A CanSat építése
A tanár/mentor felügyelete alatt a CanSatban részt vevő csapatoknak műszaki munkát kell végezniük CanSatjukon, alkalmazva a valódi űrprojektek tipikus életciklusában használt eljárásokat, amelyek a következők:
- A küldetési célok kiválasztása;
- A célkitűzések eléréséhez szükséges műszaki követelmények meghatározása;
- Hardver és szoftver tervezése;
- Jelentéstétel;
- Földi állomás/földi távközlési rendszer tervezése;
- A CanSat integrálása és tesztelése az országos indítási kampány előtt
Alapvető összetevők
A CanSat burkolat kialakítása egy nagyszerű módja hogy művészi színt adjon hozzá. Azonban minden thA bámulatos tudomány a benne lévő technológia segítségével történik. Az Ön CanSat a tervnek meg kell mutatnia az érzékelőket, elektronika és kommunikációs hardver, amelyet használni fog. A a különböző Commercial Off-The-Shelf (COTS) hardverek állnak rendelkezésre, ezért meg kell terveznie az Ön CegySat az Ön egyedi alkatrészeinek figyelembevételével.
A mikrokontroller használata általában könnyebb és nagyobb időbeli felbontású adatgyűjtést tesz lehetővé, mint a mikroprocesszor. A működéshez áramforrásra és bemenetre van szükség. A leggyakrabban használt mikrokontroller az Arduino. A mikroprocesszor egy fedélzeti számítógép, és a mikrokontrollerrel ellentétben csak áramforrást igényel a működéshez. A legelterjedtebb és legolcsóbb mikroprocesszor a Raspberry Pi.
Az elektromos alkatrészek csapjai a fórumon lévő csatlakozókba helyezhetők. Középen sorok vannak csatlakoztatva. Ez azt jelenti, hogy például egy ellenállás két csapját különböző sorokba kell helyezni, különben zárt áramkört képez önmagával. Nagyon fontos, hogy az áramkör csatlakoztatása és bekapcsolása előtt készítsen egy vázlatot az áramkörről, mert ezzel kockáztatja az alkatrészek törését. A kártya külső oszlopai nem sorokban, hanem oszlopokban vannak összekötve. Általában ezeket használják a föld- és feszültségcsatlakozások biztosítására, hogy csökkentsék a beállítás összetettségét.
A CanSat végleges változatának összeszerelésekor egy tipikus forrasztó kenyérlapot kell használnia.
Az analóg érzékelők feszültséget adnak ki, amelyet digitális jellé kell alakítani ahhoz, hogy az adatok kiolvashatók legyenek. A Raspberry Pi analóg-digitális átalakítót (ADC) igényel, míg az Arduino beépített átalakítóval rendelkezik. Az analóg érzékelő előnye, hogy folyamatosan méri a változót.
Az egyes érzékelőlapok digitális kommunikációs protokollt használnak, amely a mikrokontrollerhez vagy mikroprocesszorhoz csatlakozik. A kommunikációs protokollok használhatják az I2C (2 vezeték) vagy az SPI (3 vezeték) protokollt. Győződjön meg róla, hogy a CanSat tervezete a választott protokolltól függően a megfelelő számú vezetéket tükrözi.
Fontos szempontok az érzékelő kiválasztásakor:
- Érzékenység: mekkora az a minimális változás, amelyet az érzékelő mérni tud?
- Reakcióidő: milyen gyorsan reagál az érzékelő a változó környezetre?
- Linearitás: lineáris-e a válasz (a mérésekhez szükséges tartományban)?
- Tartomány: mi az a min/max érték, amelyet az érzékelő mérni tud?
- Hiszterézis: az érzékelő azonos környezeti feltételek mellett is azonos kimenettel rendelkezik?
Van néhány megfontolandó szempont, amikor eldönti, hogyan fogja táplálni a CanSat-ot:
- Milyen feszültséget kell szolgáltatni?
- Milyen akkumulátor kapacitásra van szüksége (mAh)?
- Mekkora lehet az akkumulátor (fizikailag)?
- Milyen nehéz lehet az akkumulátor?
Az UBEC egy olyan eszköz, amely a megfelelő feszültséget biztosítja a lapnak. Leggyakrabban olyan mikroprocesszorokhoz használják, mint a Raspberry Pi, amely 5V-ot igényel, ezért használhat 9V-os akkumulátort, és az UBEC-en keresztül képes a Raspberry Pi-t táplálni. Mikrokontrollerek
mint például az Arduino, képesek a bemeneti csatlakozót használni a 9V-os tápegység csatlakoztatására. Lehetőség van a GPIO csapok használatára is a tápegység csatlakoztatásához.
Egy power bank, például egy hordozható mobiltelefon-töltő szintén megfelelő megoldás. Ezek mindenféle formában és méretben, valamint különböző akkumulátor-kapacitással kaphatók. Némelyik "intelligens" elektronikával is rendelkezik, amely nem ad áramot, ha az eszköz által felhasznált áram mennyisége alacsony. Bár ez hasznos energiatakarékossági funkció lehet, meg kell vizsgálnia, hogy az elektronika mit tekint "alacsony" értéknek, és hogy ez megfelel-e az Ön CanSat-jának.
A CanSat által gyűjtött információkat el kell küldeni egy földi állomásra. Ahhoz, hogy ezt megtehessük, meg kell néznünk, hogy milyen komponenseket használhatunk a kommunikációhoz, és hogyan kommunikál az elektronika.
Vezeték nélküli adó-vevőkészülékeket használnak a CanSat és a földi állomás közötti információátvitelre. Párban működnek, hasonlóan ahhoz, ahogyan fiatalabb korodban (vagy most!) a walkie-talkie-kat használtad. 
Mind a CanSat, mind a földi állomás antennával van felszerelve. A CanSat antennája továbbítja az információkat, a földi állomás antennája pedig fogadja azokat. A zavarok és interferenciák elkerülése érdekében a versenyen minden csapat saját frekvenciát kap. Tulajdonképpen az adó-vevő szó két szó összetétele - adás és vétel, pontosan azt, amit az adó-vevő tud.
Az adó-vevő kiválasztásakor talán a legfontosabb kritériumok a működési frekvenciák, a szükséges teljesítmény és az adó-vevők fizikai mérete. Természetesen figyelembe kell venni az adó-vevőkészülékek költségeit is. Egy projekt tervezése gyakran bizonyos fokú kompromisszumot jelent. Az egyes feladatokhoz tökéletes alkatrészek nem feltétlenül kompatibilisek, egyik vagy másik okból kifolyólag.
Az egyik leggyakoribb választás az APC220. Ez 1000 m távolságon keresztül képes kommunikálni, és 418 MHz és 455 MHz között működik. Egy népszerű alternatíva a LoRa modul (mint az RFM95). Ezek általában nagyobb, akár 2000 m-es hatótávolságot kínálnak, de inkább diszkrét frekvenciákon működnek, mint az APC220-hoz hasonló tartományban.
Az ejtőernyők létfontosságú részét képezik minden CanSat-küldetésnek. Megbocsátható, hogy gyakran figyelmen kívül hagyják őket, mivel gyakran egyszerű szövetdarabok a CanSat komplex elektronikájához képest, de ez nagy hiba lenne! Egy jól megtervezett ejtőernyő nélkül a CanSat-nak nem biztos, hogy lesz ideje tudományos céljait teljesíteni, vagy ami még rosszabb, lezuhanhat!
Az ejtőernyő kinyílása viszonylag heves lesz, ezért a felhasznált anyagnak és szálaknak erősnek kell lenniük. Vegye figyelembe, hogy az ejtőernyőre ható erő (és a hasznos teher is, amelyhez rögzítik) akár kétszerese is lehet a végsebesség során ható erőnek!
A legegyszerűbb ejtőernyőtípusok a lapos, kör alakú lap és a gömb alakú ejtőernyők. Ezekkel a kialakításokkal az a probléma, hogy megtelnek levegővel, és oldalra dőlnek, hogy a levegő kiömöljön belőlük. Néha egy kiömlő lyuk segíthet stabilizálni az ejtőernyőt.
Ha már eldöntötte az ejtőernyő tervét, elengedhetetlen, hogy tesztelje azt. Míg az egyenletek adhatnak egy ötletet arról, hogy mire számíthat, mindig meg kell
tesztelje terveit a való világban. Az egymást követő tesztekkel finomíthatja ejtőernyőtervezését. Vizsgálja meg az ejtőernyője minden szempontjának hatását, ennek ki kell terjednie a következőkre:
- A felhasznált anyag
- Hogyan csatlakozik a CanSathoz
- Az ejtőernyő területe
- Az ejtőernyő összehajtásának módja
Hogyan építsünk egy cansatot?
A segédanyagok, például az osztálytermi források és az oktatási videók az alábbi linken érhetők el.
CanSat követelmények
A CanSat hardverét és küldetését e követelmények és korlátok figyelembevételével kell megtervezni:
Ezek nemzeti versenyenként eltérőek lehetnek. Győződjön meg róla, hogy a követelmények teljes listáját az Ön Nemzeti szervező.
A CanSat minden alkatrészének el kell férnie egy szabványos üdítősdobozban (115 mm magas és 66 mm átmérőjű), az ejtőernyő kivételével. A rádióantennákat és a GPS-antennákat külsőleg a konzervdoboz tetejére vagy aljára lehet felszerelni, a kialakítástól függően, de az oldalára nem.
Megjegyzés: A rakéta hasznos terhelési területe általában CanSat-onként 4,5 cm hely áll rendelkezésre a doboz tengelyirányú dimenziója (azaz magassága) mentén, amelybe minden külső elemet be kell illeszteni, beleértve az ejtőernyőt, az ejtőernyő rögzítő hardvert és az esetleges antennákat.
A CanSat antennái, jelátalakítói és egyéb elemei nem nyúlhatnak túl a kanna átmérőjén, amíg az el nem hagyja a hordozórakétát.
A CanSat tömegének legalább 300 gramm és legfeljebb 350 gramm között kell lennie. A könnyebb CanSat-ok esetében további ballasztot kell magukkal vinniük, hogy elérjék az előírt 300 grammos minimális tömeghatárt.
Robbanóanyagok, detonátorok, pirotechnikai eszközök, gyúlékony vagy veszélyes anyagok használata szigorúan tilos. Minden felhasznált anyagnak biztonságosnak kell lennie a személyzet, a berendezések és a környezet számára. Az ESA kétség esetén a csapatoktól anyagbiztonsági adatlapokat (MSDS) lehet kérni.
A CanSat-ot akkumulátorral és/vagy napelemekkel kell ellátni. A rendszereknek négy órán keresztül folyamatosan bekapcsolva kell maradniuk.
Az akkumulátornak könnyen hozzáférhetőnek kell lennie, ha cserére/töltésre van szükség.
A CanSat-nak rendelkeznie kell egy könnyen hozzáférhető főkapcsolóval.
A visszakereséshez helymeghatározó rendszer (csipogó, rádiójelző, GPS stb.) beépítése ajánlott.
A CanSat-nak rendelkeznie kell egy olyan helyreállító rendszerrel, például ejtőernyővel, amelyet a felbocsátás után újra fel lehet használni. Ajánlatos élénk színű szövetet használni, amely megkönnyíti a CanSat leszállás utáni visszaszerzését.
Az ejtőernyő csatlakozásának 50 N erőhatást kell elviselnie. Az ejtőernyő szilárdságát tesztelni kell annak érdekében, hogy a rendszer névlegesen működjön.
A helyreállítás érdekében legfeljebb 120 másodperces repülési idő ajánlott. Ha irányított leszállást kísérel meg, akkor legfeljebb 170 másodperces repülési idő ajánlott.
Visszaszerzési okokból 8 és 11 m/s közötti süllyedési sebesség ajánlott. Biztonsági okokból azonban a CanSat süllyedési sebessége nem lehet 5 m/s-nál kisebb, illetve 12 m/s-nál nagyobb. Ezenkívül a repülőtér vagy az időjárási körülmények további kötelező korlátozásokat határozhatnak meg a sebességre vonatkozóan.
A CanSat-nak képesnek kell lennie arra, hogy ellenálljon akár 20 g gyorsulásnak is.
A végleges CanSat-modell teljes költségvetése nem haladhatja meg az 500 eurót. A földi állomások (GS) és minden kapcsolódó, nem repülő elem nem számít bele a költségvetésbe. További információ a büntetésekről, amennyiben a csapatok túllépik a megadott költségvetést, a következő szakaszban található. Szponzoráció esetén a költségvetésben minden szponzorált elemet fel kell tüntetni a tényleges piaci költségekkel együtt.
A kijelölt frekvenciát az indítási kampányban részt vevő valamennyi csapatnak be kell tartania. Az engedélyezett frekvenciák köre az esemény helyszínéül szolgáló országtól függően változik, és erről időben tájékoztatást kapnak. A csapatoknak ajánlott figyelmet fordítaniuk a CanSat tervezésénél a hardver integrációjára és összekapcsolására, hogy a rádiófrekvencia szükség esetén könnyen módosítható legyen.
A CanSat-nak repülésre késznek kell lennie az indítási kampányba való megérkezéskor.
