Stavba vášho CanSatu
Všetky tímy, ktoré sa zúčastnia na CanSat, budú musieť pod dohľadom svojho učiteľa/mentora vykonať technické práce na svojich CanSatoch, pričom budú musieť uplatniť postupy používané v typickom životnom cykle skutočného vesmírneho projektu, ktorými sú:
- Výber cieľov misie;
- Definovanie technických požiadaviek potrebných na dosiahnutie týchto cieľov;
- Návrh hardvéru a softvéru;
- Podávanie správ;
- Návrh pozemnej stanice/pozemného telekomunikačného systému;
- Integrácia a testovanie družice CanSat pred národnou kampaňou
Základné komponenty
Stránka CanSat konštrukcia plášťa je skvelý spôsob a dodať im umelecký nádych. Avšak, všetky the úžasná veda sa odohráva pomocou technológie vo vnútri. Vaša stránka CanSat dizajn by mal zobrazovať senzory, elektronika a komunikačný hardvér, ktorý budete používať. Na stránke je . rôzne spoločnosti Com komerčné dostupný hardvér (COTS), preto by ste mali navrhnúť svoj C.Sat s ohľadom na vaše špecifické komponenty.
Použitie mikrokontroléra je zvyčajne ľahšie a umožňuje vyššie časové rozlíšenie zberu údajov ako mikroprocesor. Na svoj chod potrebuje zdroj napájania a vstup. Najčastejšie používaným mikrokontrolérom je Arduino. Mikroprocesor je palubný počítač a na rozdiel od mikrokontroléra vyžaduje na svoj chod len zdroj napájania. Najbežnejším a cenovo dostupným mikroprocesorom je Raspberry Pi.
Vývody na elektrických súčiastkach možno umiestniť do svoriek na doske. V strede sú pripojené rady. To znamená, že napríklad dva vývody rezistora by mali byť umiestnené v rôznych radoch, inak vytvorí sám so sebou uzavretý obvod. Je veľmi dôležité, aby ste si pred zapojením a napájaním obvodu urobili náčrt obvodu, pretože by ste riskovali poškodenie súčiastok. Vonkajšie stĺpce dosky sú zapojené v stĺpcoch, a nie v radoch. Zvyčajne sa používajú na zabezpečenie uzemnenia a napäťových pripojení, aby sa znížila zložitosť nastavenia.
Pri zostavovaní konečnej verzie vášho CanSatu budete musieť použiť typickú spájkovaciu dosku.
Analógové snímače vysielajú napätie, ktoré sa musí previesť na digitálny signál, aby sa údaje mohli čítať. Raspberry Pi vyžaduje analógovo-digitálny prevodník (ADC), zatiaľ čo Arduino ho má zabudovaný. Výhodou analógového snímača je, že bude nepretržite merať premennú
Jednotlivé senzorové dosky používajú digitálny komunikačný protokol, ktorý sa pripája k mikrokontroléru alebo mikroprocesoru. Komunikačné protokoly môžu používať I2C (2 vodiče) alebo SPI (3 vodiče). Uistite sa, že váš návrh CanSat odráža správny počet vodičov v závislosti od zvoleného protokolu.
Dôležité aspekty pri výbere snímača:
- Citlivosť: aká je minimálna zmena, ktorú môže snímač merať?
- Čas odozvy: ako rýchlo reaguje senzor na meniace sa prostredie?
- Linearita: je odozva lineárna (v rozsahu potrebnom na meranie)?
- Rozsah: aká je minimálna/maximálna hodnota, ktorú môže snímač merať?
- Hysteréza: má senzor rovnaký výstup pri rovnakých okolitých podmienkach?
Pri rozhodovaní o spôsobe napájania vášho satelitu CanSat je potrebné zvážiť niekoľko aspektov:
- Aké napätie potrebujete dodať?
- Akú kapacitu batérie potrebujete (mAh)?
- Aká veľká (fyzicky) môže byť batéria?
- Aká ťažká môže byť batéria?
UBEC je zariadenie, ktoré sa používa na zabezpečenie správneho napätia na vašej doske. Najčastejšie sa používa pre mikroprocesory, ako je Raspberry Pi, ktorý vyžaduje 5 V, preto môžete použiť 9 V batériu a prostredníctvom UBEC môžete napájať Raspberry Pi. Mikrokontroléry
ako je Arduino, môžu používať vstupný konektor na pripojenie 9V zdroja napájania. Na pripojenie napájania je možné použiť aj piny GPIO.
Vhodnou voľbou je aj powerbanka, napríklad prenosná nabíjačka na mobilný telefón. Existujú v rôznych tvaroch a veľkostiach a s rôznou kapacitou batérie. Niektoré majú aj "inteligentnú" elektroniku, ktorá neposkytuje energiu, ak je energia využívaná zariadením nízka. Hoci by to mohla byť užitočná funkcia úspory energie, musíte preskúmať, čo elektronika považuje za "nízku" úroveň a či je to vhodné pre váš CanSat.
Informácie, ktoré zbiera CanSat, sa musia posielať na pozemnú stanicu. Aby sme to mohli urobiť, musíme sa pozrieť na komponenty, ktoré môžeme použiť na komunikáciu, a na to, ako elektronika komunikuje.
Na prenos informácií medzi družicou CanSat a pozemnou stanicou sa používajú bezdrôtové vysielače. Pracujú v pároch, podobne ako ste v mladosti (alebo teraz!) používali vysielačky. 
CanSat aj pozemná stanica sú vybavené anténou. Anténa CanSat vysiela informácie a anténa pozemnej stanice ich prijíma. Aby sa zabránilo rušeniu a interferencii, každý tím v súťaži má pridelenú vlastnú frekvenciu. Slovo vysielač je vlastne zloženinou dvoch slov - vysielať a prijímať, teda presne to, čo vysielač dokáže.
Pri výbere vysielača sú azda najdôležitejšími kritériami pracovné frekvencie, potrebný výkon a fyzická veľkosť vysielača. Samozrejme, musíte zvážiť aj cenu vysielačov. Návrh projektu často zahŕňa určitý stupeň kompromisu. Ideálne komponenty pre každú úlohu nemusia byť z toho či onoho dôvodu kompatibilné.
Jednou z najbežnejších možností je model APC220. Dokáže komunikovať na vzdialenosť 1000 m a pracuje v pásme 418 MHz až 455 MHz. Obľúbenou alternatívou je modul LoRa (napríklad RFM95). Vo všeobecnosti ponúkajú väčší dosah, až 2000 m, ale pracujú skôr na diskrétnych frekvenciách než v rozsahu ako APC220.
Padáky sú dôležitou súčasťou každej misie CanSat. Dalo by sa odpustiť, že sa na ne často zabúda, keďže sú to často jednoduché kusy látky v porovnaní so zložitou elektronikou, ktorá sa nachádza v CanSate, ale to by bola veľká chyba! Bez dobre navrhnutého padáka by váš CanSat nemusel stihnúť dokončiť svoje vedecké ciele, alebo ešte horšie, mohol by havarovať!
Rozloženie padáka bude relatívne prudké, takže použitá tkanina a vlákna musia byť pevné. Berte do úvahy, že sila, ktorá pôsobí na padák (a tiež na užitočné zaťaženie, pri ktorom je padák pripevnený), môže byť až dvojnásobne väčšia ako sila pôsobiaca pri terminálnej rýchlosti!
Najjednoduchšími typmi padákov sú ploché kruhové padáky a guľové padáky. Problémom týchto konštrukcií je, že sa naplnia vzduchom a nakláňajú sa na jednu stranu, aby sa z nich vylial vzduch. Niekedy môže rozlievajúci sa otvor pomôcť stabilizovať padák.
Keď ste sa rozhodli pre konštrukciu padáka, je nevyhnutné, aby ste ho otestovali. Hoci vám rovnice môžu poskytnúť predstavu o tom, čo môžete očakávať, vždy by ste mali
otestujte svoje návrhy v reálnom svete. Postupnými testami môžete zdokonaľovať svoj návrh padáka. Skúmajte účinky každého aspektu vášho padáka, čo by malo zahŕňať:
- Použitý materiál
- Ako je pripojený k satelitu CanSat
- Plocha padáka
- Spôsob zloženia padáka
Ako postaviť cansat?
Podporné materiály, ako sú zdroje pre triedy a vzdelávacie videá, sú k dispozícii na nasledujúcom odkaze.
CanSat Požiadavky
Hardvér a misia CanSat musia byť navrhnuté v súlade s týmito požiadavkami a obmedzeniami:
Tie sa môžu líšiť v závislosti od národnej súťaže. Uistite sa, že ste si skontrolovali úplný zoznam požiadaviek u svojho Národný organizátor.
Všetky komponenty CanSatu sa musia zmestiť do štandardnej plechovky od nealkoholických nápojov (výška 115 mm a priemer 66 mm), s výnimkou padáka. Rádiové antény a antény GPS môžu byť namontované externe na hornej alebo dolnej časti plechovky, v závislosti od konštrukcie, ale nie na bočných stranách.
Poznámka: V oblasti užitočného zaťaženia rakety je zvyčajne k dispozícii 4,5 cm priestoru na jeden CanSat pozdĺž osového rozmeru (t. j. výšky), do ktorého sa musia zmestiť všetky vonkajšie prvky vrátane: padáka, hardvéru na upevnenie padáka a všetkých antén.
Antény, snímače a iné prvky satelitu CanSat nemôžu presahovať priemer plechovky, kým neopustí nosnú raketu.
Hmotnosť satelitu CanSat musí byť minimálne 300 gramov a maximálne 350 gramov. CanSaty, ktoré sú ľahšie, musia mať so sebou dodatočnú záťaž, aby dosiahli požadovanú minimálnu hmotnosť 300 gramov.
Výbušniny, rozbušky, pyrotechnika a zápalné alebo nebezpečné materiály sú prísne zakázané. Všetky použité materiály musia byť bezpečné pre personál, vybavenie a životné prostredie. V prípade pochybností ESA si môže od tímov vyžiadať karty bezpečnostných údajov (MSDS).
CanSat musí byť napájaný z batérie a/alebo solárnych panelov. Musí byť možné, aby systémy zostali zapnuté nepretržite štyri hodiny.
Akumulátor musí byť ľahko prístupný pre prípad, že by bolo potrebné ho vymeniť/nabiť.
CanSat musí mať ľahko prístupný hlavný vypínač.
Odporúča sa zahrnúť systém určovania polohy na vyhľadávanie (pípanie, rádiový maják, GPS atď.).
CanSat by mal mať záchranný systém, napríklad padák, ktorý by sa dal po štarte znovu použiť. Odporúča sa použiť jasnú farebnú tkaninu, ktorá uľahčí vyzdvihnutie CanSatu po pristátí.
Spojenie padáka musí vydržať silu do 50 N. Pevnosť padáka sa musí otestovať, aby sa zabezpečila nominálna funkčnosť systému.
Z dôvodu obnovy sa odporúča maximálny čas letu 120 sekúnd. Ak sa pokúšate o riadené pristátie, odporúča sa maximálny čas letu 170 sekúnd.
Z dôvodu regenerácie sa odporúča rýchlosť klesania medzi 8 a 11 m/s. Z bezpečnostných dôvodov však rýchlosť klesania CanSatu nesmie byť nižšia ako 5 m/s a vyššia ako 12 m/s. Okrem toho môže letisko alebo poveternostné podmienky určiť ďalšie povinné obmedzenia rýchlosti.
CanSat musí byť schopný odolať zrýchleniu až 20 g.
Celkový rozpočet konečného modelu CanSat by nemal presiahnuť 500 EUR. Pozemné stanice (GS) a akékoľvek súvisiace nelietajúce položky sa v rozpočte nezohľadňujú. Viac informácií o sankciách v prípade, že tímy prekročia stanovený rozpočet, nájdete v ďalšej časti. V prípade sponzorstva by mali byť v rozpočte uvedené všetky sponzorované položky so skutočnými zodpovedajúcimi nákladmi na trhu.
Pridelenú frekvenciu musia dodržiavať všetky tímy v kampani na spustenie. Rozsah povolených frekvencií sa mení v závislosti od krajiny, v ktorej sa podujatie koná, a bude včas oznámený. Odporúča sa, aby tímy venovali pozornosť konštrukcii družice CanSat z hľadiska integrácie hardvéru a prepojenia, aby sa rádiová frekvencia dala v prípade potreby ľahko upraviť.
CanSat musí byť po príchode na štartovaciu kampaň pripravený na let.
