Gradnja satelita CanSat
Vse ekipe, ki sodelujejo v projektu CanSat, bodo morale pod nadzorom učitelja/mentorja opraviti tehnično delo na svojih satelitih CanSat, pri čemer bodo uporabile postopke, ki se uporabljajo v tipičnem življenjskem ciklu pravega vesoljskega projekta, in sicer:
- Izbira ciljev misije;
- Opredelitev tehničnih zahtev, potrebnih za doseganje teh ciljev;
- Oblikovanje strojne in programske opreme;
- Poročanje;
- Oblikovanje telekomunikacijskega sistema zemeljska postaja/zemlja;
- Integracija in testiranje satelita CanSat pred nacionalno kampanjo izstrelitve
Osnovne komponente
Spletna stran CanSat zasnova ohišja je odličen način za umetniški pridih. Vendar pa so vse tee neverjetna znanost se dogaja z uporabo tehnologije v notranjosti. Vaš CanSat zasnova mora prikazati senzorje, elektronika in komunikacijsko strojno opremo, ki jo boste uporabljali. Na spletni strani . je . različne izdelke Com komercialni na voljo strojna oprema Off-The-Shelf (COTS), zato morate zasnovati svojo C.Sat z upoštevanjem vaših posebnih komponent.
Uporaba mikrokrmilnika je običajno lažja in omogoča večjo časovno ločljivost zbiranja podatkov kot mikroprocesor. Za delovanje potrebuje vir napajanja in vhod. Najpogosteje se uporablja mikrokrmilnik Arduino. Mikroprocesor je vgrajen računalnik, ki za razliko od mikrokrmilnika za delovanje potrebuje le vir napajanja. Najpogostejši in cenovno najugodnejši mikroprocesor je Raspberry Pi.
Pine na električnih komponentah lahko vstavite v sponke na plošči. Sredinsko so povezane vrstice. To na primer pomeni, da je treba dva nožiča upora postaviti v različni vrsti, sicer bo sam s seboj tvoril sklenjeno vezje. Zelo pomembno je, da pred priključitvijo in napajanjem vezja naredite skico vezja, saj tvegate, da boste komponente polomili. Zunanji stolpci plošče so povezani v stolpce in ne v vrstice. Običajno se uporabljajo za zagotavljanje ozemljitvenih in napetostnih povezav, da se zmanjša zapletenost nastavitve.
Pri sestavljanju končne različice vašega CanSata boste morali uporabiti tipično spajkalno ploščo.
Analogni senzorji oddajajo napetost, ki jo je treba pretvoriti v digitalni signal, da je mogoče prebrati podatke. Raspberry Pi potrebuje analogno-digitalni pretvornik (ADC), Arduino pa ga ima vgrajenega. Prednost analognega senzorja je, da neprekinjeno meri spremenljivko
Enotne senzorske plošče uporabljajo digitalni komunikacijski protokol, ki se poveže z vašim mikrokrmilnikom ali mikroprocesorjem. Komunikacijski protokoli lahko uporabljajo I2C (2 žici) ali SPI (3 žice). Prepričajte se, da vaša zasnova CanSat odraža pravilno število žic glede na izbrani protokol.
Pomembni vidiki pri izbiri senzorja:
- Občutljivost: kakšna je najmanjša sprememba, ki jo lahko senzor izmeri?
- Odzivni čas: kako hitro se senzor odzove na spreminjajoče se okolje?
- Linearnost: ali je odziv linearen (v območju, potrebnem za meritve)?
- Območje: kakšna je najmanjša/največja vrednost, ki jo lahko senzor izmeri?
- Histereza: ali ima senzor enak izhod pri enakih pogojih okolice?
Pri odločanju o načinu napajanja satelita CanSat morate upoštevati nekaj dejavnikov:
- Kakšno napetost morate zagotoviti?
- Kakšno zmogljivost baterije potrebujete (mAh)?
- Kako velika (fizično) je lahko baterija?
- Kako težka je lahko baterija?
UBEC je naprava, ki se uporablja za zagotavljanje pravilne napetosti na ploščici. Najpogosteje se uporablja za mikroprocesorje, kot je Raspberry Pi, ki potrebuje 5 V, zato lahko uporabite 9V baterijo in prek UBEC napajate Raspberry Pi. Mikrokrmilniki
kot je Arduino, lahko uporabite vhodni priključek za priključitev 9V napajalnika. Za priključitev napajalnika lahko uporabite tudi nožice GPIO.
Primerna možnost je tudi banka energije, kot je prenosni polnilec za mobilni telefon. Na voljo so v različnih oblikah in velikostih ter z različno zmogljivostjo baterije. Nekatere imajo tudi "pametno" elektroniko, ki ne zagotavlja napajanja, če je poraba energije v napravi nizka. Čeprav je to lahko koristna funkcija za varčevanje z energijo, morate preveriti, kaj elektronika šteje za "nizko" in ali je to primerno za vaš CanSat.
Informacije, ki jih zbere satelit CanSat, je treba poslati na zemeljsko postajo. Da bi to lahko storili, si moramo ogledati komponente, ki jih lahko uporabimo za komunikacijo, in način komunikacije elektronike.
Brezžični oddajniki se uporabljajo za prenos informacij med satelitom CanSat in zemeljsko postajo. Delujejo v parih, podobno kot ste v mladosti (ali zdaj!) uporabljali walkie-talkieje. 
Tako satelit CanSat kot zemeljska postaja sta opremljena z anteno. Antena satelita CanSat prenaša informacije, antena zemeljske postaje pa jih sprejema. Da bi se izognili motnjam in motnjam, je vsaki ekipi na tekmovanju dodeljena lastna frekvenca. Pravzaprav je beseda transceiver sestavljena iz dveh besed - oddajanje in sprejemanje, točno to, kar lahko naredi transceiver.
Pri izbiri oddajnika so morda najpomembnejša merila delovne frekvence, potrebna moč in fizična velikost oddajnikov. Seveda je treba upoštevati tudi ceno oddajnikov. Načrtovanje projekta pogosto vključuje določeno stopnjo kompromisa. Popolni sestavni deli za posamezno nalogo niso nujno združljivi iz takšnih ali drugačnih razlogov.
Eden najpogostejših modelov je APC220. Zmožen je komunicirati na razdalji 1000 m in deluje med 418 MHz in 455 MHz. Priljubljena alternativa je modul LoRa (kot je RFM95). Na splošno ponujajo večji doseg, do 2000 m, vendar delujejo na diskretnih frekvencah in ne v razponu kot APC220.
Padala so ključni del vsake misije CanSat. Lahko bi odpustili, da jih pogosto spregledamo, saj so v primerjavi z zapleteno elektroniko v satelitu CanSat pogosto preprosti kosi tkanine, vendar bi bila to velika napaka! Brez dobro zasnovanega padala vaš satelit CanSat morda ne bo imel časa, da izpolni svoje znanstvene cilje, ali še huje, lahko bi strmoglavil!
Odpiranje padala bo razmeroma silovito, zato morajo biti tkanina in vlakna, ki jih uporabljate, močni. Upoštevajte, da je lahko sila, ki jo doživi padalo (in tudi koristna obremenitev, na katero je pritrjeno), dvakrat večja od sile, ki deluje med končno hitrostjo!
Najpreprostejši vrsti padal sta ploščata okrogla pločevina in kroglasta padala. Težava teh modelov je, da se napolnijo z zrakom in nagnejo na eno stran, da se zrak razlije. Včasih lahko razlivna luknja pomaga pri stabilizaciji padala.
Ko se odločite za obliko padala, ga morate nujno preizkusiti. Čeprav vam lahko enačbe dajo predstavo o tem, kaj lahko pričakujete, morate vedno
preizkusite svoje načrte v resničnem svetu. Z zaporednimi preizkusi lahko izboljšate zasnovo padala. Preučite učinke vseh vidikov vašega padala, kar mora vključevati:
- Uporabljeni material
- Kako je pritrjen na satelit CanSat
- Površina padala
- Način zlaganja padala
Kako zgraditi kanšat?
Do podpornega gradiva, kot so viri za učilnice in izobraževalni videoposnetki, lahko dostopate prek spodnje povezave.
Zahteve CanSat
Strojna oprema in misija CanSat morata biti zasnovani v skladu s temi zahtevami in omejitvami:
Ti se lahko razlikujejo glede na nacionalno tekmovanje. Celoten seznam zahtev preverite pri svojem Nacionalni organizator.
Vsi sestavni deli satelita CanSat, razen padala, se morajo prilegati standardni pločevinki za brezalkoholne pijače (višina 115 mm in premer 66 mm). Radijske antene in antene GPS se lahko namestijo navzven na vrh ali dno pločevinke, odvisno od zasnove, vendar ne na stranice.
Opomba: Na območju raketnega tovora je običajno na voljo 4,5 cm prostora na CanSat vzdolž osne dimenzije pločevinke (tj. višine), v katerega je treba namestiti vse zunanje elemente, vključno s padalom, opremo za pritrditev padala in morebitnimi antenami.
Antene, pretvorniki in drugi elementi satelita CanSat ne morejo presegati premera pločevinke, dokler ta ne zapusti nosilne rakete.
Masa satelita CanSat mora biti najmanj 300 gramov in največ 350 gramov. Lažji sateliti CanSat morajo s seboj vzeti dodaten balast, da dosežejo zahtevano minimalno maso 300 gramov.
Eksplozivi, detonatorji, pirotehnika ter vnetljivi ali nevarni materiali so strogo prepovedani. Vsi uporabljeni materiali morajo biti varni za osebje, opremo in okolje. V primeru dvoma ESA lahko od ekip zahteva varnostne liste materialov (MSDS).
CanSat se mora napajati z baterijo in/ali sončnimi celicami. Sistemi morajo biti vklopljeni neprekinjeno štiri ure.
Baterija mora biti lahko dostopna, če jo je treba zamenjati ali napolniti.
CanSat mora imeti lahko dostopno glavno stikalo za napajanje.
Priporoča se vključitev sistema za določanje položaja za iskanje (zvočni signal, radijski svetilnik, GPS itd.).
Satelit CanSat mora imeti sistem za vračanje, kot je padalo, ki ga je mogoče po izstrelitvi ponovno uporabiti. Priporoča se uporaba svetle barve tkanine, ki bo olajšala ponovno vzpostavitev satelita CanSat po pristanku.
Priključek padala mora vzdržati silo do 50 N. Preizkusiti je treba trdnost padala, da se zagotovi nazivno delovanje sistema.
Zaradi okrevanja je priporočljiv najdaljši čas leta 120 sekund. Pri poskusu usmerjenega pristanka se priporoča največ 170 sekund letenja.
Zaradi okrevanja je priporočljiva hitrost spuščanja med 8 in 11 m/s. Vendar hitrost spuščanja satelita CanSat iz varnostnih razlogov ne sme biti manjša od 5 m/s ali večja od 12 m/s. Poleg tega lahko letališče ali vremenske razmere določijo dodatne obvezne omejitve hitrosti.
CanSat mora zdržati pospešek do 20 g.
Standardna zahteva programa CanSat je, da je skupni proračun končnega modela CanSat 500 EUR - vendar se ta znesek lahko razlikuje od države do države, zato se posvetujte z nacionalnim organizatorjem. Zemeljske postaje (GS) in vsi povezani neleteči predmeti se ne upoštevajo v proračunu. Več informacij o kaznih v primeru, da ekipe presežejo navedeni proračun, je na voljo v naslednjem razdelku. V primeru sponzorstva je treba v proračunu navesti vse sponzorirane predmete z dejanskimi ustreznimi stroški na trgu.
Dodeljeno frekvenco morajo upoštevati vse ekipe v zagonski kampanji. Razpon dovoljenih frekvenc se spreminja glede na državo, v kateri se dogodek gosti, in bo pravočasno sporočen. Priporočljivo je, da ekipe namenijo pozornost zasnovi satelita CanSat v smislu integracije strojne opreme in medsebojnih povezav, tako da je mogoče radijsko frekvenco po potrebi preprosto spremeniti.
CanSat mora biti ob prihodu na izstrelitveno kampanjo pripravljen za polet.
