Bygga din CanSat
Under överinseende av sin lärare/mentor kommer alla team som deltar i CanSat att behöva utföra tekniskt arbete på sina CanSats genom att tillämpa de förfaranden som används i den typiska livscykeln för ett verkligt rymdprojekt, vilka är
- Val av uppdragsmål;
- Definition av de tekniska krav som krävs för att uppnå dessa mål;
- Utformning av hård- och mjukvara;
- Rapportering;
- Utformning av telekommunikationssystem för markstation/mark;
- Integrering och testning av CanSat före den nationella lanseringskampanjen
Grundläggande komponenter
Den CanSat höljets utformning är ett utmärkt sätt för att ge lite konstnärlig känsla. Alla dessae fantastisk vetenskap sker med hjälp av tekniken inuti. Din CanSat design bör visa sensorerna, elektronik och kommunikationsutrustning som du kommer att använda. Det finns är en mängd olika Commercial COTS-hårdvara (Off-The-Shelf) finns tillgänglig, därför bör du utforma din CenLör med dina specifika komponenter i åtanke.
En mikrokontroller är lättare och ger högre tidsupplösning vid datainsamling än en mikroprocessor. Den kräver en strömkälla och en ingång för att fungera. Den vanligaste mikrokontrollern som används är en Arduino. Mikroprocessorn är en inbyggd dator, och till skillnad från mikrokontrollern kräver den bara en strömkälla för att fungera. Den vanligaste och mest prisvärda mikroprocessorn är Raspberry Pi.
Stift på elektriska komponenter kan placeras i terminalerna på kortet. Centralt är raderna anslutna. Detta innebär t.ex. att de två stiften på ett motstånd ska placeras i olika rader, annars kommer det att bilda en sluten krets med sig själv. Det är mycket viktigt att du gör en skiss av din krets innan du ansluter och strömförsörjer kretsen, eftersom du då riskerar att komponenterna går sönder. De yttre kolumnerna på kortet är anslutna i kolumner, snarare än rader. Dessa används vanligtvis för att tillhandahålla jord- och spänningsanslutningar för att minska komplexiteten i installationen.
När du monterar den slutliga versionen av din CanSat behöver du använda en vanlig lödbrygga.
Analoga sensorer avger en spänning som måste omvandlas till en digital signal för att data ska kunna avläsas. Raspberry Pi kräver en Analog-till-Digital-omvandlare (ADC) medan Arduino har en inbyggd sådan. Fördelen med den analoga sensorn är att den kontinuerligt mäter variabeln
Single sensor boards använder ett digitalt kommunikationsprotokoll som ansluts till din mikrokontroller eller mikroprocessor. Kommunikationsprotokollen kan använda I2C (2 ledningar) eller SPI (3 ledningar). Se till att din CanSat-design återspeglar rätt antal ledningar beroende på vilket protokoll du har valt.
Viktiga överväganden vid val av sensor:
- Känslighet: vilken är den minsta förändring som kan mätas av sensorn?
- Svarstid: hur snabbt reagerar sensorn på en föränderlig miljö?
- Linjäritet: är responsen linjär (över det mätområde som krävs för mätningarna)?
- Område: vilket är det min/max-värde som kan mätas av sensorn?
- Hysteres: har sensorn samma utdata för samma omgivningsförhållanden?
Det finns några överväganden du behöver göra när du bestämmer dig för hur du ska driva din CanSat:
- Vilken spänning behöver du leverera?
- Vilken batterikapacitet behöver du (mAh)?
- Hur stort (fysiskt) kan batteriet vara?
- Hur tungt får batteriet vara?
UBEC är en enhet som används för att ge rätt spänning till ditt kort. Den används oftast för mikroprocessorer som Raspberry Pi som kräver 5V, därför kan du använda ett 9V batteri, och genom UBEC, kan du driva Raspberry Pi. Mikrokontroller
som Arduino kan använda ingångsjacket för att ansluta din 9V-strömförsörjning. Det är också möjligt att använda GPIO-stiften för att ansluta strömförsörjningen.
En powerbank, t.ex. en bärbar mobilladdare, är också ett lämpligt alternativ. De finns i alla former och storlekar, och med varierande batterikapacitet. Vissa har också "smart" elektronik som inte ger ström om den ström som används av enheten är låg. Även om detta kan vara en användbar energisparfunktion måste du undersöka vad elektroniken anser vara "låg" och om detta är lämpligt för din CanSat.
Den information som CanSat samlar in måste skickas till en markstation. För att kunna göra detta behöver vi titta på vilka komponenter vi kan använda för att kommunicera och hur elektronik kommunicerar.
Trådlösa sändtagare används för att vidarebefordra information mellan en CanSat och en markstation. De fungerar i par, på samma sätt som du kanske använde walkie-talkies när du var yngre (eller nu!). 
Både CanSat och markstationen är utrustade med en antenn. CanSat-antennen sänder information och markstationens antenn tar emot den. För att undvika störningar och interferens får varje lag i en tävling sin egen frekvens. Egentligen är ordet transceiver en sammansättning av två ord - sända och ta emot, exakt vad transceivern kan göra.
När det gäller att välja en transceiver är de kanske viktigaste kriterierna arbetsfrekvenserna, den effekt som krävs och transceiverns fysiska storlek. Naturligtvis måste du också ta hänsyn till kostnaden för transceivrarna. Att utforma ett projekt innebär ofta en viss grad av kompromisser. De perfekta komponenterna för varje jobb är inte nödvändigtvis kompatibla, av en eller annan anledning.
Ett av de vanligaste alternativen är APC220. Den kan kommunicera över ett avstånd på 1000 m och arbetar mellan 418 MHz och 455 MHz. Ett populärt alternativ är en LoRa-modul (som RFM95). De erbjuder i allmänhet en ökad räckvidd, upp till 2000 m, men arbetar med diskreta frekvenser snarare än över ett intervall som APC220.
Fallskärmar är en viktig del av alla CanSat-uppdrag. Man skulle kunna förlåta att de ofta förbises, eftersom de ofta är enkla tygstycken jämfört med den komplexa elektronik som finns i CanSat, men det skulle vara ett stort misstag! Utan en välkonstruerad fallskärm kanske din CanSat inte hinner fullfölja sina vetenskapliga mål, eller ännu värre, den kan kraschlanda!
Utlösningen av fallskärmen kommer att vara relativt våldsam, så det tyg och de fibrer du använder måste vara starka. Tänk på att den kraft som fallskärmen utsätts för (och även den nyttolast som den är fäst vid) kan vara dubbelt så stor som den kraft som verkar under sluthastigheten!
De enklaste typerna av fallskärmar är de platta cirkulära och de sfäriska fallskärmarna. Problemet med dessa konstruktioner är att de fylls med luft och lutar åt ena sidan för att släppa ut luft. Ibland kan ett spillhål hjälpa till att stabilisera en fallskärm.
När du har bestämt dig för hur din fallskärm ska se ut är det viktigt att du testar den. Även om ekvationerna kan ge dig en uppfattning om vad du kan förvänta dig bör du alltid
testa dina konstruktioner i verkligheten. Med successiva tester kan du förfina din fallskärmsdesign. Undersök effekterna av varje aspekt av din fallskärm, detta bör omfatta:
- Material som används
- Hur den är monterad på CanSat
- Fallskärmens area
- Hur fallskärmen är hopfälld
Hur bygger man en cansat?
Stödmaterial som klassrumsresurser och utbildningsvideor kan nås via länken nedan.
Krav för CanSat
CanSats hårdvara och uppdrag måste utformas i enlighet med dessa krav och begränsningar:
Dessa kan variera beroende på nationell tävling. Se till att kontrollera den fullständiga listan över krav med din Nationell organisatör.
Alla komponenter i CanSat måste rymmas i en vanlig läskburk (115 mm höjd och 66 mm diameter), med undantag för fallskärmen. Radioantenner och GPS-antenner kan monteras utvändigt på burkens ovansida eller undersida, beroende på design, men inte på sidorna.
Notera: Raketens nyttolastområde har vanligtvis 4,5 cm utrymme per CanSat tillgängligt, längs burkens axiella dimension (dvs. höjd), som måste rymma alla externa element inklusive: fallskärm, fallskärmsfästanordningar och eventuella antenner.
Antenner, givare och andra delar av CanSat kan inte sträcka sig utanför burkens diameter förrän den har lämnat bärraketen.
CanSats massa måste vara mellan minst 300 gram och högst 350 gram. CanSats som är lättare måste ta med sig ytterligare ballast för att nå den minimigräns på 300 gram som krävs.
Sprängämnen, detonatorer, pyrotekniska produkter och lättantändliga eller farliga material är strängt förbjudna. Alla material som används måste vara säkra för personalen, utrustningen och miljön. I tveksamma fall kan ESA begära säkerhetsdatablad (MSDS) från teamen.
CanSat skall drivas av ett batteri och/eller solpaneler. Systemen måste kunna vara påslagna under fyra timmar i sträck.
Batteriet måste vara lättåtkomligt för att kunna bytas ut/laddas.
CanSat måste ha en lättåtkomlig huvudströmbrytare.
Ett positioneringssystem (personsökare, radiosändare, GPS etc.) rekommenderas för återsökning.
CanSat bör ha ett återvinningssystem, t.ex. en fallskärm, som kan återanvändas efter uppskjutningen. Det rekommenderas att använda tyg i ljusa färger, vilket underlättar återvinning av CanSat efter landning.
Fallskärmsanslutningen måste kunna motstå en kraft på upp till 50 N. Fallskärmens hållfasthet måste testas för att säkerställa att systemet fungerar nominellt.
Av återhämtningsskäl rekommenderas en maximal flygtid på 120 sekunder. Vid försök till riktad landning rekommenderas en flygtid på högst 170 sekunder.
En nedstigningshastighet på mellan 8 och 11 m/s rekommenderas av återhämtningsskäl. Av säkerhetsskäl får dock CanSats nedstigningshastighet inte vara lägre än 5 m/s eller högre än 12 m/s. Dessutom kan flygfältet eller väderförhållandena bestämma ytterligare obligatoriska begränsningar av hastigheten.
CanSat måste kunna motstå en acceleration på upp till 20 g.
Ett standardkrav från CanSat är att den totala budgeten för den slutliga CanSat-modellen ska vara 500 euro - detta belopp kan dock variera från land till land, så kontrollera med din nationella arrangör. Markstationer (GS) och alla relaterade icke-flygande föremål kommer inte att beaktas i budgeten. Mer information om påföljderna om lagen överskrider den angivna budgeten finns i nästa avsnitt. Vid sponsring ska alla sponsrade föremål specificeras i budgeten med de faktiska motsvarande kostnaderna på marknaden.
Den tilldelade frekvensen måste respekteras av alla team i lanseringskampanjen. De tillåtna frekvenserna varierar beroende på vilket land som är värd för evenemanget och kommer att meddelas i god tid. Det rekommenderas att teamen är uppmärksamma på CanSats utformning när det gäller hårdvaruintegration och sammankoppling, så att radiofrekvensen enkelt kan ändras vid behov.
CanSat måste vara flygfärdig vid ankomsten till uppskjutningsplatsen.
