CanSat kūrimas
Visos "CanSat" projekte dalyvaujančios komandos, prižiūrimos mokytojo ar mentoriaus, turės atlikti techninius darbus, susijusius su savo "CanSat", taikydamos procedūras, kurios naudojamos tipiniame tikro kosminio projekto gyvavimo cikle, t. y.:
- Misijos tikslų pasirinkimas;
- Techninių reikalavimų, būtinų šiems tikslams pasiekti, apibrėžimas;
- Techninės ir programinės įrangos projektavimas;
- Ataskaitų teikimas;
- Antžeminės stoties ir antžeminės telekomunikacijų sistemos projektavimas;
- "CanSat" integravimas ir bandymai prieš nacionalinę paleidimo kampaniją
Pagrindiniai komponentai
Svetainė CanSat korpuso konstrukcija yra puikus būdas pridėti šiek tiek meninio prieskonio. Tačiau visie nuostabus mokslas vyksta naudojant viduje esančias technologijas. Jūsų CanSat projekte turėtų būti nurodyti jutikliai, elektronika ir ryšio aparatinę įrangą, kurią naudosite. Čia yra . įvairios Com komercinis galima įsigyti nestandartinės (COTS) techninės įrangos, todėl turėtumėte kurti savo C.Sat atsižvelgiant į konkrečius jūsų komponentus.
Naudojant mikrovaldiklį, jis paprastai yra lengvesnis ir leidžia rinkti duomenis didesne laiko raiška nei mikroprocesorius. Kad jis veiktų, reikia maitinimo šaltinio ir įvesties. Dažniausiai naudojamas mikrovaldiklis yra "Arduino". Mikroprocesorius yra įmontuotas kompiuteris, kuriam, kitaip nei mikrovaldikliui, veikti reikia tik maitinimo šaltinio. Labiausiai paplitęs ir nebrangus mikroprocesorius yra Raspberry Pi.
Elektros komponentų kaiščius galima įstatyti į plokštės gnybtus. Viduryje sujungiamos eilės. Tai reiškia, kad, pavyzdžiui, du rezistoriaus kaiščiai turi būti skirtingose eilutėse, kitaip jis sudarys su savimi uždarą grandinę. Labai svarbu prieš jungiant ir maitinant grandinę pasidaryti jos eskizą, nes rizikuosite sugadinti komponentus. Išoriniai plokštės stulpeliai jungiami stulpeliais, o ne eilutėmis. Paprastai jos naudojamos įžeminimo ir įtampos jungtims užtikrinti, kad sumažėtų sąrankos sudėtingumas.
Surinkdami galutinę "CanSat" versiją turėsite naudoti tipinę lituoklio plokštę.
Analoginiai jutikliai išveda įtampą, kurią reikia paversti skaitmeniniu signalu, kad būtų galima nuskaityti duomenis. Raspberry Pi reikia analoginio skaitmeninio keitiklio (ADC), o Arduino turi įmontuotą analoginį keitiklį. Analoginio jutiklio privalumas yra tas, kad jis nuolat matuoja kintamąjį
Vieno jutiklio plokštėse naudojamas skaitmeninio ryšio protokolas, kuris jungiamas prie mikrovaldiklio arba mikroprocesoriaus. Ryšio protokolai gali būti I2C (2 laidai) arba SPI (3 laidai). Įsitikinkite, kad jūsų "CanSat" projekte atsispindi tinkamas laidų skaičius, priklausomai nuo pasirinkto protokolo.
Svarbūs aspektai renkantis jutiklį:
- Jautrumas: kokį mažiausią pokytį gali išmatuoti jutiklis?
- Reakcijos laikas: kaip greitai jutiklis reaguoja į besikeičiančią aplinką?
- Tiesiškumas: ar atsakas yra tiesinis (matuojant reikalingame diapazone)?
- Diapazonas: kokią mažiausią ir didžiausią vertę gali išmatuoti jutiklis?
- Histerezė: ar jutiklio išvestis yra tokia pati esant tokioms pat aplinkos sąlygoms?
Spręsdami, kaip maitinsite savo "CanSat", turite atsižvelgti į keletą aplinkybių:
- Kokią įtampą reikia tiekti?
- Kokios talpos akumuliatoriaus jums reikia (mAh)?
- Kokio dydžio (fiziškai) gali būti akumuliatorius?
- Kokio svorio gali būti akumuliatorius?
UBEC - tai prietaisas, skirtas užtikrinti tinkamą įtampą jūsų plokštei. Jis dažniausiai naudojamas mikroprocesoriams, tokiems kaip "Raspberry Pi", kuriems reikia 5 V, todėl galite naudoti 9 V bateriją ir per UBEC maitinti "Raspberry Pi". Mikrovaldikliai
pavyzdžiui, "Arduino", galima naudoti įvesties lizdą 9 V maitinimo šaltiniui prijungti. Maitinimo šaltiniui prijungti taip pat galima naudoti GPIO kaiščius.
Taip pat tinka maitinimo bankas, pavyzdžiui, nešiojamasis mobiliojo telefono įkroviklis. Jų būna įvairių formų, dydžių ir skirtingos talpos baterijų. Kai kurie jų turi "išmaniąją" elektroniką, kuri nesuteikia energijos, jei prietaiso naudojama energija yra maža. Nors tai gali būti naudinga energijos taupymo funkcija, turėsite išsiaiškinti, ką elektronika laiko "mažu" ir ar tai tinka jūsų CanSat.
"CanSat" surinkta informacija turi būti siunčiama į antžeminę stotį. Kad galėtume tai padaryti, turime apžvelgti komponentus, kuriuos galime naudoti ryšiui palaikyti, ir kaip bendrauja elektronika.
Belaidžiai siųstuvai naudojami informacijai tarp "CanSat" ir antžeminės stoties perduoti. Jie veikia poromis, panašiai kaip jaunystėje (arba dabar!) naudojote radijo stoteles. 
Ant "CanSat" ir antžeminės stoties įrengta antena. CanSat antena perduoda informaciją, o antžeminės stoties antena ją priima. Siekiant išvengti trikdžių ir trukdžių, kiekvienai varžybų komandai suteikiamas atskiras dažnis. Iš tikrųjų žodis "siųstuvas" yra sudarytas iš dviejų žodžių - siųsti ir priimti, būtent tai, ką gali daryti siųstuvas.
Renkantis siųstuvą bene svarbiausi kriterijai yra darbiniai dažniai, reikalinga galia ir fizinis siųstuvų dydis. Žinoma, taip pat reikia atsižvelgti į siųstuvų kainą. Projektuojant projektą dažnai tenka ieškoti tam tikro kompromiso. Kiekvienam darbui puikiai tinkantys komponentai dėl vienų ar kitų priežasčių nebūtinai yra suderinami.
Vienas iš labiausiai paplitusių pasirinkimų yra APC220. Juo galima bendrauti 1000 m atstumu ir jis veikia 418 MHz ir 455 MHz dažniu. Populiari alternatyva - LoRa modulis (pvz., RFM95). Jie paprastai pasižymi didesniu, iki 2000 m, veikimo spinduliu, tačiau veikia diskrečiaisiais dažniais, o ne tokiame diapazone kaip APC220.
Parašiutai yra labai svarbi bet kurios CanSat misijos dalis. Galima būtų atleisti, kad į juos dažnai nekreipiama dėmesio, nes jie dažnai yra paprasti audinio gabalai, palyginti su sudėtinga "CanSat" elektronika, tačiau tai būtų didelė klaida! Be gerai suprojektuoto parašiuto jūsų CanSat gali nespėti įvykdyti savo mokslinių uždavinių arba, dar blogiau, jis gali nukristi!
Parašiuto išsiskleidimas bus gana smarkus, todėl naudojamas audinys ir pluoštai turi būti tvirti. Atkreipkite dėmesį į tai, kad parašiuto (taip pat ir naudingosios apkrovos, prie kurios jis pritvirtintas) veikianti jėga gali būti net du kartus didesnė už galutinio greičio metu veikiančią jėgą!
Paprasčiausi parašiutų tipai yra plokšti apvalūs lakštai ir sferiniai parašiutai. Šių konstrukcijų problema yra ta, kad jie prisipildo oro ir pakrypsta į vieną pusę, kad išsilietų oras. Kartais išsiliejimo anga gali padėti stabilizuoti parašiutą.
Nusprendus, kokį parašiuto dizainą pasirinkti, labai svarbu jį išbandyti. Nors lygtys gali padėti suprasti, ko tikėtis, visada turėtumėte
išbandykite savo dizainą realiame pasaulyje. Atlikdami bandymus iš eilės galite tobulinti parašiuto konstrukciją. Ištirkite kiekvieno savo parašiuto aspekto poveikį:
- Naudojama medžiaga
- Kaip jis prijungiamas prie "CanSat
- Parašiuto plotas
- Parašiuto sulankstymo būdas
Kaip sukurti cansat?
Pagalbinę medžiagą, pvz., klasės išteklius ir mokomuosius vaizdo įrašus, galite rasti paspaudę toliau pateiktą nuorodą.
CanSat Reikalavimai
"CanSat" techninė įranga ir misija turi būti suprojektuota atsižvelgiant į šiuos reikalavimus ir apribojimus:
Jie gali skirtis priklausomai nuo nacionalinio konkurso. Būtinai pasitikslinkite visą reikalavimų sąrašą su savo Nacionalinis organizatorius.
Visi "CanSat" komponentai, išskyrus parašiutą, turi tilpti standartinėje gaiviųjų gėrimų skardinėje (115 mm aukščio ir 66 mm skersmens). Radijo antenos ir GPS antenos, priklausomai nuo konstrukcijos, gali būti montuojamos išorėje, skardinės viršuje arba apačioje, bet ne šonuose.
Pastaba: Raketos naudingosios apkrovos zonoje paprastai lieka 4,5 cm vietos vienai "CanSat" palydovei pagal ašinį skardinės matmenį (t. y. aukštį), kurioje turi tilpti visi išoriniai elementai, įskaitant parašiutą, parašiuto tvirtinimo įrangą ir visas antenas.
Antenos, keitikliai ir kiti "CanSat" elementai negali išeiti už skardinės skersmens ribų, kol ji nepalieka raketos nešėjos.
"CanSat" masė turi būti ne mažesnė kaip 300 g ir ne didesnė kaip 350 g. Lengvesnės "CanSat" turi turėti papildomą balastą, kad pasiektų reikalaujamą 300 gramų minimalią masės ribą.
Griežtai draudžiama naudoti sprogmenis, detonatorius, pirotechnikos priemones ir degias ar pavojingas medžiagas. Visos naudojamos medžiagos turi būti saugios personalui, įrangai ir aplinkai. EKA kilus abejonių, komandų galima paprašyti pateikti medžiagų saugos duomenų lapus (MSDS).
"CanSat" turi būti maitinamas iš akumuliatoriaus ir (arba) saulės baterijų. Sistemos turi būti įjungtos nepertraukiamai keturias valandas.
Akumuliatorius turi būti lengvai pasiekiamas, jei jį reikėtų pakeisti ir (arba) įkrauti.
"CanSat" turi būti lengvai pasiekiamas pagrindinis maitinimo jungiklis.
Rekomenduojama naudoti buvimo vietos nustatymo sistemą (garsinis signalas, radijo švyturys, GPS ir t. t.).
"CanSat" turėtų turėti sugrąžinimo sistemą, pavyzdžiui, parašiutą, kurį būtų galima pakartotinai panaudoti po paleidimo. Rekomenduojama naudoti ryškiaspalvį audinį, kuris palengvintų "CanSat" susigrąžinimą po nusileidimo.
Parašiuto jungtis turi atlaikyti iki 50 N jėgą. Parašiuto stiprumas turi būti išbandytas, kad būtų užtikrinta, jog sistema veiks nominaliai.
Atkūrimo sumetimais rekomenduojama, kad skrydžio trukmė būtų ne ilgesnė kaip 120 sekundžių. Jei bandoma kryptingai nusileisti, rekomenduojama ne ilgesnė kaip 170 sekundžių skrydžio trukmė.
Dėl atsigavimo priežasčių rekomenduojamas 8-11 m/s nusileidimo greitis. Tačiau saugumo sumetimais "CanSat" nusileidimo greitis turi būti ne mažesnis kaip 5 m/s ir ne didesnis kaip 12 m/s. Be to, aerodromas arba oro sąlygos gali lemti papildomus privalomus greičio apribojimus.
"CanSat" turi atlaikyti iki 20 g pagreitį.
Bendras galutinio "CanSat" modelio biudžetas neturėtų viršyti 500 eurų. Į biudžetą nebus įtrauktos antžeminės stotys (GS) ir kiti susiję neskraidantys elementai. Daugiau informacijos apie nuobaudas komandoms viršijus nurodytą biudžetą rasite kitame skirsnyje. Rėmimo atveju biudžete turėtų būti nurodyti visi remiami elementai, nurodant faktines atitinkamas rinkos kainas.
Paskirto dažnio turi laikytis visos paleidimo kampanijos komandos. Leidžiamų dažnių diapazonas keičiasi priklausomai nuo šalies, kurioje vyksta renginys, ir apie tai bus pranešta laiku. Rekomenduojama, kad komandos atkreiptų dėmesį į "CanSat" konstrukciją, susijusią su aparatinės įrangos integravimu ir tarpusavio sujungimu, kad prireikus radijo dažnį būtų galima lengvai pakeisti.
Atvykus į paleidimo kampaniją "CanSat" turi būti parengta skrydžiui.
