Разработка и создание исследовательского микроспутника

Работа призёров конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Приборостроение, микроэлектроника и схемотехника» среди работ учащихся 7–9 классов

Направление работы: Инженеры

Авторы работы: ГБОУ Школа имени Маршала В.И. Чуйкова

Email: Написать

Предметы: Физика, Информатика

Классы: 9 класс

Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Идея проекта состоит в том, чтобы создать аппарат, который будет запускаться внутри любительской ракеты. После запуска аппарат начинает считывать показания множества датчиков и осуществляет передачу показаний по радиоканалу на приемную станцию на земле. Благодаря чему реализуется сбор данных о воздушной среде в зоне запуска с последующим составлением статистики. А именно: определение температуры, давления, ускорение по всем осям (от ветра и спуска), местоположения. Кроме того, с помощью данных, полученных с GPS-модуля, возможно распределить данные с датчиков по зоне полёта.

Цель

Разработка исследовательского «спутника» для считывания и анализа данных с датчика температуры, акселерометра, барометра с последующей передачей их по радиоканалу на приёмную станцию.

Задачи

Разработка и создание «спутника».
Запуск «спутника».
Измерение температуры и давления на траектории спуска.
Получение и интерпретация данных с 3-х осевого акселерометра.
Передача данных измерений в процессе полета аппарата на приемную станцию.
Считывание местоположения по мере подъема и спуска с последующей передачей его по второму радиоканалу на приемную станцию.
Разработка системы спасения аппарата для плавного спуска.
Интерпретация полученных данных с помощью сопоставления местоположения и полученных данных с датчиков.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Микроконтроллер Atmega128, Atmega328
GPS модуль NEO-6M
Датчик температуры ds18b20
Акселерометр adxl345
Барометр BMP280
Радиомодуль nrf24l01, si4432
Компьютер с установленным ПО: Autodesk Fusion 360, MS office
3D-принтер Maestro Classic

Описание

На первом этапе авторы рассчитали проектные размеры и мощность будущего аппарата и составили электрическую схему частей аппарата.

Был подготовлен рабочий чертёж компонентов спутника.

Разработали алгоритм работы аппарата. Выполнили тестовый полёт спутника.

На основе полученных после полёта данных можно отследить изменение показаний датчиков и построить график, а также можно отследить, как изменялось ускорение по 3 осям, температура в зависимости от высоты на основе данных, полученных с барометра. Используя данные, полученные с GPS, также смогли определить направление движения аппарата при падении и проанализировать данные, полученные с датчиков в зависимости от местоположения.

Проведён анализ ошибок, и внесены соответствующие корректировки.

Результаты работы/выводы

Предстартовая проверка пройдена штатно, система спасения сработала. В процессе полёта не все датчики корректно передавали данные, причина – в зависании радиомодуля, поэтому авторы не смогли составить соответствующую действительности аналитику.

Перспективы использования результатов работы

В перспективе предполагается внести корректировку в работу радиомодулей, продолжить анализ ошибок и их корректировку.

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

Российский чемпионат воздушно-инженерной школы «CanSat» – призёр