
- Návrh hardwaru a softwaru;
- Podávání zpráv;
- Návrh pozemní stanice/pozemního telekomunikačního systému;
- Integrace a testování CanSatu před zahájením národní kampaně
Základní součásti
The CanSat design pouzdra je skvělý způsob, jak dodat umělecký šmrnc. Nicméně veškerá taúžasná věda se odehrává pomocí technologie uvnitř. Váš CanSat návrh by měl zobrazovat senzory, elektroniku a komunikační hardware, který budete používat. Existujejerůzná Cokomerční Off-.The-Shelf (COTS) hardware k dispozici, proto byste měli svůj CanSat navrhnout s ohledem na své konkrétní komponenty.
Použití mikrokontroléru je obvykle lehčí a umožňuje vyšší časové rozlišení sběru dat než mikroprocesor. Ke svému chodu vyžaduje zdroj napájení a vstup. Nejčastěji používaným mikrokontrolérem je Arduino. Mikroprocesor je palubní počítač a na rozdíl od mikrokontroléru vyžaduje ke svému chodu pouze zdroj napájení. Nejběžnějším a cenově nejdostupnějším mikroprocesorem je Raspberry Pi.
Vývody elektrických součástek lze umístit do svorek na desce. Centrálně jsou připojeny řady. To znamená, že například dva vývody rezistoru by měly být umístěny v různých řadách, jinak se sebou vytvoří uzavřený obvod. Je velmi důležité, abyste si před zapojením a napájením obvodu udělali jeho náčrtek, protože byste riskovali, že součástky rozbijete. Vnější sloupce desky jsou zapojeny ve sloupcích, nikoli v řadách. Obvykle se používají k zajištění zemních a napěťových spojení, aby se snížila složitost sestavy.
Při sestavování finální verze vašeho CanSatu budete muset použít typický pájecí prkénko.
Analogové snímače vysílají napětí, které je třeba převést na digitální signál, aby bylo možné data přečíst. Raspberry Pi potřebuje analogově-digitální převodník (ADC), zatímco Arduino ho má zabudovaný. Výhodou analogového snímače je, že bude nepřetržitě měřit proměnnou.
Jednotlivé senzorové desky používají digitální komunikační protokol, který se připojuje k mikrokontroléru nebo mikroprocesoru. Komunikační protokoly mohou používat I2C (2 vodiče) nebo SPI (3 vodiče). Ujistěte se, že váš návrh CanSat odráží správný počet vodičů v závislosti na zvoleném protokolu.
Důležitá hlediska při výběru snímače:
- Citlivost: jaká je minimální změna, kterou může senzor měřit?
- Doba odezvy: jak rychle reaguje senzor na měnící se prostředí?
- Linearita: je odezva lineární (v rozsahu potřebném pro měření)?
- Rozsah: jaká je minimální/maximální hodnota, kterou může senzor měřit?
- Hystereze: má senzor stejný výstup při stejných okolních podmínkách?
Při rozhodování o způsobu napájení satelitu CanSat je třeba zvážit několik věcí:
- Jaké napětí potřebujete dodat?
- Jakou kapacitu baterie potřebujete (mAh)?
- Jak velká (fyzicky) může být baterie?
- Jak těžká může být baterie?
UBEC je zařízení, které slouží k zajištění správného napětí na desce. Nejčastěji se používá pro mikroprocesory, jako je Raspberry Pi, které vyžadují 5 V, proto můžete použít 9V baterii a prostřednictvím UBEC napájet Raspberry Pi. Mikrokontroléry
jako je Arduino, lze použít vstupní konektor pro připojení 9V zdroje. K připojení napájecího zdroje je také možné použít piny GPIO.
Vhodnou volbou je také powerbanka, například přenosná nabíječka mobilního telefonu. Existují v různých tvarech a velikostech a s různou kapacitou baterie. Některé mají také "chytrou" elektroniku, která neposkytuje energii, pokud je energie využívaná zařízením nízká. Ačkoli by to mohla být užitečná funkce úspory energie, budete muset prozkoumat, co elektronika považuje za "nízkou" hodnotu a zda je to vhodné pro váš CanSat.
Informace, které CanSat shromažďuje, musí být odeslány na pozemní stanici. Abychom toho byli schopni, musíme se podívat na komponenty, které můžeme použít ke komunikaci, a na to, jak elektronika komunikuje.
Bezdrátové vysílače se používají k přenosu informací mezi družicí CanSat a pozemní stanicí. Pracují ve dvojicích, podobně jako jste v mládí (nebo nyní!) používali vysílačky. 
CanSat i pozemní stanice jsou vybaveny anténou. Anténa CanSat vysílá informace a anténa pozemní stanice je přijímá. Aby se zabránilo rušení a interferencím, má každý tým v soutěži přidělenou vlastní frekvenci. Slovo transceiver je vlastně složeninou dvou slov - vysílat a přijímat, tedy přesně to, co transceiver umí.
Při výběru vysílače jsou asi nejdůležitějšími kritérii pracovní frekvence, potřebný výkon a fyzická velikost vysílače. Samozřejmě je třeba vzít v úvahu také cenu transceiverů. Návrh projektu často zahrnuje určitou míru kompromisu. Ideální komponenty pro každou úlohu nemusí být z toho či onoho důvodu kompatibilní.
Jednou z nejběžnějších možností je model APC220. Je schopen komunikovat na vzdálenost 1000 m a pracuje v pásmu 418 MHz až 455 MHz. Oblíbenou alternativou je modul LoRa (například RFM95). Ty obecně nabízejí větší dosah, až 2000 m, ale pracují spíše na diskrétních frekvencích než v rozsahu jako APC220.
Padáky jsou důležitou součástí každé mise CanSat. Dalo by se odpustit, že jsou často přehlíženy, protože se často jedná o jednoduché kusy látky ve srovnání se složitou elektronikou, která se nachází uvnitř CanSatu, ale to by byla velká chyba! Bez dobře navrženého padáku by váš CanSat nemusel stihnout dokončit své vědecké cíle, nebo ještě hůře, mohl by havarovat!
Rozložení padáku bude poměrně prudké, takže použitá tkanina a vlákna musí být pevné. Berte v úvahu, že síla, kterou padák působí (a také užitečné zatížení, při kterém je připevněn), může být až dvojnásobná oproti síle působící při terminální rychlosti!
Nejjednoduššími typy padáků jsou ploché kruhové listy a kulové padáky. Problém těchto konstrukcí spočívá v tom, že se naplní vzduchem a nakloní se na jednu stranu, aby se z nich vylil vzduch. Někdy může ke stabilizaci padáku pomoci otvor pro rozlití.
Jakmile se rozhodnete pro konstrukci padáku, je nezbytné ji vyzkoušet. Zatímco rovnice vám mohou poskytnout představu o tom, co můžete očekávat, vždy byste měli
otestujte své návrhy v reálném světě. Postupnými testy můžete návrh padáku zdokonalovat. Prozkoumejte účinky všech aspektů vašeho padáku, což by mělo zahrnovat:
- Použitý materiál
- Jak je připojen k satelitu CanSat
- Plocha padáku
- Způsob složení padáku
Jak postavit cansat?
Podpůrné materiály, jako jsou zdroje pro výuku ve třídě a výuková videa, jsou k dispozici na níže uvedeném odkazu.
CanSat Požadavky
Hardware a mise CanSat musí být navrženy v souladu s těmito požadavky a omezeními:
Ty se mohou lišit v závislosti na národní soutěži. Ujistěte se, že jste si zkontrolovali úplný seznam požadavků u svého Národní organizátor.
Všechny součásti CanSatu se musí vejít do standardní plechovky od nealkoholických nápojů (výška 115 mm a průměr 66 mm), s výjimkou padáku. Rádiové antény a antény GPS mohou být namontovány zvenčí na horní nebo spodní straně plechovky, v závislosti na konstrukci, nikoli však na bocích.
Poznámka: V nákladovém prostoru rakety je obvykle k dispozici 4,5 cm prostoru na jeden CanSat podél osového rozměru (tj. výšky), do kterého se musí vejít všechny vnější prvky včetně padáku, upevňovacího vybavení padáku a případných antén.
Antény, snímače a další prvky CanSatu nemohou přesáhnout průměr plechovky, dokud neopustí nosnou raketu.
Hmotnost CanSatu musí být minimálně 300 gramů a maximálně 350 gramů. CanSaty, které jsou lehčí, si s sebou musí vzít další zátěž, aby dosáhly požadované minimální hmotnosti 300 gramů.
Výbušniny, rozbušky, pyrotechnika a hořlavé nebo nebezpečné materiály jsou přísně zakázány. Všechny použité materiály musí být bezpečné pro personál, zařízení a životní prostředí. V případě pochybností ze strany ESA si mohou týmy vyžádat bezpečnostní listy materiálů (MSDS).
CanSat musí být napájen z baterie a/nebo solárních panelů. Musí být možné, aby systémy zůstaly zapnuté nepřetržitě po dobu čtyř hodin.
Baterie musí být snadno přístupná pro případ, že by bylo nutné ji vyměnit/nabít.
CanSat musí mít snadno přístupný hlavní vypínač.
Doporučuje se použití systému pro určování polohy (pípák, radiomaják, GPS atd.).
CanSat by měl mít záchranný systém, například padák, který by bylo možné po startu znovu použít. Doporučuje se použít látku světlé barvy, která usnadní vyzvednutí CanSatu po přistání.
Spojení padáku musí vydržet sílu až 50 N. Pevnost padáku musí být vyzkoušena, aby bylo zajištěno, že systém bude fungovat jmenovitě.
Z důvodů obnovy se doporučuje maximální doba letu 120 sekund. Při pokusu o řízené přistání se doporučuje maximální doba letu 170 sekund.
Z důvodu zotavení se doporučuje rychlost klesání mezi 8 a 11 m/s. Rychlost klesání CanSatu však nesmí být z bezpečnostních důvodů nižší než 5 m/s a vyšší než 12 m/s. Kromě toho může letiště nebo povětrnostní podmínky určit další povinná omezení rychlosti.
CanSat musí být schopen odolat zrychlení až 20 g.
Standardním požadavkem CanSatu je, aby celkový rozpočet finálního modelu CanSatu činil 500 € - tato částka se však může v jednotlivých zemích lišit, proto se informujte u svého národního organizátora. Pozemní stanice (GS) a jakékoli související nelétající položky nebudou v rozpočtu zohledněny. Více informací o sankcích v případě, že týmy překročí stanovený rozpočet, naleznete v následující části. V případě sponzoringu by měly být v rozpočtu uvedeny všechny sponzorované položky s uvedením skutečných odpovídajících nákladů na trhu.
Přidělenou frekvenci musí dodržovat všechny týmy v rámci kampaně. Rozsah povolených frekvencí se mění v závislosti na zemi, kde se akce koná, a bude včas oznámen. Doporučujeme, aby týmy věnovaly pozornost konstrukci CanSatu z hlediska hardwarové integrace a propojení, aby bylo možné rádiovou frekvenci v případě potřeby snadno upravit.
CanSat musí být po příletu na místo startu připraven k letu.
