Construirea CanSat-ului dvs.
Sub supravegherea profesorului/mentorului lor, toate echipele participante la CanSat vor trebui să efectueze lucrări tehnice pe CanSat-urile lor, aplicând procedurile utilizate în ciclul de viață tipic al unui proiect spațial real, care sunt:
- Selectarea obiectivelor misiunii;
- Definirea cerințelor tehnice necesare pentru atingerea acestor obiective;
- Proiectarea de hardware și software;
- Raportare;
- Proiectarea unui sistem de telecomunicații stație terestră/sistem de telecomunicații la sol;
- Integrarea și testarea CanSat înainte de campania națională de lansare
Componente de bază
The CanSat designul carcasei este o modalitate excelentă pentru a adăuga o notă artistică. Cu toate acestea, toatee știință uimitoare se întâmplă cu ajutorul tehnologiei din interior. Site-ul dumneavoastră CanSat designul ar trebui să arate senzorii, electronice și hardware-ul de comunicare pe care îl veți utiliza. Există este o varietate de Commercial Off-The-Shelf (COTS) hardware disponibil, prin urmare, ar trebui să vă proiectați CunSâmbătă ținând cont de componentele dumneavoastră specifice.
Utilizarea unui microcontroler tinde să fie mai ușoară și să permită o rezoluție temporală mai mare a colectării datelor decât un microprocesor. Acesta necesită o sursă de alimentare și o intrare pentru a funcționa. Cel mai frecvent microcontroler utilizat este Arduino. Microprocesorul este un computer de bord și, spre deosebire de microcontroler, are nevoie doar de o sursă de alimentare pentru a funcționa. Cel mai comun și mai accesibil microprocesor este Raspberry Pi.
Pinii de pe componentele electrice pot fi plasați în bornele de pe placă. În mod central, sunt conectate rândurile. Acest lucru înseamnă, de exemplu, că cei doi pini ai unui rezistor trebuie plasați în rânduri diferite, altfel va forma un circuit închis cu el însuși. Este foarte important să faceți o schiță a circuitului înainte de a conecta și alimenta circuitul, deoarece veți risca să rupeți componentele. Coloanele exterioare ale plăcii sunt conectate în coloane, mai degrabă decât în rânduri. De obicei, acestea sunt utilizate pentru a asigura conexiunile de masă și de tensiune pentru a reduce complexitatea configurației.
Atunci când asamblați versiunea finală a CanSat-ului dumneavoastră, va trebui să utilizați o placă de lipire tipică.
Senzorii analogici emit o tensiune care trebuie convertită într-un semnal digital pentru a permite citirea datelor. Raspberry Pi are nevoie de un convertor analogic-digital (ADC), în timp ce Arduino are unul încorporat. Avantajul senzorului analogic este că va măsura continuu variabila
Plăcile cu senzor unic utilizează un protocol de comunicații digitale care se conectează la microcontrolerul sau microprocesorul dumneavoastră. Protocoalele de comunicare pot utiliza I2C (2 fire) sau SPI (3 fire). Asigurați-vă că proiectul CanSat reflectă numărul corect de fire în funcție de protocolul pe care l-ați ales.
Considerații importante la alegerea unui senzor:
- Sensibilitate: care este modificarea minimă care poate fi măsurată de senzor?
- Timp de răspuns: cât de repede răspunde senzorul la un mediu în schimbare?
- Linearitate: este răspunsul liniar (pe intervalul necesar pentru măsurători)?
- Gama: care este valoarea minimă/maximă care poate fi măsurată de senzor?
- Histerezis: are senzorul aceeași ieșire pentru aceleași condiții ambientale?
Există câteva considerente pe care trebuie să le luați în considerare atunci când decideți cum veți alimenta CanSat-ul dumneavoastră:
- Ce tensiune trebuie să furnizați?
- De ce capacitate a bateriei aveți nevoie (mAh)?
- Cât de mare (din punct de vedere fizic) poate fi bateria?
- Cât de grea poate fi bateria?
UBEC este un dispozitiv utilizat pentru a furniza tensiunea corectă plăcii dumneavoastră. Este cel mai frecvent utilizat pentru microprocesoare, cum ar fi Raspberry Pi, care necesită 5V, prin urmare, puteți utiliza o baterie de 9V și, prin intermediul UBEC, puteți alimenta Raspberry Pi. Microcontrolere
cum ar fi Arduino pot utiliza mufa de intrare pentru a conecta sursa de alimentare de 9V. De asemenea, este posibil să folosiți pinii GPIO pentru a vă conecta sursa de alimentare.
O bancă de energie, cum ar fi un încărcător portabil de telefon mobil, este, de asemenea, o opțiune potrivită. Acestea vin în toate formele și mărimile și cu o capacitate variabilă a bateriei. Unele au, de asemenea, componente electronice "inteligente" care nu furnizează energie dacă puterea utilizată de dispozitiv este scăzută. Deși aceasta ar putea fi o caracteristică utilă de economisire a energiei, va trebui să verificați ce anume consideră electronica ca fiind "slabă" și dacă acest lucru este potrivit pentru CanSat.
Informațiile colectate de CanSat trebuie trimise la o stație terestră. Pentru a putea face acest lucru, trebuie să analizăm componentele pe care le putem folosi pentru a comunica și modul în care comunică componentele electronice.
Transmițătoarele fără fir sunt utilizate pentru a transmite informații între CanSat și stația de la sol. Acestea funcționează în perechi, într-un mod similar cu modul în care ați fi putut folosi walkie-talkie când erați mai tânăr (sau acum!). 
Atât CanSat, cât și stația de la sol sunt dotate cu o antenă. Antena CanSat transmite informații, iar antena stației terestre le recepționează. Pentru a evita perturbațiile și interferențele, fiecare echipă din cadrul unei competiții primește o frecvență proprie. De fapt, cuvântul transceiver este o compoziție a două cuvinte - transmite și recepționează, adică exact ceea ce poate face transceiverul.
Atunci când vine vorba de alegerea unui transceiver, probabil că cele mai importante criterii sunt frecvențele de operare, puterea necesară și dimensiunea fizică a transceiverilor. Bineînțeles, trebuie să luați în considerare și costul emițătoarelor-receptoarelor. Conceperea unui proiect implică adesea un anumit grad de compromis. Componentele perfecte pentru fiecare lucrare nu sunt neapărat compatibile, dintr-un motiv sau altul.
Una dintre cele mai comune alegeri este APC220. Acesta este capabil să comunice pe o distanță de 1000m și funcționează între 418MHz și 455MHz. O alternativă populară este un modul LoRa (precum RFM95). În general, acestea oferă o rază de acțiune mai mare, de până la 2000m, dar funcționează la frecvențe discrete și nu pe o rază de acțiune precum APC220.
Parașutele sunt o parte vitală a oricărei misiuni CanSat. Ar putea fi iertat faptul că acestea sunt adesea trecute cu vederea, având în vedere că sunt adesea simple bucăți de țesătură în comparație cu componentele electronice complexe care se află în interiorul CanSat, dar aceasta ar fi o mare greșeală! Fără o parașută bine concepută, CanSat-ul dumneavoastră ar putea să nu aibă timp să își îndeplinească obiectivele științifice sau, mai rău, ar putea ateriza forțat!
Desfășurarea parașutei va fi relativ violentă, așa că materialul și fibrele pe care le folosiți trebuie să fie rezistente. Țineți cont de faptul că forța pe care o resimte parașuta (și, de asemenea, sarcina utilă la care este atașată) poate fi de două ori mai mare decât forța care acționează în timpul vitezei terminale!
Cele mai simple tipuri de parașute sunt parașutele circulare plate și cele sferice. Problema cu aceste modele este că se umplu de aer și se înclină într-o parte pentru a vărsa aerul. Uneori, o gaură de vărsare poate ajuta la stabilizarea parașutei.
Odată ce v-ați hotărât asupra designului parașutei, este vital să o testați. În timp ce ecuațiile vă pot da o idee despre ce vă puteți aștepta, trebuie întotdeauna să
să vă testați proiectele în lumea reală. Cu ajutorul testelor succesive vă puteți perfecționa proiectul de parașută. Investighează efectele fiecărui aspect al parașutei tale, care ar trebui să includă:
- Materialul utilizat
- Cum este atașat la CanSat
- Suprafața parașutei
- Modul în care este pliată parașuta
Cum se construiește un cansat?
Materialele de sprijin, cum ar fi resursele pentru sălile de clasă și videoclipurile educaționale, pot fi accesate prin intermediul linkului de mai jos.
Cerințe CanSat
Hardware-ul și misiunea CanSat trebuie să fie proiectate în conformitate cu aceste cerințe și constrângeri:
Acestea pot fi diferite în funcție de competiția națională. Asigurați-vă că ați verificat lista completă a cerințelor la Organizator național.
Toate componentele CanSat trebuie să încapă într-o cutie standard de băuturi răcoritoare (115 mm înălțime și 66 mm diametru), cu excepția parașutei. Antenele radio și antenele GPS pot fi montate în exterior pe partea superioară sau inferioară a cutiei, în funcție de design, dar nu și pe părțile laterale.
Notă: Zona de sarcină utilă a rachetei are, de obicei, 4,5 cm de spațiu disponibil pentru fiecare CanSat, de-a lungul dimensiunii axiale (adică înălțimea), care trebuie să găzduiască toate elementele externe, inclusiv: parașuta, echipamentul de fixare a parașutei și antenele.
Antenele, transductoarele și alte elemente ale CanSat nu se pot extinde dincolo de diametrul cutiei până când aceasta nu părăsește vehiculul de lansare.
Masa CanSat-ului trebuie să fie cuprinsă între un minim de 300 de grame și un maxim de 350 de grame. CanSat-urile care sunt mai ușoare trebuie să ia cu ele balast suplimentar pentru a atinge limita minimă de masă de 300 de grame necesară.
Explozibilii, detonatoarele, produsele pirotehnice și materialele inflamabile sau periculoase sunt strict interzise. Toate materialele utilizate trebuie să fie sigure pentru personal, echipament și mediu. În cazul în care ESA are îndoieli, se pot solicita echipelor fișele de date de securitate a materialelor (MSDS).
CanSat trebuie să fie alimentat de o baterie și/sau de panouri solare. Sistemele trebuie să poată rămâne pornite timp de patru ore neîntrerupte.
Bateria trebuie să fie ușor accesibilă în cazul în care trebuie înlocuită/încărcată.
CanSat trebuie să aibă un comutator principal de alimentare ușor accesibil.
Se recomandă includerea unui sistem de poziționare pentru recuperare (pager, baliză radio, GPS etc.).
CanSat ar trebui să dispună de un sistem de recuperare, cum ar fi o parașută, care să poată fi reutilizat după lansare. Se recomandă utilizarea unei țesături de culori vii, care va facilita recuperarea CanSat-ului după aterizare.
Conexiunea parașutei trebuie să poată rezista la o forță de până la 50 N. Rezistența parașutei trebuie să fie testată pentru a se asigura că sistemul va funcționa nominal.
Din motive de recuperare, se recomandă o durată maximă de zbor de 120 de secunde. Dacă se încearcă o aterizare dirijată, se recomandă un timp de zbor de maximum 170 de secunde.
Din motive de recuperare, se recomandă o rată de coborâre între 8 și 11 m/s. Cu toate acestea, viteza de coborâre a CanSat nu trebuie să fie mai mică de 5 m/s sau mai mare de 12 m/s din motive de siguranță. În plus, aerodromul sau condițiile meteorologice pot determina restricții obligatorii suplimentare privind viteza.
CanSat trebuie să fie capabil să reziste la o accelerație de până la 20 g.
Bugetul total al modelului final CanSat nu trebuie să depășească 500 EUR. Stațiile la sol (GS) și orice alt element conex care nu zboară nu vor fi luate în considerare în buget. Mai multe informații privind penalizările în cazul în care echipele depășesc bugetul declarat pot fi găsite în secțiunea următoare. În cazul unei sponsorizări, toate elementele sponsorizate trebuie specificate în buget cu costurile reale corespunzătoare de pe piață.
Frecvența atribuită trebuie respectată de toate echipele din cadrul campaniei de lansare. Gama de frecvențe permise se modifică în funcție de țara în care este găzduit evenimentul și va fi comunicată în timp util. Se recomandă ca echipele să acorde atenție proiectării CanSat în ceea ce privește integrarea hardware și interconectarea, astfel încât frecvența radio să poată fi modificată cu ușurință, dacă este necesar.
CanSat trebuie să fie pregătit de zbor la sosirea la campania de lansare.
