Περιεχόμενα 4. ΠΛΑΝΟ ΠΡΟΩΘΗΣΗΣ 5. ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ

Transcript

1 1

2 Περιεχόμενα 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Η Συμμετοχή 1.2. Οργάνωση της ομάδας και ρόλοι των μελών Βιογραφικά σημειώματα των συμμετεχόντων Ρόλοι μελών ομάδας 1.3. Στόχοι της αποστολής 1.4. Πίνακας κατάστασης προόδου εργασιών 2. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ CANSAT 2.1. Επισκόπηση αποστολής 2.2. Εξοπλισμός CanSat 2.3. Μηχανολογικό / κατασκευαστικό σχέδιο 2.4. Ηλεκτρολογικό σχέδιο 2.5. Λογισμικό Λογισμικό CanSat Ανάλυση Διάγραμμα ροής Λογισμικό Σταθμού Βάσης Ανάλυση Διάγραμμα ροής 2.6. Σύστημα ανάκτησης 2.7. Εξοπλισμός σταθμού βάσης 3. PROJECT PLANNING 3.1. Χρονικό πλάνο προετοιμασίας του CanSat 3.2. Απαιτούμενοι πόροι Κόστος Εξωτερική υποστήριξη 3.3. Πλάνο δοκιμών 4. ΠΛΑΝΟ ΠΡΟΩΘΗΣΗΣ 5. ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ 2

3 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Η Συμμετοχή Είμαστε μια ομάδα τεσσάρων ατόμων που μαθητεύουμε σε συνοικιακά σχολεία στις περιοχές Κορυδαλλού και Κερατσινίου Αττικής. Οι αναζητήσεις μας πάνω στο αντικείμενο της ρομποτικής, της ηλεκτρονικής και του προγραμματισμού ήταν συχνές και πολλές. Τα σχολεία μας όμως δεν διαθέτουν τεχνολογικά εργαστήρια ρομποτικής, παρόλο που οι καθηγητές μας ήταν πρόθυμοι να μας βοηθήσουν ώστε να βρούμε ένα τέτοιο αντικείμενο και να ασχοληθούμε. Χωρίς υλικό και εργαστήριο κάτι τέτοιο θα ήταν αδύνατο. Όμως στην περιοχή μας υπάρχει ένα σύγχρονο, ιδιωτικό, εργαστήριο ρομποτικής, το ROBOTONIO, εξοπλισμένο με όλα τα απαραίτητα υλικά και τα κατάλληλα εργαλεία ώστε να μπορεί να υποστηριχθεί η ανάπτυξη και η κατασκευή project ρομποτικής. Εκτός όμως από κολλητήρια, τροφοδοτικά, υπολογιστές, αισθητήρες, μικροελεγκτές, πλακέτες σχεδιασμού μας έλειπε η ιδέα ώστε να φτιάξουμε κάτι που από μόνο του θα ήταν πρόκληση. Ο κος Τάσος Κασμίρης, συνιδιοκτήτης του ROBOTONIO και καθηγητής Πληροφορικής, μας πρότεινε να αρχίσουμε να υλοποιούμε απλά και μικρά project, ώστε να λάβουμε τις βασικές γνώσεις πάνω σε διαφορετικούς τομείς. Μας παρότρυνε να χρησιμοποιήσουμε το εργαστήριο και με την εμπειρία του στην παροχή ολοκληρωμένων υπηρεσιών πληροφορικής και στον στρατηγικό σχεδιασμό project νιώσαμε ότι μπορούμε να κάνουμε και την πιο απίθανη ιδέα υλοποιήσιμη. Με αυτόν τον τρόπο, ανοίξαμε τα φτερά μας και δημιουργήσαμε την ολιγομελή ομάδα μας, τον Πήγασο. Το καλοκαίρι αρχίσαμε να αναζητούμε μία ολοκληρωμένη αποστολή και ακριβώς εκείνη την περίοδο στα διαδίκτυο κυκλοφορούσε η είδηση για τη διαστημική συσκευή Cassini που βρισκόταν στην τελευταία του αποστολή «αυτοκτονίας». Στις 15 Σεπτεμβρίου 2017 λοιπόν, θα ολοκλήρωνε μία επιτυχημένη αποστολή με την είσοδό του στην ατμόσφαιρα του γιγάντιου Κρόνου. Η ιδέα πήρε μορφή αμέσως μετά την ανακοίνωση του διαγωνισμού, CanSat in Greece. Ο Πήγασος τώρα έγινε μια μικρή κοινότητα 7 ατόμων έτοιμη να κάνει ένα άλμα για ένα πιο απαιτητικό project όπως είναι το CanSat. Είμαστε έτοιμοι να στραφούμε προς το διάστημα, να οραματιστούμε μια διαστημική αποστολή. Έχουμε την ευκαιρία να ζήσουμε μια μοναδική εμπειρία, αυτή που πάντα ονειρευόμασταν. Τώρα μπορούμε να σχεδιάσουμε, να ερευνήσουμε, να αναλύσουμε δεδομένα, να οργανώσουμε, να κατασκευάσουμε. Θέλουμε να καινοτομήσουμε. Ναι, μπορούμε να το κάνουμε. Θα κατασκευάσουμε ένα διαστημικό δορυφόρο. Θα ζήσουμε την αγωνία του αποτελέσματος και θα επιτρέψουμε στην αδρεναλίνη να ανέβει στα ύψη. Σώμα, μυαλό, συναίσθημα βρίσκουν έδαφος να ενεργοποιηθούν ταυτόχρονα. Αν πετύχουμε θα εισπράξουμε την ικανοποίηση πως κι εμείς μπορούμε να τα καταφέρουμε με την ρομποτική και τις νέες τεχνολογίες. Θα ανήκουμε στα ελληνόπουλα εκείνα που αποδεικνύουν καθημερινά ότι η ρομποτική στην Ελλάδα δεν σταμάτησε στον Τάλω, το πρώτο ρομπότ στην ιστορία, τον μυθικό χάλκινο γίγαντα που προστάτευε την Μινωική Κρήτη αλλά μπορεί και να πετάξει στο διάστημα. Κλείνοντας την μικρή μας ιστορία θέλουμε να στείλουμε ένα μήνυμα σε όλα τα παιδιά ανεξαρτήτως αν έχουν κλίση στη θεωρητική ή θετική κατεύθυνση, πώς αν το θέλουν, μπορούν να ασχοληθούν με επιτυχία στην ρομποτική, αφού μέσω του συγκεκριμένου τομέα, συνδυάζονται και συνεργάζονται τόσο διαφορετικά πράγματα που όλα δένουν με μαγικό τρόπο, για την εκπλήρωση του στόχου. Παιδιά μην σταματάτε να προσπαθείτε για τα όνειρά σας 3

4 1.2. Οργάνωση της ομάδας και ρόλοι των μελών Η τετραμελής ομάδα μας έχει την υποστήριξη και καθοδήγηση του Τάσου Κασμίρη, της Κατερίνας Λινάρδου και της Πέγκυ Κομβοτέα. Είμαστε μία οικογένεια 7 ατόμων μαζί σε αυτό το αναπάντεχο ταξίδι στη ζωή και στην επιστήμη Βιογραφικά σημειώματα συμμετεχόντων Μαυρομμάτης Νίκος Software, Telemetry & Electronics Coordinator Μαθητής της Α τάξης του 3 ου ΓΕΛ Κορυδαλλού και υπεύθυνος του τομέα Hardware, Telemetry & Electronics. Έχει αναλάβει τη μελέτη των βιβλιοθηκών των αισθητήρων και την επιλογή του κατάλληλου κώδικα προγραμματισμού. Είναι υπεύθυνος για την ανάπτυξη του κώδικα σε όλα τα στάδια και θα βοηθήσει τον αναλυτή δεδομένων για την αξιοποίηση των πληροφοριών που θα δίνουν οι αισθητήρες. Έχει ήδη αποφασίσει να ακολουθήσει τη θετική κατεύθυνση με απώτερο στόχο την εισαγωγή του στο ΕΚΠΑ (Εθνικό Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών) στο τμήμα Πληροφορικής. Στον ελεύθερο χρόνο του παρακολουθεί μαθήματα ρομποτικής και προγραμματισμού υπολογιστών και εξωσχολικά μαθήματα φυσικής και μαθηματικών 10 ωρών την εβδομάδα. Έχει συμμετάσχει στο διαγωνισμό WRO του Λατρεύει τη soul μουσική και την deep house. Γιάννης Παπαδόπουλος Hardware & Electronics Coordinator Μαθητής της Α τάξης του 3 ου ΓΕΛ Κερατσινίου και υπεύθυνος του τομέα Hardware, Electronic, structure. Έχει αναλάβει την έρευνα αγοράς, τη μελέτη των χαρακτηριστικών των υλικών και τη συγκέντρωσή τους, τη σχεδίαση του σκελετού του cansat, το κατασκευαστικό μέρος της αποστολής και τη δοκιμαστική σύνθεση διακριτών μερών του δορυφόρου. Επιπλέον ασχολείται με τον προγραμματισμό, ως προς την αναζήτηση και συγκέντρωση βιβλιοθηκών που θα υποστηρίξουν αλγοριθμικά τα εξαρτήματα που δοκιμάζονται και ελέγχονται. Θα ακολουθήσει την θετική κατεύθυνση αφού είναι λάτρης των μαθηματικών και της φυσικής με μετέπειτα επιλογή το πεδίο των Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών. Έχει συμμετάσχει στο διαγωνισμό WRO του 2017 και κατέλαβε την 12 η θέση πανελληνίως και σε μαθηματικό διαγωνισμό του σχολείου του κατακτώντας την 4 η θέση. Παίζει κιθάρα, μπάσκετ και ποδόσφαιρο, ακούει ελληνική μουσική. Παλαιότερη ασχολία το T.V.D. 4

5 Λευτέρης Σπανός Software,Outreach & Funding Coordinator, Leader Μαθητής της Β τάξης του 2 ου ΓΕΛ Κορυδαλλού. Είναι υπεύθυνος για την τήρηση των χρονοδιαγραμμάτων από όλα τα μέλη, την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ τους, την οργάνωση των συναντήσεων και των δοκιμών, την οργάνωση συγκεντρώσεων σε διαφορετικούς φορείς με σκοπό την προβολή του έργου του Πήγασου, την αναζήτηση συνεργασιών με εξειδικευμένους οργανισμούς (εκπαιδευτικούς, ερευνητικούς) και εταιρείες που μπορούν να συνδράμουν στην ανάπτυξη και υλοποίηση του έργου. Οι αρμοδιότητές του λοιπόν είναι αυτές που περιγράφουν τις ευθύνες και τις υποχρεώσεις του Leader της ομάδας. Ακολουθεί τη θετική κατεύθυνση με μετέπειτα επιλογή το πεδίο Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών. Επιθυμεί επαγγελματική κατάρτιση στην ρομποτική και τον αυτοματισμό. Παρακολουθεί μαθήματα ρομποτικής και προγραμματισμού, ενώ επιπλέον είναι λάτρης των φυσικών επιστημών. Αγαπά τη ροκ και την κλασική μουσική και στον ελεύθερό του χρόνο κάνει ιστιοπλοΐα, διαβάζει βιβλία και εκτονώνεται με T.V.D. Σωκράτης Σπανός Software & Data Analysist Μαθητής της Β τάξης του 2 ου ΓΕΛ Κορυδαλλού. Έχει αναλάβει το έργο αξιοποίησης και ανάλυσης των δεδομένων που θα αποστείλει ο δορυφόρος, τόσο κατά το στάδιο της εκτέλεσης της αποστολής του, όσο και στο στάδιο ανάλυσης μετά την προσγείωση του δορυφόρου. Επειδή το έργο του συνδέεται άμεσα με το ερευνητικό κομμάτι της αποστολής, συμμετάσχει και σε αυτό. Έχει αναλάβει την τεκμηρίωση και παρουσίαση των ευρημάτων από την επεξεργασία. Ως δευτερεύοντα ρόλο έχει την αναζήτηση υλικών για την κατασκευή του αλεξίπτωτου και την επιλογή του κατάλληλου τύπου. Ακολουθεί τη θεωρητική κατεύθυνση και απώτερος σκοπός του είναι να σπουδάσει τη νομική επιστήμη και να εργαστεί στο δικαστικό σώμα. Είναι γοητευμένος από την ρομποτική και παρακολουθεί μαθήματα από το Λατρεύει το θέατρο, τα ταξίδια, τη φιλοσοφία και θαυμάζει το αρχαίο ελληνικό πνεύμα. Η ιστιοπλοΐα τον ξεκουράζει και το T.V.D τον δυναμώνει. 5

6 1.2.2 Ρόλοι μελών ομάδας Η ανάπτυξη του έργου θα είναι αποτέλεσμα ομαδικής προσπάθειας, πλην όμως σε κάθε μέλος έχει ανατεθεί ένας βασικός και ένας συμπληρωματικός ρόλος, καθώς και επιμέρους εργασίες που θα πρέπει να ολοκληρωθούν εντός συγκεκριμένων προθεσμιών. Αναλυτικότερα: Γιάννης Παπαδόπουλος o Βασικός ρόλος: κατασκευαστής o Συμπληρωματικός ρόλος: προγραμματιστής Λευτέρης Σπανός o Βασικός ρόλος: συντονιστής o Συμπληρωματικός ρόλος: ερευνητής Νίκος Μαυρομμάτης o Βασικός ρόλος: προγραμματιστής o Συμπληρωματικός ρόλος: αναλυτής δεδομένων Σωκράτης Σπανός o Βασικός ρόλος: αναλυτής δεδομένων o Συμπληρωματικός ρόλος: ερευνητής Το κάθε μέλος θα αναλάβει τις εργασίες που αντιστοιχούν στον ρόλο που του έχει ανατεθεί. Συγκεκριμένα: Ο συντονιστής θα είναι υπεύθυνος για την τήρηση των χρονοδιαγραμμάτων από όλα τα μέλη, την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ τους, την οργάνωση των συναντήσεων και των δοκιμών, την οργάνωση συγκεντρώσεων με σκοπό την προβολή του έργου της ομάδας σε ενδιαφερόμενους μαθητές, την αναζήτηση συνεργασιών με εξειδικευμένους οργανισμούς (εκπαιδευτικούς, ερευνητικούς κλπ) και εταιρείες που μπορούν να συνδράμουν στην ανάπτυξη του έργου και γενικότερα θα αναλάβει τις ευθύνες και υποχρεώσεις που αντιστοιχούν στον Leader της ομάδας. Με σκοπό να είναι πλήρως ενημερωμένος με το αντικείμενο της αποστολής, θα συνεργαστεί με τον ερευνητή, βοηθώντας τον να οριοθετηθούν οι στόχοι της αποστολής και να δρομολογηθούν με ένα ρεαλιστικό χρονοδιάγραμμα. Ο κατασκευαστής θα κάνει εκτεταμένη έρευνα αγοράς για τη συγκέντρωση των υλικών, θα μελετήσει τα χαρακτηριστικά του κάθε υλικού πριν τοποθετηθούν παραγγελίες, για να αποφασιστεί εάν καλύπτουν τις ιδιαίτερες απαιτήσεις της αποστολής και θα προχωρήσει στη δοκιμαστική σύνθεση διακριτών μερών του δορυφόρου, ώστε τα υπόλοιπα μέλη της ομάδας να κάνουν τις δικές τους ενέργειες. Επιπλέον θα βοηθήσει τον προγραμματιστή, ως προς την αναζήτηση και συγκέντρωση των βιβλιοθηκών που θα υποστηρίξουν προγραμματιστικά τα εξαρτήματα που θα επιλεγούν (αισθητήρες, GPS κλπ). Ο προγραμματιστής θα μελετήσει τις βιβλιοθήκες που θα χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο των υποψήφιων για χρήση αισθητήρων, θα αναπτύξει τον κώδικα, τόσο κατά το στάδιο των δοκιμών όσο και κατά τη διαδικασία της ανάπτυξης και θα βοηθήσει τον αναλυτή δεδομένων για την αξιοποίηση των πληροφοριών που θα δίνουν οι αισθητήρες. Ο ερευνητής θα αναλάβει το δύσκολο έργο της έρευνας, συγκεντρώνοντας στοιχεία και πληροφορίες για την εκτέλεση της αποστολής. Θα βοηθήσει στην ανάλυση των στόχων της αποστολής, αξιολογώντας παράλληλα τις δυνατότητες της κατασκευής, τους περιορισμούς και τις πραγματικές συνθήκες στις οποίες θα εκτελεστεί το πείραμα. Για την ανάπτυξη τεκμηριωμένης έρευνας, θα συνεργαστεί με τον κατασκευαστή, προκειμένου να συνδράμει στη συγκέντρωση των υλικών και στην αξιολόγηση των δυνατοτήτων τους, αναλόγως των τεχνικών χαρακτηριστικών. Ο αναλυτής δεδομένων θα αναλάβει το ιδιαίτερα απαιτητικό έργο αξιοποίησης και ανάλυσης των δεδομένων που θα αποστέλλει ο δορυφόρος, τόσο κατά το στάδιο εκτέλεσης της αποστολής του, όσο και κατά το στάδιο της ανάλυσης που θα ακολουθήσει μετά την πτώση του δορυφόρου. Επειδή το έργο του συνδέεται άμεσα με το ερευνητικό μέρος της αποστολής, θα συμμετάσχει και σε αυτό, αναλαμβάνοντας την προετοιμασία της τεκμηρίωσης πριν την αποστολή και την ολοκλήρωσή της στη συνέχεια. 6

7 1.3. Στόχοι της αποστολής Κατά τη διεξαγωγή της πρωτεύουσας αποστολής θα λάβουμε μετρήσεις για τα μεγέθη της βαρομετρικής πίεσης, της θερμοκρασίας και της υγρασίας, αλλά και δεδομένα πλοήγησης. Συγκεκριμένα έχοντας τιμές ανά δευτερόλεπτο για την βαρομετρική πίεση θα μπορούμε να υπολογίσουμε το απόλυτο υψόμετρο ενός σημείου, δηλαδή την κατακόρυφη απόστασή του από τη μέση στάθμη της επιφάνειας της θάλασσας. Αυτό θα προκύψει από την χρήση της μαθηματικής υπολογιστικής σχέσης που παρατίθεται ακολούθως: Απόλυτο υψόμετρο = 44330[1 ( P P ) 1 5,255],όπου: 0 P 0 είναι η τιμή της ατμοσφαιρικής πίεσης στη μέση στάθμη της θάλασσας σε μονάδες hpa και P είναι η μετρούμενη πίεση που λαμβάνεται από το CanSat, επίσης σε μονάδες hpa. Το μέγεθος του απόλυτου υψομέτρου χρησιμοποιείται ώστε να έχουμε το ακριβές ύψος του δορυφόρου μας από το έδαφος, όπως ακριβώς χρησιμοποιείται και στην αεροπορία για το ακριβές στίγμα του αεροπλάνου. Η δευτερεύουσα αποστολή λέγεται "Βουτιά στους πίδακες του Εγκέλαδου" και στόχο έχει την ανάλυση δειγμάτων υλικού από τους geyzer στη νότια πολική περιοχή του δορυφόρου του Κρόνου καθώς και η μέτρηση του μεγέθους και της κατεύθυνσης του μαγνητικού πεδίου. Επομένως η δευτερεύουσα αποστολή για το Cansat μας είναι η μέτρηση συγκεκριμένων στοιχείων και η πιθανή μεταβολή των συγκεντρώσεών τους, με σκοπό να λάβουμε πολύτιμες πληροφορίες για τη σύσταση του υλικού του. Μελετώντας επιστημονικές δημοσιεύσεις παρατηρήσαμε πως αν και τα ακόλουθα στοιχεία έχουν ανιχνευθεί από προηγούμενες διαστημικές αποστολές εμείς θα μετρήσουμε επακριβώς την ποσότητά τους κατά την πτώση στον πίδακα. Τα στοιχεία που θέλουμε να ανιχνεύσουμε είναι τα ακόλουθα: Αμμωνία Διοξείδιο του άνθρακα Μεθάνιο Προπάνιο Αιθίνιο ή Ακετυλένιο Επίσης θα πραγματοποιηθούν μετρήσεις στο μαγνητικό πεδίο. Για να μπορέσουμε να απαντήσουμε στο ερώτημα τι θα έπρεπε να επιτευχθεί ώστε να θεωρήσουμε τη διεξαγωγή της δευτερεύουσας αποστολής επιτυχημένη, αρκεί σε πρώτο στάδιο να έχουμε αληθοφανείς μετρήσεις από τους αισθητήρες αερίων για την περιοχή στην οποία θα λάβει χώρα η εκτόξευση και η εκδήλωση. Δηλαδή οι μετρήσεις να βρίσκονται μέσα σε ένα εύρος τιμών καθοριζόμενο από έγκυρες πηγές αναφοράς, όπως για παράδειγμα η Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία. Ο πίνακας των τιμών αυτών εκκρεμεί. Σε δεύτερο στάδιο θα ήμασταν αρκετά ευχαριστημένοι, αν λάβουμε μετρήσεις για τη συγκέντρωση των αερίων ανά τακτά χρονικά διαστήματα, δηλαδή κάθε ένα δευτερόλεπτο, ώστε να μπορούμε να μελετήσουμε την οποιαδήποτε πιθανή μεταβολή των συγκεντρώσεών τους κατά την κάθοδο του δορυφόρου. Έχοντας τις παραπάνω μετρήσεις και στηριζόμενοι σε επιστημονικές δημοσιεύσεις για τη συγκέντρωση των αερίων στους κρυοπίδακες της νότιας πολικής περιοχής του Εγκέλαδου, στόχο έχουμε να βρούμε ένα μοντέλο αναλογίας που να δείχνει κάποιο μηχανισμό μεταβολής των συγκεντρώσεων των στοιχείων κατά την πτώση του δορυφόρου μέσα στους συγκεκριμένους πίδακες 7

8 Αναζητώντας τον τρόπο λειτουργίας των αισθητήρων αερίων, διαπιστώσαμε ότι οι περισσότεροι έχουν κάποια χημική ένωση, η οποία αλληλεπιδρά με το κάθε αέριο, εφόσον αυτό βρίσκεται στον περιβάλλοντα χώρο. Στην πραγματικότητα πιστοποιείται η παρουσία του αερίου. Όταν το αέριο αλληλεπιδρά με τον αισθητήρα, αρχικά ιονίζεται στα συστατικά του και στη συνέχεια απορροφάται. Αυτή η απορρόφηση δημιουργεί διαφορά δυναμικού στο στοιχείο, η οποία μεταφέρεται στη μονάδα του επεξεργαστή μέσω των ακίδων εξόδου υπό μορφή ρεύματος. Η μονάδα του αισθητήρα αερίου αποτελείται από ένα χαλύβδινο πλέγμα, όπως αυτό που φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Κάτω από το πλέγμα βρίσκεται το στοιχείο ανίχνευσης, το οποίο διαρρέεται από ρεύμα, γνωστό ως ρεύμα θέρμανσης. Το ρεύμα θέρμανσης είναι στην ουσία η ανταλλαγή κινητικής ενέργειας μεταξύ των μορίων. Τα αέρια που πλησιάζουν τον αισθητήρα ιονίζονται και απορροφώνται από αυτόν, με αποτέλεσμα να αλλάζει την αντίσταση του αισθητήριου στοιχείου με συνέπεια να αλλάζει η τιμή του ρεύματος που εξέρχεται από αυτό. Βρισκόμαστε στην αναζήτηση του τρόπου αναγωγής των τιμών του ρεύματος θέρμανσης σε συγκέντρωση των αερίων στοιχείων που πρόκειται να ανιχνευθούν σε σχέση με τα στοιχεία του περιβάλλοντα χώρου. Κατ επέκταση θέλουμε να βρούμε μία φορμαλιστική επέκταση των ανιχνεύσιμων μερών για την αντιστοίχιση με τις καταγεγραμμένες τιμές στα διάφορα μοντέλα που έχουν δημοσιοποιηθεί για τον Εγκέλαδο. 8

9 1.4. Πίνακας κατάστασης προόδου εργασιών Lower Lever Task Ενημέρωση για τον διαγωνισμό Σχεδίαση αλεξίπτωτου Μελέτη Προγραμμάτων Arduino Εκμάθηση ηλεκτρονικών κολλήσεων Done In progress Not Done Done High Lever Task Δημιουργία ομάδας και καταμερισμός εργασιών Done In progress Not Done Done In progress Κατασκευή αλεξίπτωτου In progress Done Done Προσαρμογή και εφαρμογή Πραγματοποίηση ηλεκτρονικών κολλήσεων στα εξαρτήματά μας Done Done Σχεδιασμός του CanSat Done Εκτύπωση σε 3D printer για δοκιμές Done Προσαρμογή των πατωμάτων Done Δοκιμές στην τοποθέτηση εξαρτημάτων Done Αγορά των αισθητήρων αερίων μελέτη λειτουργίας Σχεδιασμός κεραίας Αγορά GPS Done Σύνδεση και λειτουργία των αισθητήρων αερίων In progress Done Κατασκευή κεραίας Done Done Εφαρμογή του GPS και προγραμματισμός In progress Σχεδιασμός και Παραγγελία ανθρακονήματος Not Done Εφαρμογή του ανθρακονήματος Not Done 9

10 2. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ CANSAT 2.1. Επισκόπηση αποστολής Σκοπός της αποστολής είναι η κατασκευή ενός CanSat, δηλαδή ενός μικρού δορυφόρου σε μέγεθος κουτιού αναψυκτικού και ενός σταθμού βάσης, για την υποστήριξή του. Μετά την αποδέσμευση του CanSat σε ύψος περίπου μέτρων από την επιφάνεια της γης, το σύστημα θα πρέπει να είναι σε θέση να εκτελεί τις εξής λειτουργίες: Κατά τη διάρκεια της πτώσης, ανά ένα δευτερόλεπτο, το CanSat θα πραγματοποιεί τις εξής μετρήσεις: o Βαρομετρική πίεση o Θερμοκρασία o Υγρασία o Δεδομένα πλοήγησης (γεωγραφικό πλάτος μήκος, πλήθος διαθέσιμων δορυφόρων, ύψος) o Ανίχνευση Αμμωνίας (NH 3) o Ανίχνευσης Διοξειδίου του άνθρακα (CO 2) o Ανίχνευση Μεθανίου (CH 4) o Ανίχνευση Προπάνιου (C 3H 8) o Ανίχνευση Αιθίνιου (C 2H 2) o Ανίχνευση Αζώτου Ν o Μελέτη μαγνητικού πεδίου Οι παραπάνω μετρήσεις θα καταγράφονται σε μονάδα μνήμης ενσωματωμένης στο CanSat (Smart Disk) Οι παραπάνω μετρήσεις ταυτόχρονα θα αποστέλλονται με ραδιοσυχνότητες στον σταθμό βάσης, όπου θα προβάλλονται και θα καταγράφονται σε ηλεκτρονικό υπολογιστή Η πτώση του CanSat θα ελέγχεται από αλεξίπτωτο τύπου σταυρού, έτσι ώστε η ταχύτητά του να περιοριστεί στα 10m/sec Μετά την πτώση του το CanSat θα εκπέμπει κατάλληλα φωτεινά και ηχητικά σήματα, έτσι ώστε, με τη βοήθεια κατάλληλης εφαρμογής που θα αναπτυχθεί για τον σκοπό αυτό για χρήση της σε φορητές συσκευές τηλεφώνων (τύπου Android), να είναι εύκολος ο εντοπισμός και η ανάκτησή του Τα βασικά στοιχεία που θα χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη του συστήματος, είναι τα εξής: 1. CanSat: 1. Διάταξη επεξεργασίας 2. Μονάδα αποθήκευσης 3. Σύστημα εντοπισμού γεωγραφικής θέσης 4. Μονάδα RF 5. Αισθητήρας θερμοκρασίας & υγρασίας 6. Αισθητήρας βαρομετρικής πίεσης 7. Μαγνητόμετρο 8. Αισθητήρες αερίων (NH 3, CO 2, CH 4, C 3H 8, C 2H 2, Ν) 9. Διάταξη τροφοδοσίας 10. Μπαταρία λιθίου 11. Αλεξίπτωτο τύπου σταυρού 12. Περίβλημα νάιλον με προσμίξεις ανθρακονήματος 2. Σταθμός βάσης: 1. Διάταξη επεξεργασίας 2. Μονάδα RF 3. Μονάδα αποθήκευσης 4. Ηλεκτρονικός υπολογιστής 5. Κεραία RF 10

11 Μπαταρία Μπαταρία Ακολουθεί σχηματικό διάγραμμα, στο οποίο οπτικοποιείται η αλληλεπίδραση των βασικών μερών του υπό ανάπτυξη συστήματος: GPS Αισθητήρας Πίεσης, Θερμοκρασίας και Υγρασίας Αισθητήρες Αερίων (NH3, CO2, CH4, C3H8, C2H2, Ν) Διάταξη Τροφοδοσίας Μονάδα Επεξεργασίας Μαγνητόμετρο Μονάδα Αποθήκευσης RF 2.4 CanSat Base Station RF 2.4 Διάταξη Τροφοδοσίας Μονάδα Επεξεργασίας Μονάδα Αποθήκευσης 1: Διάγραμμα βασικών στοιχείων CanSat & Σταθμού Βάσης 11

12 2.2. Εξοπλισμός CanSat Αναλυτικότερα, τα υλικά που θα χρησιμοποιηθούν είναι τα εξής: α/α Υλικό Διαστάσεις (μxπ) Βάρος (g) Εικόνα 1 Arduino NANO 4,2mm 5 2 CJMCU-280E BME mm x 18.0mm x 3.0mm 1 3 NEO-6 u-blox 6 GPS Module 15.9 mm x 12.1mm x 2.2mm 1,6 4. Polymer Lithium-Ion Battery 3.7V/1600mAh 4,9mm 30 5 Micro SD Storage Board Module - SPI For Arduino (OEM) 21.59mm x 20.32mm nrf24l01 Single Chip 2.4GHz Transceiver 33.1mm x 15.0mm MiCS x 7 x 1.55 mm ppm Acetylene gas sensor module (2M004) 200mm x 200mm MQ-2 200mm x 200mm

13 2.3. Μηχανολογικό / κατασκευαστικό σχέδιο Η κατανομή που προτιμήθηκε για την τοποθέτηση των εξαρτημάτων στο εσωτερικό του CanSat είναι η οριζόντια κατανομή και αποτυπώνεται στο ακόλουθο σχέδιο. Ο συγκεκριμένος σχεδιασμός προέκυψε από την εκτίμηση για: α) πιθανότητα ανάγκης με γρήγορη πρόσβαση στα εξαρτήματα ανάλογα με τη λειτουργία τους και β) τεχνικές προδιαγραφές λειτουργίας. Έτσι έχουμε την τοποθέτηση των εξαρτημάτων ανά πάτωμα όπως φαίνονται ακολούθως: 13

14 2.4. Ηλεκτρολογικό σχέδιο Στο ηλεκτρονικό σχέδιο που ακολουθεί αποτυπώνεται τόσο η πρωτεύουσα όσο και η δευτερεύουσα αποστολή. 14

15 2.5. Λογισμικό Για την υποστήριξη του συστήματος, αναπτύχθηκαν διαφορετικά προγράμματα, με βασικό κορμό το πρόγραμμα ελέγχου του μικροελεγκτή εντός του CanSat. Ο μικροελεγκτής του CanSat είναι τύπου Arduino, οπότε για την ανάπτυξη του κώδικα χρησιμοποιήθηκε το Arduino IDE με τη γλώσσα προγραμματισμού processing. Η ίδια διαμόρφωση υπάρχει και στο σταθμό βάσης, οπότε και εκεί χρησιμοποιήθηκαν τα ίδια εργαλεία. Επιπλέον αναπτύχθηκε μία απλή Web εφαρμογή περιορισμένης έκτασης, που κάνει χρήση της διεπαφής Google Maps API και προβάλει με μεγαλύτερη ευκολία στον χάρτη, τη τελευταία γεωγραφική θέση του CanSat, σύμφωνα με τις γεωγραφικές συντεταγμένες που μέσω ραδιοσυχνοτήτων λαμβάνονται στον σταθμό βάσης. Ακολουθεί ανάλυση του λογισμικού που έχει αναπτυχθεί για κάθε μέρος του συστήματος: Λογισμικό CanSat Ανάλυση Το λογισμικό του CanSat θα πρέπει να διαχειρίζεται τις μετρήσεις των αισθητήρων, την επικοινωνία με το GPS, τα αρχεία στην τοπική μονάδα αποθήκευσης και την επικοινωνία με τον σταθμό βάσης μέσω της RF μονάδας. Όταν ενεργοποιείται το πρόγραμμα, με την τοποθέτηση του CanSat στον πύραυλο, θα ξεκινούν οι μετρήσεις από τους αισθητήρες και θα ενεργοποιείται πλήρως η λειτουργικότητά του, με την επαναλαμβανόμενη ανά ένα δευτερόλεπτο καταγραφή μετρήσεων από το σύνολο των αισθητήρων (θερμοκρασία, υγρασία, πίεση, ανίχνευση αερίων NH 3, CO 2, CH 4, C 3H 8, C 2H 2, Ν, μαγνητικό πεδίο), καθώς και των δεδομένων πλοήγησης του GPS (γεωγραφικά πλάτη μήκη, πλήθος δορυφόρων κλπ) σε αρχείο csv στη μονάδα αποθήκευσης SD. Τα ίδια ακριβώς δεδομένα θα αποστέλλοντα μέσω μίας μονάδας RF στον σταθμό βάσης. Όταν το CanSat φτάσει στο έδαφος, θα παύσει η καταμέτρηση αερίων (προς εξοικονόμηση ενέργειας) και θα ενεργοποιηθεί η λειτουργία υποβοήθησης εντοπισμού, κατά την οποία το CanSat θα παράγει επαναλαμβανόμενους ήχους από πιεζοηλεκτρικό στοιχείο και λάμψεις από κατάλληλη φωτοδίοδο, αποστέλλοντας τακτικά και τις γεωγραφικές του συντεταγμένες, εφόσον το GPS είναι σε θέση να λάβει σήμα από τους δορυφόρους. Το στάδιο αυτό θα ενεργοποιείται με την σταθεροποίηση των τιμών γεωγραφικών συντεταγμένων που θα λαμβάνονται από το GPS καθώς και με τον έλεγχο άλλων παραμέτρων (χρόνος, βαρομετρική πίεση κλπ). Γλώσσα Προγραμματισμού: processing / C++ Προγραμματιστικό περιβάλλον: Arduino IDE Περιβάλλον ανάπτυξης: Windows 10 Βιβλιοθήκες: SPI: για την υποστήριξη του πρωτοκόλλου SPI που χρησιμοποιείται για τη λειτουργία του αισθητήρα BME280 (πίεσης, θερμοκρασίας, υγρασίας), του SD module και του RF module SD: για την υποστήριξη του Smart Disk Module και τη διαχείριση των αρχείων σε αυτό TinyGPS: για την υποστήριξη του GPS module SoftwareSerial: για την υποστήριξη της software σειριακής επικοινωνίας, για το GPS cactus_io_bme280_spi: για την υποστήριξη του αισθητήρα βαρομετρικής πίεσης, θερμοκρασίας, υγρασίας RF24: για την υποστήριξη της τηλεμετρίας Κατά την τρέχουσα έκδοση λογισμικού, για τη διαχείριση κάθε εγγραφής στο αρχείο και αποστολής της στη βάση, έχει κατασκευαστεί μία δομή (datastruct), στην οποία αποθηκεύονται όλες οι ζητούμενες μετρήσεις. Μία μεταβλητή τύπου datastruct ανανεώνει τις τιμές της ανά ένα δευτερόλεπτο. Οι τιμές τις μεταβλητής αυτής ταυτόχρονα καταγράφονται στο αρχείο της SD και αποστέλλεται με ραδιοσυχνότητες (2.4GHz) στον σταθμό βάσης. Το μέγεθος της κάθε εγγραφής (όπως αυτή θα διαμορφωθεί και με τις τιμές των αισθητήρων αερίων) εκτιμάται ότι θα δεν θα ξεπερνάει τα 64 bytes, οπότε για συνεχόμενη δεκάλεπτη λειτουργία του CanSat, το αρχείο καταγραφής δεν θα ξεπεράσει τα 80KB (10 Χ 60 Χ 128 = ). 15

16 Διάγραμμα ροής Το διάγραμμα ροής που ακολουθεί αφορά σε μελλοντική έκδοση λογισμικού, καθώς στην τρέχουσα έκδοση του προγράμματος δεν περιλαμβάνεται η διαχείριση των αισθητήρων αερίων. Start Begin: ΒΜΕ280 (pres., temp, humid, alt. sensor) GPS SD RF24 Create log file to SD OnGround = false OnGround? false Get BME280 values Get GPS values true Get GPS values Get magnetic field values Get GAS Sensors values Blink LED Save records to log file in SD Send data to base station Buzzer Alarm On AIR? Send GPS data Wait 1 sec Close log file OnGround = true 16

17 Λογισμικό Σταθμού Βάσης Ανάλυση Το λογισμικό του σταθμού βάσης θα δέχεται μέσω ραδιοσυχνοτήτων τις μετρήσεις των αισθητήρων του CanSat, θα τις αποθηκεύει σε μία μονάδα αποθήκευσης τύπου Smart Disk και με σειριακή επικοινωνία θα εμφανίζει τις εγγραφές στην οθόνη ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή. Όταν ενεργοποιείται το πρόγραμμα, θα περιμένει τη λήψη δεδομένων από το συγκεκριμένο pipe που θα ενεργοποιηθεί και όταν λαμβάνει δεδομένα, θα τα μετατρέπει σε μία συγκεκριμένη δομή δεδομένων με την οποία απεστάλησαν και από το cansat, θα αποθηκεύει τα δεδομένα αυτά στην SD με την ίδια διαδικασία που θα γίνεται και στο cansat και θα εμφανίζει τις εγγραφές στον υπολογιστή. Γλώσσα Προγραμματισμού: processing / C++ Προγραμματιστικό περιβάλλον: Arduino IDE Περιβάλλον ανάπτυξης: Windows 10 Βιβλιοθήκες: SPI: για την υποστήριξη του πρωτοκόλλου SPI που χρησιμοποιείται για τη λειτουργία του SD module και του RF module SD: για την υποστήριξη του Smart Disk Module και τη διαχείριση των αρχείων σε αυτό RF24: για την υποστήριξη της τηλεμετρίας Κατά την τρέχουσα έκδοση λογισμικού, για τη διαχείριση κάθε εγγραφής στο αρχείο και εμφάνισής της στη σειριακή οθόνη, έχει κατασκευαστεί η ίδια δομή datastruct, που χρησιμοποιείται και στο λογισμικό του CanSat Διάγραμμα ροής Το παρακάτω διάγραμμα ροής αφορά σε επόμενη έκδοση λογισμικού, καθώς στην τρέχουσα έκδοση του προγράμματος δεν έχει ενσωματωθεί η χρήση SD. 17

18 2.6. Σύστημα ανάκτησης Η ταχύτητα πτώσης του CanSat θα ελέγχεται από αλεξίπτωτο και ο στόχος είναι να περιοριστεί στα 8 έως 10 m/sec. Εξετάζεται η δυνατότητα προσθήκης μηχανισμού ελέγχου της κατεύθυνσης του CanSat, έτσι ώστε κατά την πτώση του να προσεγγίσει συγκεκριμένη γεωγραφική θέση, η τελική αξιολόγηση όμως του εγχειρήματος θα πραγματοποιηθεί μετά την ολοκλήρωση της κατασκευαστικής δομής που θα υποστηρίζει τις δύο αποστολές της ομάδας. Το λογισμικό του CanSat θα μεταβεί στη 2 η φάση λειτουργίας του μετά την πτώση του, η οποία και θα γίνει αντιληπτή από τον μικροελεγκτή, με την αξιολόγηση διαφόρων τιμών που θα λαμβάνονται από τους αισθητήρες, όπως σταθεροποίηση του ύψους, μη αλλαγή γεωγραφικών συντεταγμένων από το GPS κλπ. Στη φάση αυτή, το CanSat θα ενεργοποιήσει τους μηχανισμούς αυτούς που θα υποβοηθήσουν στην ανίχνευσή του. Μεταξύ των μηχανισμών αυτών θα είναι: Επαναλαμβανόμενη λάμψη από ένα LED Ηχητικές προειδοποιήσεις από Buzzer Περιοδική αποστολή γεωγραφικών συντεταγμένων στον σταθμό βάσης με τον μηχανισμό τηλεμετρίας (αν και με δεδομένη τη σταθερή θέση στην οποία θα βρίσκεται το CanSat, είναι αρκετή τελευταία μέτρηση) Για τον εύκολο εντοπισμό του CanSat, στο σταθμό βάσης θα υπάρχει εφαρμογή σε περιβάλλον Web, η οποία με τη χρήση της Google Maps API θα υποδεικνύει τη θέση που βρίσκεται το CanSat, με την ακρίβεια που θα υποστηρίζει το GPS Module του δορυφόρου. Με ταχύτητα πτώσης στα 10 m/sec και εφόσον το CanSat απελευθερωθεί σε ύψος ενός περίπου χιλιομέτρου, στο έδαφος θα φτάσει σε 100 περίπου δευτερόλεπτα. Επειδή όμως η πτώση του δεν θα είναι κάθετη και επιπλέον θα επηρεαστεί και από τις υπάρχουσες καιρικές συνθήκες (ταχύτητα και κατεύθυνση ανέμου), ο χρόνος πτώσης αναμένεται μεγαλύτερος και θα εκτιμηθεί με μεγαλύτερη ακρίβεια κατά τη διαδικασία δοκιμαστικών πτώσεων. 18

19 2.7. Εξοπλισμός σταθμού βάσης Καθώς ο δορυφόρος μας θα λαμβάνει μετρήσεις, θα υπάρχει ένας σταθμός βάσης στον οποίο θα υπάρχουν τα εξής: Ένας μικροελεγκτής (Arduino Uno) ο οποίος θα έχει επικοινωνία με τον μικροελεγκτή για τη μεταφορά των μετρήσεων στον υπολογιστή σε αρχείο τύπου CVS (.cvs). Ένας φορητός υπολογιστής, έτσι ώστε ο προγραμματιστής να μπορεί να επεξεργαστεί τον κώδικα σε περίπτωση λάθους μετρήσεων. Επίσης ο υπολογιστής θα μας χρησιμεύσει στο να ελέγχουμε την κεραία αν είναι στην εμβέλεια του δορυφόρου. Μία κεραία τύπου Yagi την οποία θα κρατάει ένα μέλος της ομάδας και θα ακολουθεί τον δορυφόρο καθώς εκείνος θα πέφτει. Η κεραία θα λαμβάνει σήματα σε συχνότητα 2.4 GHz και θα αποστέλλει τις μετρήσεις στον μικροελεγκτή. Στη συνέχεια θα στέλνει τις μετρήσεις στον υπολογιστή, οι οποίες θα αποθηκεύονται σε αρχείο τύπου CVS. Για την τροφοδοσία του σταθμού βάσης θα χρησιμοποιήσουμε μια μπαταρία τύπου UPS τάσης 12V και χωρητικότητας 7,2A (7.200mA) η οποία θα μας τροφοδοτήσει με ρεύμα έως και 20 ώρες ανάλογα με την χρήση. 19

20 3. PROJECT PLANNING 3.1. Χρονικό πλάνο προετοιμασίας του CanSat Ημερομηνίες 29/10/ /10/2017 4/11/2017 6/11/ /11/ /11/2017 Εργασίες Ανακοίνωση της επίσημης συμμετοχής μας στο διαγωνισμό Δημιουργία υποομάδων και κατανομή ρόλων για την οργάνωση της κατασκευής του CanSat Αναζήτηση υλικών και αξιολόγηση αυτών για την κατασκευή των επιμέρους τμημάτων του CanSat Προϋπολογισμός και ηλεκτρονική παραγγελία εξαρτημάτων Συμμετοχή στο Teachers Traininig Workshop Εύρεση κατάλληλων βιβλιοθηκών για τον προγραμματισμό, περαιτέρω μελέτη της πρωτεύουσας αποστολής Σχεδιασμός και μελέτη κυκλωμάτων στην πλακέτα Arduino, πραγματοποίηση κολλήσεων 6/12/ /12/2017 Σύνταξη ενημερωτικών παρουσιάσεων για την ομάδα και τον διαγωνισμό Δημιουργία σελίδων προώθησης και ανάπτυξη προωθητικού πλάνου 21/12/2017 Παραλαβή αισθητήρων και πλακετών 27/12/2017 Μελέτη προδιαγραφών αλεξίπτωτου, μελέτη της δευτερεύουσας αποστολής και επιστημονικών δημοσιεύσεων για τον Εγκέλαδο και τα προς ανίχνευση αέρια 4/1/2018 Ενασχόληση με τη δημιουργία κεραίας, δοκιμή του RF 13/1/2018 Σύνταξη της ανατροφοδοτούμενης αναφοράς προόδου (precdr) 20/1/2018 Επικοινωνία με παράγοντες και χορηγούς για τα υλικά κατασκευής του αλεξίπτωτου, κατασκευή σε 3D printer περιβλήματος CanSat 27/1/2018 Εγγραφή κώδικα και πρώτος έλεγχος επικοινωνίας 3/2/2018 Δοκιμή εξαρτημάτων, κωδικοποίηση αρχείων και επεξεργασία σε υπολογιστικά φύλλα, διαγραμματοποίηση μετρήσεων και παραμέτρων 10/2/2018 Δοκιμαστική τοποθέτηση εξαρτημάτων στο CanSat, 17/2/2018 Εγγραφή της αναφοράς προόδου 25/2/2018 Αποστολή της αναφοράς προόδου (CDR) 20

21 3.2. Απαιτούμενοι πόροι Κόστος Το κόστος των υλικών που ήδη έχουν συγκεντρωθεί για την υποστήριξη του project αναλύεται στον παρακάτω πίνακα: α/α Περιγραφή Ποσότητα Κόστος μονάδας Συνολικό Κόστος 1 Arduino NANO (compatitable) 1 5,00 5,00 Arduino UNO (compatitable) 1 8,00 8,00 2 NRF24L01 2 2,15 4,30 3 SparkFun microsd Transflash Breakout 2 4,80 9,60 4 SD card 2 7,00 14,00 5 Ublox NEO-6M GPS Flight Controller For 1 Arduino 17,50 17,50 6 BME280 - High Precision Barometric 1 Pressure & Humidity Sensor for Arduino (GY-BME ) 8,50 8,50 8 UMakers NYLON CARBON FIBER 1 9 Adafruit Micro Lipo - USB LiIon/LiPoly Charger 1 49,90 49,90 7,30 7,30 10 Polymer Lithium Ion Battery - 3.7v 750mAh 1 7,80 7,80 11 PCBs 5 1,40 7,00 13 Αναλώσιμα (υλικό συγκόλλησης, κόλλες, 1 καλώδια κ.α.) 20,00 20,00 14 GAS sensors (acetylene) 1 38,76 38,76 15 GAS sensors (MQ-2, MQ-9, MQ-135) 1 12,43 12,43 16 Buzzer 1 0,20 0,20 17 LEDs 5 0,10 0,50 18 Battery 9V 2 2,70 5,40 19 Battery clip 1 0,30 0,30 20 Αναλώσιμα κεραίας 1 4,60 4,60 21 Νήμα αλεξίπτωτου 50m 0,30 15,00 22 Ύφασμα Ripstop 2m 4,60 9,20 Σύνολο: 245,30 Ο προϋπολογισμός του project αναμένεται να επιβαρυνθεί με την αγορά επιπλέον υλικών που αφορούν στη μέτρηση διαφόρων τύπων αερίων, αν και βρίσκεται σε εξέλιξη συμφωνία με κατάλληλο προμηθευτή, για την χορηγία της ομάδας με υλικό και τεχνογνωσία επί του αντικειμένου της 2 ης αποστολής. Επιπλέον, το κόστος θα επιβαρυνθεί και με τα έξοδα δοκιμών, όπου και αναμένεται η καταστροφή μέρους των δειγμάτων που θα χρησιμοποιηθούν. 21

22 Εξωτερική υποστήριξη Από την πρώτη στιγμή που δημιουργήσαμε τις σελίδες μας στο Facebook και το instagram, υπήρχαν αρκετά άτομα που προθυμοποιήθηκαν να μας βοηθήσουν. Αρχικά η εταιρεία VSA automotive και πιο συγκεκριμένα ο κ. Γιάννης Αντασούρας, καθώς και η GTL Electronics μας έδωσαν πολύτιμες συμβουλές όσο αφορά στην κατασκευή. Ακόμα ο κ. Μιχάλης Παπαδόπουλος βοήθησε την ομάδα αγοράζοντας κάποια modules που χρησιμοποιήθηκαν επίσης στην κατασκευή. Περαιτέρω χορηγίες δεν βρέθηκαν Πλάνο δοκιμών Όπως όλοι γνωρίζουμε οι δοκιμές σε κάτι καινούριο είναι απαραίτητες διότι χωρίς αυτές είναι μικρό το ποσοστό επιτυχίας στο αντικείμενο που έχουμε κατασκευάσει. Αρχικά οι δοκιμές που έχουμε να κάνουμε είναι εξίσου πολλές όσο και σημαντικές. Θα χρειαστούν πολλά είδη δοκιμών. Μερικά από αυτά τα είδη είναι : Οι δοκιμές όλων των αισθητήρων αερίων και module σε breadboard. Αρχικά θα προγραμματίσουμε τον κάθε έναν αισθητήρα και το κάθε module ξεχωριστά, αργότερα θα αρχίσουμε να συνδυάζουμε μαζί τους αισθητήρες και τα module έως ότου καταφέρουμε να τα ενώσουμε όλα μαζί. Οι συγκεκριμένες δοκιμές έχουν υλοποιηθεί σε ποσοστό 20%. Οι δοκιμές της κεραίας επικεντρώνονται στην εξέταση της επιθυμητής συχνότητας λειτουργίας, στην απόσταση που μπορεί να εκπέμπει σήμα και στην επικοινωνία μεταξύ των RF της κεραίας και του δορυφόρου. Αυτό θα το υλοποιηθεί στέλνοντας μερικά από τα μέλη της ομάδας μαζί με τον δορυφόρο να διανύσουν μια απόσταση που θα ξεπερνάει τα 3km και τα υπόλοιπα μέλη θα βρίσκονται σε χώρο επεξεργασίας του project, ώστε να επιβλέπουν την ορθότητα των μετρήσεων που λαμβάνει η κεραία σε αυτή την απόσταση. Οι δοκιμές πτώσης του κελύφους του δορυφόρου από ψηλά κτήρια για να εξετάσουμε τόσο την ανθεκτικότητα των filament, τα οποία πρόκειται να χρησιμοποιήσουμε για το περίβλημα του CanSat μας. Ο δορυφόρος μας πρέπει να έχει εξαιρετική ανθεκτικότητα σε πτώσεις, χτυπήματα και ανώμαλες προσγειώσεις λόγω του αέρα. Θα πραγματοποιήσουμε τη συγκεκριμένη δοκιμή σε κτήρια τα οποία θα ξεπερνούν τα 4 με 5 μέτρα, με σκοπό να έχουμε την επιθυμητή ταχύτητα U = (6 8) m s που δύναται να αναπτύξει ο δορυφόρος μας - με τη χρήση αλεξίπτωτου - καθώς θα πέφτει από απόσταση του 1km από την επιφάνεια της Γης. Οι δοκιμές του αλεξίπτωτου έχουμε σκεφτεί δύο τρόπους, οι οποίοι είναι οι εξής : 1. Να απελευθερώσουμε τον δορυφόρο μαζί με το αλεξίπτωτο από ένα υψόμετρο περίπου 20 μέτρων με την βοήθεια κάποιας τηλεκατευθυνόμενης συσκευής. 2. Να χρησιμοποιήσουμε ένα μεγάλο μπαλόνι ίδιο με αυτό που χρησιμοποιεί η Ε.Μ.Υ. για να λαμβάνει ατμοσφαιρικές μετρήσεις στο οποίο θα προσαρμόσουμε τον δορυφόρο μαζί με το αλεξίπτωτο και ένα σκοινί το οποίο θα μας βοηθήσει να έχουμε τον έλεγχο του δορυφόρου καθώς θα βρίσκετε στον αέρα για να μην υπάρξουν τυχόν προβλήματα απώλειας του δορυφόρου. 22

23 4. ΠΛΑΝΟ ΠΡΟΩΘΗΣΗΣ Το πλάνο προώθησης της ιδέας μας για τον διαστημικό διαγωνισμό CanSat in Greece 2018 ήταν πολύπλευρο και αρκετά στοχευμένο. Αρχικά έγινε σε επίπεδο πολυμέσων τόσο σε διαφορετικές διαδικτυακές υπηρεσίες όσο και σε τηλεοπτικά και ραδιοφωνικά μέσα με σκοπό την άμεση απήχηση σε συγκεκριμένες κοινωνικές ομάδες, δηλαδή σε νέους που χρησιμοποιούν συχνά και για διαφορετικούς λόγους αυτές τις πλατφόρμες επικοινωνίας και διάχυσης πληροφορίας. Συγκεκριμένα οι ενέργειές μας για την προώθηση σε αυτό το επίπεδο είναι οι ακόλουθες: 1) Δημιουργήσαμε σελίδα στο μεγαλύτερο μέσο κοινωνικής δικτύωσης, facebook, με την ονομασία της ομάδας μας, Πήγασος CanSat 2018, με σκοπό τη γνωστοποίηση της προόδου και των δυσκολιών που αντιμετωπίζουμε κατά τη διάρκεια της κατασκευής και την ανατροφοδότηση με τους ανθρώπους που υποστηρίζουν την προσπάθειά μας, αλλά και με άλλους συμμετέχοντες στον διαγωνισμό. 2) Ομοίως δημιουργήσαμε αντίστοιχο λογαριασμό στο instagram, ένα μέσο κοινωνικής δικτύωσης, όπου με διαμοιρασμό φωτογραφιών και βίντεο της ομάδας αποσκοπούμε στην περαιτέρω προβολή των εμπειριών κατά το συγκεκριμένο εγχείρημα. 3) Επικοινωνήσαμε με έναν γνωστό Youtuber, τον Mikeius, ο οποίος παρακίνησε αρκετά μεγάλο κοινό ώστε να μας παροτρύνει να συνεχίσουμε την προσπάθειά μας σε αυτό το διαστημικό ταξίδι. Και στο επίπεδο των τηλεοπτικών και ραδιοφωνικών πολυμέσων οι προωθητικές μας ενέργειες είναι οι ακόλουθες: 1) Απευθυνθήκαμε στον τηλεοπτικό σταθμό ΣΚΑΪ, όπου εκκρεμεί η εκδήλωση συγκεκριμένου ενδιαφέροντος για κάποια οπτικοακουστική τοποθέτηση. 2) Ο ραδιοφωνικός σταθμός 104,9 εκδήλωσε ενδιαφέρον για μία ραδιοφωνική συνέντευξη, η οποία εκκρεμεί. Στο επίπεδο της προώθησης του διαγωνισμού CanSat in Greece 2018 αλλά και της συμμετοχής μας σε αυτόν πραγματοποιήσαμε τις εξής εκδηλώσεις: 1) Παρουσίαση του εγχειρήματος στα εκπαιδευτήρια Στέγκα σε παιδιά που φοιτούν σε τάξεις γυμνασίου. 2) Παρουσίαση σε παιδιά δημοτικού και γυμνασίου στο εργαστήριο ρομποτικής, ROBOTONIO, στον Κορυδαλλό. Επιπλέον, ετοιμάζουμε έντυπο ενημερωτικό υλικό με σκοπό να αποσταλεί στην δημαρχεία της περιοχής μας, στον τομέα της εκπαίδευσης. Καθώς επίσης εκκρεμούν παρουσιάσεις σε εκπαιδευτήρια, δημόσιου και ιδιωτικού χαρακτήρα. 23

24 5. ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ Πίνακας συγκεντρωτικός: α/α Υλικό Διαστάσεις (μxπ) Βάρος (g) Εικόνα 1 Arduino NANO 4,2mm 5 2 CJMCU-280E BME mm x 18.0mm x 3.0mm 1 3 NEO-6 u-blox 6 GPS Module 15.9 mm x 12.1mm x 2.2mm 1,6 4. Polymer Lithium-Ion Battery 3.7V/1600mAh 4,9mm 30 5 Micro SD Storage Board Module - SPI For Arduino (OEM) 21.59mm x 20.32mm nrf24l01 Single Chip 2.4GHz Transceiver 33.1mm x 15.0mm MiCS x 7 x 1.55 mm ppm Acetylene gas sensor module (2M004) 200mm x 200mm MQ-2 200mm x 200mm

25 TEMPERATURE HUMIDITY PRESSURE SENSOR ΕΠΙΛΕΧΘΗΚΕ: ΒΜΕ280 ΟΝΟΜΑ ΣΥΣΚΕΥΗΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ ΜΕΣΩ ΑΝΟΧΗ ΣΕ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΒΜΕ280 I2C / SPI <0 C- >60 C Επιλογή αισθητήρα σύμφωνα με: ΜΕΓΕΘΟΣ ΒΑΡΟΣ ΑΚΡΙΒΕΙΑ 19.0mm x 18.0mm x 3.0mm Δυνατότητα επικοινωνίας με SPI (θα χρησιμοποιηθεί στο CanSat) Μεγάλο εύρος ανοχής σε θερμοκρασία Μικρό μέγεθος, ελάχιστο βάρος Ικανοποιητική ακρίβεια Τάση λειτουργίας ίση με αυτή της μπαταρίας Πολύ μικρή κατανάλωση ΤΑΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ 1gr ±3% 3,6V Τύπος εύρεσης πίεσης: Τύπος εύρεσης απόλυτου υψόμετρου: Διάγραμμα λειτουργίας: 25

26 GPS ΕΠΙΛΕΧΘΗΚΕ: GPS NEO-6M ΟΝΟΜΑ ΣΥΣΚΕΥΗΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ ΜΕΣΩ ΑΝΟΧΗ ΣΕ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ GPS NEO-6M SPI -40 C, 85 C Επιλογή αισθητήρα σύμφωνα με: ΜΕΓΕΘΟΣ ΒΑΡΟΣ ΑΚΡΙΒΕΙΑ 15.9 mm x 12.1mm x 2.2mm ΤΑΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ 1,6gr -161 dbm 5V Δυνατότητα επικοινωνίας με SPI (θα χρησιμοποιηθεί στο CanSat) Ανοχή σε μεγάλο εύρος θερμοκρασιών Ιδανικό μέγεθος και βάρος Ικανοποιητική ακρίβεια Τάση λειτουργίας ίση με αυτή του ARDUINO Αποδεκτή κατανάλωση Διάγραμμα λειτουργίας: 26

27 ΕΠΙΛΕΧΘΗΚΕ: BOB ΟΝΟΜΑ ΣΥΣΚΕΥΗΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ ΜΕΣΩ ΑΝΟΧΗ ΣΕ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ BOB SPI -10 C, 50 C Επιλογή αισθητήρα σύμφωνα με: ΜΕΓΕΘΟΣ ΒΑΡΟΣ ΑΚΡΙΒΕΙΑ 21.59mm x 20.32mm ΤΑΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ 1,6gr - 5V Eπικοινωνία με SPI Ανοχή σε μεγάλο εύρος θερμοκρασιών Ικανοποιητικό μέγεθος Ιδανικό βάρος Τάση λειτουργίας ίση με αυτή του ARDUINO Ιδανική κατανάλωση Διάγραμμα λειτουργίας: 27

28 RF ΕΠΙΛΕΧΘΗΚΕ: nrf24 ΟΝΟΜΑ ΣΥΣΚΕΥΗΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ ΜΕΣΩ ΑΝΟΧΗ ΣΕ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ nrf24 SPI -40 C, 85 C Επιλογή αισθητήρα σύμφωνα με: ΜΕΓΕΘΟΣ ΒΑΡΟΣ ΑΚΡΙΒΕΙΑ 33.1mm x 15.0mm ΤΑΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ 0.85gr - 3.3V-5V Επικοινωνία με SPI Ανοχή σε μεγάλο εύρος θερμοκρασιών Ικανοποιητικό μέγεθος Ιδανικό βάρος Τάση λειτουργίας ίση με αυτή του ARDUINO Ιδανική κατανάλωση Διάγραμμα λειτουργίας: 28

29 GAS SENSORS ΕΠΙΛΕΧΘΗΚΕ: MQ-9 ΟΝΟΜΑ ΣΥΣΚΕΥΗΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ ΜΕΣΩ ΑΝΟΧΗ ΣΕ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ MQ-9 ANALOG -40 C, 85 C Επιλογή αισθητήρα σύμφωνα με: ΜΕΓΕΘΟΣ ΒΑΡΟΣ ΑΚΡΙΒΕΙΑ 200mm x 200mm ΤΑΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ 3.0gr ±3% 5V Επικοινωνία με SPI Ανοχή σε μεγάλο εύρος θερμοκρασιών Ικανοποιητικό μέγεθος Αποδεκτό βάρος Τάση λειτουργίας ίση με αυτή του ARDUINO Ιδανική κατανάλωση Διάγραμμα λειτουργίας: 29

30 ΕΠΙΛΕΧΘΗΚΕ: MQ-135 ΟΝΟΜΑ ΣΥΣΚΕΥΗΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ ΜΕΣΩ ΑΝΟΧΗ ΣΕ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ MQ-135 ANALOG -40 C, 85 C Επιλογή αισθητήρα σύμφωνα με: ΜΕΓΕΘΟΣ ΒΑΡΟΣ ΑΚΡΙΒΕΙΑ 200mm x 200mm ΤΑΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ 3.0gr ±3% 5V Επικοινωνία με SPI Ανοχή σε μεγάλο εύρος θερμοκρασιών Ικανοποιητικό μέγεθος Αποδεκτό βάρος Τάση λειτουργίας ίση με αυτή του ARDUINO Ιδανική κατανάλωση Διάγραμμα λειτουργίας: 30

31 ΕΠΙΛΕΧΘΗΚΕ: 2m004 ΟΝΟΜΑ ΣΥΣΚΕΥΗΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ ΜΕΣΩ ΑΝΟΧΗ ΣΕ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ 2m004 ANALOG -40 C, 85 C Επιλογή αισθητήρα σύμφωνα με: ΜΕΓΕΘΟΣ ΒΑΡΟΣ ΑΚΡΙΒΕΙΑ 200mm x 200mm ΤΑΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ 10.0gr ±3% 5V Επικοινωνία με SPI Ανοχή σε μεγάλο εύρος θερμοκρασιών Ικανοποιητικό μέγεθος Μέτριο βάρος Τάση λειτουργίας ίση με αυτή του ARDUINO Ιδανική κατανάλωση Διάγραμμα λειτουργίας: 31

32 Χαρακτηριστικά Ύψος του CanSat (mm) Μάζα του CanSat (g) Διάμετρος του CanSat (mm) Μήκος του συστήματος ανάκτησης (mm) Προγραμματισμένος χρόνος πτήσης (s) Υπολογισμένη ταχύτητα καθόδου (m/s) Χρησιμοποιούμενη Ραδιοσυχνότητα (hz) Ενεργειακή κατανάλωση (wh) Συνολικό κόστος ( ) Μέτρηση (μονάδα) 115mm 340g 66mm N/A 120sec 10m/sec 2.4GHz N/A N/A Εκ μέρους της ομάδας επιβεβαιώνω ότι το CanSat μας πληροί όλες τις προδιαγραφές οι οποίες θεσπίστηκαν για τον διαγωνισμό CanSat in Greece 2018 στις επίσημες Οδηγίες Συμμετοχής. Υπογραφή, τόπος, ημερομηνία 32