Oma CanSat'i ehitamine
Kõik CanSatis osalevad meeskonnad peavad oma õpetaja/mentori juhendamisel tegema oma CanSatiga tehnilisi töid, rakendades reaalse kosmoseprojekti tüüpilises elutsüklis kasutatavaid protseduure, mis on järgmised:
- Missiooni eesmärkide valik;
- Nende eesmärkide saavutamiseks vajalike tehniliste nõuete määratlemine;
- Riistvara ja tarkvara projekteerimine;
- Aruandlus;
- Maapealse jaama/maapealse telekommunikatsioonisüsteemi projekteerimine;
- CanSati integreerimine ja testimine enne riiklikku käivituskampaaniat
Põhikomponendid
The CanSat korpuse konstruktsioon on suurepärane võimalus et lisada veidi kunstilist laengut. Kuid kõik neede hämmastav teadus toimub sees oleva tehnoloogia abil. Teie CanSat disain peaks näitama andureid, elektroonika ja kommunikatsiooniriistvara, mida te kasutate. Seal on erinevaid Commercial Off-The-Shelf (COTS) riistvara saadaval, seetõttu peaksite oma riistvara projekteerima CanSat teie spetsiifilisi komponente silmas pidades.
Mikrokontrolleri kasutamine on tavaliselt kergem ja võimaldab andmete kogumise suuremat ajalist eraldusvõimet kui mikroprotsessor. See nõuab tööks vooluallikat ja sisendit. Kõige sagedamini kasutatav mikrokontroller on Arduino. Mikroprotsessor on pardaarvuti ja erinevalt mikrokontrollerist vajab töötamiseks ainult toiteallikat. Kõige levinum ja taskukohasem mikroprotsessor on Raspberry Pi.
Elektrikomponentide viigud saab paigutada plaadi klemmidesse. Keskselt on ühendatud read. See tähendab näiteks, et takisti kaks pini tuleks paigutada erinevatesse ridadesse, sest muidu moodustab ta endaga suletud ahela. Väga oluline on teha oma vooluahela visand enne ühendamist ja voolu sisselülitamist, sest siis on oht, et komponendid purunevad. Plaadi välised veerud on ühendatud pigem veerudesse kui ridadesse. Tavaliselt kasutatakse neid maa- ja pingeühenduste loomiseks, et vähendada seadistuse keerukust.
Kui panete kokku oma CanSati lõpliku versiooni, peate kasutama tüüpilist jooteplaati.
Analoogandurid väljastavad pinge, mis tuleb andmete lugemiseks teisendada digitaalseks signaaliks. Raspberry Pi vajab analoog-digitaalmuundurit (ADC), samas kui Arduino on sisseehitatud. Analooganduri eelis on see, et see mõõdab pidevalt muutujat
Üksikud anduriplaadid kasutavad digitaalset kommunikatsiooniprotokolli, mis ühendatakse teie mikrokontrolleriga või mikroprotsessoriga. Sideprotokollid võivad kasutada I2C (2 juhtme) või SPI (3 juhtme). Veenduge, et teie CanSat-konstruktsioon kajastab õiget juhtmete arvu sõltuvalt valitud protokollist.
Olulised kaalutlused anduri valimisel:
- Tundlikkus: milline on minimaalne muutus, mida andur suudab mõõta?
- Reaktsiooniaeg: kui kiiresti reageerib andur muutuvale keskkonnale?
- Lineaarsus: kas reaktsioon on lineaarne (mõõtmiseks vajalikus vahemikus)?
- Vahemik: milline on minimaalne/maksimaalne väärtus, mida andur saab mõõta?
- Hüsteerilisus: kas anduril on sama väljund samades keskkonnatingimustes?
On mõned kaalutlused, mida peate tegema, kui otsustate, kuidas oma CanSat'i toitevõimega varustama hakkate:
- Millist pinget on vaja tarnida?
- Millist aku mahtu (mAh) vajate?
- Kui suur võib aku (füüsiliselt) olla?
- Kui raske võib aku olla?
UBEC on seade, mida kasutatakse õige pinge andmiseks teie plaadile. Seda kasutatakse kõige sagedamini mikroprotsessorite jaoks, nagu Raspberry Pi, mis nõuab 5 V, seega võite kasutada 9 V akut ja UBECi kaudu on võimalik Raspberry Pi toiteks. Mikrokontrollerid
nagu Arduino, on võimalik kasutada sisendpesa oma 9V toiteallika ühendamiseks. Samuti on võimalik kasutada oma toiteallika ühendamiseks GPIO-pinke.
Sobivaks võimaluseks on ka elektripank, näiteks kaasaskantav mobiiltelefoni laadija. Neid on igas vormis ja suuruses ning erineva aku mahutavusega. Mõnel neist on ka "nutikas" elektroonika, mis ei anna energiat, kui seadme poolt kasutatav energia on vähene. Kuigi see võib olla kasulik energiasäästu funktsioon, peate uurima, mida elektroonika peab "madalaks" ja kas see sobib teie CanSatile.
CanSati kogutud teave tuleb saata maajaama. Selleks peame vaatama, milliseid komponente saame kasutada suhtlemiseks ja kuidas elektroonika suhtleb.
Traadita saate- ja vastuvõtuseadmeid kasutatakse teabe edastamiseks CanSati ja maajaama vahel. Need töötavad paarikaupa, sarnaselt sellega, kuidas te noorena (või praegu!) võisite kasutada walkie-talkies'i. 
Nii CanSat kui ka maajaam on varustatud antenniga. CanSati antenn edastab teavet ja maajaama antenn võtab seda vastu. Häirete ja häirete vältimiseks antakse igale võistkonna võistlusele oma sagedus. Tegelikult on sõna transceiver kooslus kahest sõnast - saatmine ja vastuvõtmine, täpselt see, mida transceiver suudab teha.
Transceiveri valikul on ehk kõige olulisemad kriteeriumid töösagedused, vajalik võimsus ja transceiveri füüsiline suurus. Loomulikult tuleb arvestada ka transiiverite maksumust. Projekti kavandamine eeldab sageli teatud määral kompromisse. Igaks tööks sobivad täiuslikud komponendid ei pruugi ühel või teisel põhjusel ühilduda.
Üks levinumaid valikuid on APC220. See on võimeline suhtlema 1000m kaugusele ja töötab vahemikus 418MHz ja 455MHz. Populaarne alternatiiv on LoRa-moodul (nagu RFM95). Need pakuvad üldiselt suuremat ulatust, kuni 2000m, kuid töötavad pigem diskreetsetel sagedustel kui APC220-ga sarnaselt.
Langevarjud on iga CanSati missiooni oluline osa. Võiks andestada, et neid sageli ei arvestata, kuna need on sageli lihtsad riidetükid võrreldes CanSat'i keerulise elektroonikaga, kuid see oleks suur viga! Ilma hästi kavandatud langevarjuta ei pruugi teie CanSatil olla aega oma teaduslikke eesmärke täita või, mis veelgi hullem, ta võib kukkuda alla!
Langevarju avanemine on suhteliselt vägivaldne, seega peab kasutatav kangas ja kiud olema tugev. Võtke arvesse, et langevarju (ja ka kasuliku koormuse, mille külge see kinnitatakse) mõjuv jõud võib olla kuni kaks korda suurem kui lõppkiiruse ajal mõjuv jõud!
Lihtsaimad langevarjud on lamedad ümmargused ja kerakujulised langevarjud. Nende konstruktsioonide probleemiks on see, et nad täituvad õhuga ja kallutavad ühele poole, et õhk välja voolata. Vahel aitab langevarju stabiliseerida ka väljavoolava augu olemasolu.
Kui olete otsustanud langevarju kujunduse kasuks, on väga oluline, et te seda katsetaksite. Kuigi võrrandid võivad anda teile ettekujutuse sellest, mida oodata, peaksite alati
testida oma projekte reaalses maailmas. Järjestikuste katsete abil saate oma langevarju disaini täiustada. Uurige oma langevarju iga aspekti mõju, see peaks hõlmama järgmist:
- Kasutatud materjal
- Kuidas see on CanSati külge kinnitatud
- Langevarju pindala
- Langevarju kokkupaneku viis
Kuidas ehitada kanti?
Abimaterjalid, nagu õppevahendid ja õppevideod, on kättesaadavad allpool oleva lingi kaudu.
CanSat nõuded
CanSati riistvara ja missioon tuleb kavandada vastavalt nendele nõuetele ja piirangutele:
Need võivad erineda riigiti. Kontrollige kindlasti täielikku nõuete nimekirja koos oma Riiklik korraldaja.
Kõik CanSati komponendid, välja arvatud langevari, peavad mahtuma tavalise karastusjookide purgi sisse (115 mm kõrgus ja 66 mm läbimõõt). Raadioantennid ja GPS-antennid võib paigaldada väljastpoolt purki üla- või põhjaosale, sõltuvalt konstruktsioonist, kuid mitte külgedele.
Märkus: Raketi kandevõime alal on tavaliselt 4,5 cm ruumi CanSati kohta piki kanistri telgjoont (st kõrgus), kuhu peavad mahtuma kõik välised elemendid, sealhulgas langevari, langevarju kinnitusvahendid ja antennid.
Antennid, andurid ja muud CanSati elemendid ei saa ulatuda kanistri läbimõõdust kaugemale, kuni see on väljunud kanderaketist.
CanSati mass peab olema minimaalselt 300 grammi ja maksimaalselt 350 grammi vahel. CanSatid, mis on kergemad, peavad võtma kaasa lisaballasti, et saavutada nõutav minimaalne 300-grammine mass.
Lõhkeained, detonaatorid, pürotehnika ja tuleohtlikud või ohtlikud materjalid on rangelt keelatud. Kõik kasutatavad materjalid peavad olema ohutu personalile, seadmetele ja keskkonnale. Kui ESA kahtleb, võib rühmadelt nõuda materjali ohutuskaarte (MSDS).
CanSat peab olema varustatud aku ja/või päikesepaneelidega. Süsteemid peavad olema võimelised jääma sisse lülitatud neljaks järjestikuseks tunniks.
Aku peab olema kergesti kättesaadav, kui seda on vaja vahetada/laadida.
CanSatil peab olema kergesti ligipääsetav peavoolulüliti.
Soovitatav on lisada asukoha määramise süsteem (piiksutaja, raadiomajakas, GPS jne).
CanSatil peaks olema taastamissüsteem, näiteks langevari, mida saab pärast starti uuesti kasutada. Soovitatav on kasutada erksavärvilist kangast, mis hõlbustab CanSati taastamist pärast maandumist.
Langevarju ühendus peab vastu pidama kuni 50 N jõule. Langevarju tugevust tuleb katsetada, et tagada süsteemi nominaalne toimimine.
Taastumise eesmärgil on soovitatav maksimaalne lennuaeg 120 sekundit. Kui üritatakse sooritada suunatud maandumist, siis on soovitatav maksimaalne lennuaeg 170 sekundit.
Taastumise eesmärgil on soovitatav laskumiskiirus vahemikus 8-11 m/s. CanSati laskumiskiirus ei tohi siiski ohutuse tagamiseks olla väiksem kui 5 m/s või suurem kui 12 m/s. Lisaks võivad lennuvälja või ilmastikutingimused määrata täiendavaid kohustuslikke piiranguid kiirusele.
CanSat peab vastu pidama kuni 20 g kiirendusele.
Lõpliku CanSat-mudeli kogueelarve ei tohiks ületada 500 eurot. Maapealseid raadiojaamu (GS) ja kõiki nendega seotud mitte-lennavaid objekte ei võeta eelarves arvesse. Lisateavet karistuste kohta, mida rakendatakse juhul, kui meeskonnad ületavad ettenähtud eelarvet, leiate järgmises punktis. Sponsorluse puhul tuleb eelarves täpsustada kõik sponsorlusobjektid koos tegelike turuhindadega.
Kõik stardikampaania meeskonnad peavad järgima määratud sagedust. Lubatud sageduste vahemik muutub sõltuvalt riigist, kus üritus toimub, ja sellest teatatakse õigeaegselt. Meeskondadel on soovitatav pöörata tähelepanu CanSati disainile seoses riistvara integreerimise ja ühendamisega, et raadiosagedust saaks vajadusel hõlpsasti muuta.
CanSat peab olema stardikampaaniasse saabumisel lennuvalmis.
