A MINI SZATELLITTŐL A SUMO-ROBOTIG Az atomoktól a csillagokig 2018. nov. 29. Pető Mária Székely Mikó Kollégium, Sepsiszentgyörgy MTA-ELTE Fizika Tanítása Kutatócsoport
Témáink: Arduino - röviden CanSat- mini szatellit Elektromágneses hullámok sebességének meghatározása méréssel Sumo robot Lego-robotok Versenyek - RoboChallenge; WRO; RoboTec
Arduino Pro Mini 382 5V/16MHz Arduino UNO Reduino Core http://www.robofun.ro/reduino-core
Csatolható szenzorok, áramköri elemek Áramköri tűzőlap, dugaszolós próbapanel BMP180 DHT22 GPS _GP735 Motor
A hőmérsékletmérés elve: Ohm törvénye: U = R I Az ellenállást a ampermérő adataiból kapjuk: R = U I 1000Ω t= 0 C 680Ω t= 80 C Az ellenállást a voltmérő adataiból kapjuk meg:
Csatolható áramköri egységek Shield- olyan elektronikus áramkörök, amelyek az Arduino egységekhez egyszerűen illeszthetők; ezekkel bővíthető a mikrokontroller feladatcsomagja. Pld. WiFi Shield Ethernet Shield LCD Shield GSM-GPS Shield Proto Shield Motor driver
Az Arduino programozása Arduino IDE egy kereszt-platformos Java nyelven írt fejlesztőkörnyezet; "Wiring" nevezetű C/C ++ programkönyvtárral, -programok: C/C ++ nyelven, amelyek USB porton keresztül tölthetők fel a kontrollerre; A fejlesztői környezetbe beépített funkciók: void setup (): a használt pin-ek, portok és könyvtárak megadása; egyszeri; void loop (): többször fut, kimeneti és bemeneti változók a feladat szerint; Kézikönyv, segédlet: https://www.peschka.hu/userfiles/7/files/tavir_arduino_notebook.pdf
Mi a CanSat? Egy 330ml es üdítős dobozba zárt autonóm mérőegység, amely tudományos feladatok végrehajtására alkalmas. Egy diákok által tervezett és megépített eszköz, amely modellezi a valódi műholdak mozgását, működését. ESA Kreatív, innovatív tanulási lehetőség. Érdekes, csapatépítő, ötletes műhelymunka.
A CanSat program célja: a CanSat műholdegység megépítése a mérőegység tervszerinti működése a fellövés alatt és kilövés után is (áramforrás, a szenzorok bekapcsolnak, adatátvitel megkezdődik) az ejtőernyő hatékony nyílása, működése esési sebesség (8-8,1)m/s valós légköri adatok rögzítése a különböző magasságokban (elvárt és mért adatok között ne legyen nagy különbség) sikeres földet érés, az egység működik landolás után is; hatékony rádiókommunikáció és adatátvitel a mért adatok rögzítése, feldolgozása, értékelése;
Ötletbörze: mi legyen a mérési feladatunk Az eszköz megtervezése és megépítése A modulok, vezérlők, szenzorok összehangolása Tesztelés, próbamérések Az egység előkészítése a feladatra. Mérések, prezentáció. Adatrögzítés, elemzés, értékelés. Népszerűsítés, zárójelentés, összegzés.
Ötletbörze
Külső burkolat; Ejtőernyő; Tartószerkezeti elemek, Felépítés Szenzorok; Áramforrás; Kapcsolók; Adó; Adatgyűjtés, Mechanika Elektronika Antenna Földi vevőegység Adatátvitel, adattárolás, feldolgozás Kommunikáció Vezérlés Mikrontroller (Arduino) Vezérlőprogramok; Adatfeldolgozás,
2o12 2o16
Az INTRUDER rakéta adatai (ez emeli 1km magasra a mérőegységet): gyorsulás 11g, sebesség: 550km/h, tömeg 3kg, hosszúság: 1,5m, kilökési nyomás 40atm. 2o12 Andoya Rocket Range, Norvégia
2o12 Andoya Rocket Range, a Bolyai csapat
CanSat15 szenzorok: nyomás; hőmérséklet; Magasság: MPL3115A2; Relatív páratartalom HTU21D; LSM303D magnetometer; UV index, MQ-2 gázok ; gyorsulás; giroszkóp; GPS és CMOS kamera; Talajnedvesség, Piezo knock
C A N S A T 1 6
Tervezés - építés
Tervezés - építés
Ejtőernyő teszt adatfeldolgozás
magasság h(m) Adatfeldolgozás 14:22 15:03 15:24 15:50 16:03 16:05 16:07 16:16 16:20 16:22 16:24 16:26 16:28 16:31 16:33 16:35 16:37 16:39 16:42 16:44 16:46 16:48 16:50 16:52 16:55 16:57 16:59 17:01 17:03 17:05 17:09 17:11 17:13 17:22 17:40 17:42 17:45 17:47 17:49 17:55 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 A Cansat landolási útja landolási idő t (perc, s)
nyomás p (mpa) hőmérséklet T(C) 9,00 8,50 8,00 7,50 7,00 6,50 6,00 5,50 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 A hőmérséklet változása az egység emelkedése és esése alatt 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 idő t(s) T (Celsius) A nyomás értékei az egység esése során 1000 980 960 940 920 pressure 900 880 0 50 100 150 200 250 mérési pontok
1466 1464 1458 1438 1444 1337 1318 1255 1239 1215 1199 1182 1165 1146 1130 1114 1098 1084 1071 1057 1042 1027 1011 995 980 964 948 933 916 900 875 857 831 760 611 594 578 561 543 491 Nyomás (Pa) 1438 1444 1345 1318 1248 1215 1191 1165 1139 1114 1091 1071 1049 1027 1003 980 956 933 909 875 848 779 603 578 552 491 1456 1436 1450 1353 1337 1310 1248 1215 1199 1174 1155 1130 1114 1091 1077 1057 1042 1019 1003 980 964 941 924 900 875 848 831 745 603 578 561 536 463 UV index Prelatív áratartalom H(%) 6 5 UV index 19 18 17 Relatív páratartalom H(%) 4 3 16 15 14 2 13 1 0 12 11 10 magasság h (m) magasság h(m) A nyomás változása a magasság függvényében 98000 96000 94000 92000 90000 y = 84677e 0,0014x 88000 86000 84000 82000 80000 78000 magasság h (m)
Most repülővel indítják az egységeket. Az új mini-szatellitünk CanSat 2018 A Mikó18 csapat, akik II. díjat nyertek Frekvenciára hangolva
2012 2016
Az elektromágneses sugárzás sebességének meghatározása
Day2 time (μs) 7150 7140 7130 7120 7110 7100 7090 7080 600 700 800 d (m) 900 f(x)=ax+b, f(x) idő, x távolság (d) day1 time (μs) 7200 7190 7180 7170 7160 7150 7140 7130 7120 7110 7100 7090 500 600 700 800 900 d(m) 1000
Légkörfizikai mérések
Meteo egység építése V.V. Áron munkája
http://globalweather.000webhostapp.com/ Medgyesi A. és V. V. Álmos munkája
A szumóka versenyre kész Arduino robotok
Kovács G. P. V. V. Álmos Kovács G. P.
Tudósklub Így készülnek a robotok
WRO
NXT Lego robotok
Hasznos linkek: ARDUINO, CANSAT https://www.arduino.cc/ https://store.arduino.cc/ https://www.esa.int/education/cansat/registrations_are_o pen_for_the_european_cansat_competition_2019
Az előadás elkészítését a Magyar Tudományos Akadémia Tantárgypedagógiai Kutatási Programja (471027) támogatta.