هذا العام ، شاركنا في بطولة إطلاق مسبار الطقس CanSat ووضعنا هدفًا طموحًا: تحويل المسبار إلى طائرة بدون طيار كاملة ، مع مراعاة قواعد المسابقةهذا المنشور يشمل:
1) وصف الجهاز2) الغرض من إنشائه3) عملية التجميع4) اختبارات الطيران5) الإطلاق النهائيوصف
الجهاز عبارة عن طائرة رباعية مع وضعين: في السلبي ، يأخذ شكل أسطوانة ، يتم وضعها في جسم الصاروخ ، في الأشعة النشطة يتم فتحها ، يتم تشغيل المحركات ، تبدأ المهمة الرئيسية ، والتي تتكون من جمع البيانات عن حالة سطح الأرض والجو ، رحلة ذاتية وفقًا ضبط النقاط (مع القدرة على اعتراض التحكم التجريبي) والعودة إلى القاعدة.
حالة مطويةمميزات:
وقت الرحلة: 6-12 دقيقةنطاق الطيران الأفقي: 4 كمنطاق الطيران العمودي: 2 كموقت الانتقال في الوضع النشط: 3 ثوانالوزن: 600 جمأجهزة الاستشعار المثبتة: البارومتر ، التسارع ، الجيروسكوب ، مقياس المغناطيسية ، نظام تحديد المواقع ، كاميرا الأشعة تحت الحمراءتم إنشاء المشروع للمشاركة في الدوري الرئيسي لبطولة CanSat الذي تقام عليه SINP MSU.ما هو كانسات, . («»), , .
— , 1-4 , , . .
, , . , , . .
3 :
— 0.5 , 350 , , , , ATmega 128, RXQ2 (433 ). 500.
— , . : 200, . 1 .
— (30 ) .
كان لدى فريقي خبرة في المشاركة في البطولة: في العام الماضي كنا في الدوري العادي. بدلاً من المصمم الجاهز ، تقرر أن تصنع بنفسك ، مع الحفاظ على المكونات الرئيسية من المجموعة الأساسية ، بحيث لا تنتهك القواعد بالفعل ، لكننا أبلغنا المنظمين. تمكنا من تقليل حجم اللوحة بمقدار 3 مرات بسبب استخدام الطباعة على الوجهين ، لذا من الناحية النظرية سنكون قادرين على المشاركة في البطولة الأمريكية ، ولكن بسبب الإنتاج المنزلي ، عملت اللوحة مع بعض الانقطاعات ، والتي لم تسمح لنا بالبدء في إطلاق صاروخ.
لوحة الدوائر الرئيسيةكانت مهمتنا الإضافية هي تصوير الأرض في نطاق الأشعة تحت الحمراء باستخدام كاميرا 16 × 4 بكسل والنطاق المرئي مع مزيد من التراكب. كما أظهرت الممارسة ، كان المشروع عديم الفائدة بطريقة أو بأخرى ، حيث كان المسبار يتمايل باستمرار بسبب سقوط المظلة ، كان هناك نقص في سرعة الفتحة وسرعة التصوير ، لذلك كانت جميع مقاطع الفيديو ضبابية.مثال على مثل هذا الفيديو
( 0:35)
. 2-
مزيد من التفاصيل حول كيفية كسرنا جميعًا1) - , .
2) , - , . , .
3) 18 / .
4) , , .
, 4 , .
ومن الجدير بالذكر أيضًا الفريق الأقدم ، الذي شارك في بطولة سابقة. في العام الماضي شاركوا في الدوري الرئيسي. السمة الرئيسية هي استخدام المكره بدلاً من المظلة ، ولكن بسبب عدم توفر رمز البرنامج واللوحة المؤقتة ، لم يتمكنوا أيضًا من الأداء.
مسبار المكرهقصتهم
, , . , GPS GSM .
. , .
, , .
هذا العام تقرر دمج الفريق. ونتيجة لذلك ، قرر فريقي تطوير فكرة الانحدار الخاضع للسيطرة ، أي إنشاء طائرة رباعية تناسب الصاروخ.عملية الخلق
النموذج الأوليهو أول نموذج قدمناه قبل أسبوع من الدورة الشتوية لإقناع هيئة المحلفين بواقع هذا المشروع. الإطار مصنوع من الألمنيوم ، العوارض أيضًا. بصفتي متحكمًا في الطيران ، استخدمت MultiWii ، لذلك يمكن لهذا النموذج الأولي فقط فتح الأشعة عند أمر المشغل ، والتحليق في الوضع اليدوي.
أعربت هيئة المحلفين عن تقديرها للمشروع ، واحتلنا المركز الأول ، والآن يمكننا البدء في التجميع. بالمناسبة ، قبل العرض التقديمي مباشرة أثناء الرحلة التجريبية ، احترق محركنا ، وقمنا بتغييره إلى محرك احتياطي. أثناء العرض ، احترق المحرك مرة أخرى. كلاهما متصل بنفس وحدة التحكم في السرعة ، ولم نعد نستخدمها بعد الآن.لسوء الحظ ، اختفى مصدر التمويل ، وبدا أقرب إلى اجتياز الامتحان ، وهنا لم أستطع المشاركة. ونتيجة لذلك ، بعد اجتياز الاختبارات ، طلبنا على وجه السرعة الأجزاء الضرورية عن طريق التسليم السريع ، وتسلحنا بأنابيب الكربون وخيوط Kevlar والإيبوكسي ، وبدأنا في تجميع الإطار والعوارض. على مدار الأسبوعين الماضيين ، لم تترك لي فكرة أنه لم يكن لدينا الوقت ، ولكن تم شراء تذاكر القطار ، ولم يكن هناك عودة.
تصحيح النسخة النهائيةلم يكن علينا التحدث عن اختبارات الطيران الجادة ، وكان لدينا نموذج عمل واحد فقط ، وفقدانها يعني الفشل.كان الإطلاق الأول داخل المبنى ، وكان ناجحًا ، وكان الإطلاق الثاني في الشارع في الوضع اليدوي ناجحًا ، وكان الإطلاق الثالث في وضع الانتظار GPS قاتلًا تقريبًا. بسبب مقياس مغناطيسي تم ضبطه بشكل غير صحيح ، توقف المسبار عن طاعة الأوامر وتوجه نحو أقرب بحيرة ، حيث أوقفها جدار النزل. لقد فقدنا شعاعين و 2 مروحة ، نجا الإطار. كان لدينا عوارض احتياطية ، لذلك تم استعادة الأداء في غضون ساعتين. بعد إعداد طويل لمقياس المغناطيسية ، كانت هناك محاولة أخرى - تم الإطلاق بنجاح.بقي للتحقق من العودة إلى القاعدة. كان هذا اليوم عند تخرجي فقط ، ولكن لم يكن هناك شيء نفعله ، ذهبنا إلى الميدان ، وحاولنا العودة إلى المنزل - بنجاح. لم يكن هناك حد للفرح ، في اليوم التالي ذهبنا إلى موسكو للإطلاق ، ولكن رمز الكشف التلقائي لم يكن مكتوبًا بعد ، ويبدو أننا كررنا خطأ العام الماضي.اختبار العودة إلى القاعدةسأخبرك المزيد عن نظام الكشف التلقائي.يتكون من محرك سيرفو وحبل وأشرطة مطاطية ولوحة تحكم وكاشف ضوئي.
المسبار مغمور في صاروخ ، إنه مظلم هناك ، بمساعدة كاشف ضوئي MK يتم إصلاحه ، ينتقل النظام إلى وضع الاستعداد. يبدأ الصاروخ ، والانفصال ، ويزداد تدفق الضوء ، وتحرر المؤازرة الحبل الذي يحمل الأشعة (حالتها الطبيعية بسبب فتح الأربطة المطاطية) ، والأشعة مفتوحة ، بعد 3 ثوانٍ يمنح اللوحة الوصول إلى متحكم الطيران على متن الطائرة إلى وحدات التحكم في السرعة ، تبدأ الرحلة إلى النقطة الأولى ، مزيد من رحلة العودة إلى الوطن.تتحكم لوحة إدارة الكشف أيضًا في كاميرا الأشعة تحت الحمراء. بعد نقل معالجة البيانات الخام من المستشعر إلى الكمبيوتر ، زاد التردد من 18 إطارًا في الثانية إلى 30 إطارًا في الثانية (يتم تسجيل البيانات على microSD). كان علينا العمل بجد للتحكم في المحركات: لا يمكنك فقط قطع الاتصال بين MK ووحدات التحكم في السرعة أولاً ، ثم استعادة - لن تبدأ. تحتاج أولاً إلى إعطاء إشارة للتهيئة ومن ثم فقط منح حق الوصول إلى رحلة MK. لذلك ، كان عليّ إنشاء مخطط مع القدرة على الوصول إلى المنظمين من كل من ميكرون الرحلة والمدير.ننتقل بسلاسة إلى المرحلة النهائية -تطلق
ويبدو أنه في الليلة التي سبقت الإطلاق ، كل شيء جاهز ، حتى أننا اختبرنا الرحلة بنقاط ، لقد حلقت بالفعل ، ولكن لم يفكر أحد في إجراء محاكاة كاملة. ونتيجة لذلك ، كشفت الحافلة التي قادتنا إلى حقل الإطلاق أن الرمز لم يكن يعمل بشكل صحيح ؛ دعوت أحد الأصدقاء للتعليق على الدورة الرئيسية التي يبدأ فيها عمل جميع الأنظمة الإضافية في تحديد جذر المشكلة. لقد حاولنا إصلاح الخطأ طوال الوقت المتبقي قبل الإطلاق ، وطلبنا من المنظمين السماح لنا بالبقاء. في النهاية ، تم حل المشكلة ، ولكن ، كما اتضح ، قام صديقي بدلاً من التعليق على الدورة بتعيين عودة "تصحيح" ، والتي لم يكلف أحد عناء إزالتها.لم يتمكن الصاروخ ، كما حدث ، من رفع المسبار بالكيلومتر المعلن ، على بعد 500 متر فقط في اليوم التالي ، لذلك قررنا إطلاقه على السداسي. لمحاكاة موقع المسبار في صاروخ ، قمنا بوضع غطاء على الكاشف الضوئي ، وتم ربط نهايته الأخرى بسداسي أسطوانات.وهكذا يرتفع السداسي مع تحريكنا المتمايل ، ويتحول ببطء إلى بقعة لا يمكن تمييزها ؛ تم إطلاق المسبار بواسطة FPV لكل كيلومتر ، ولكن بسبب الدقة المنخفضة لم يكن من الواضح ما إذا كان الكشف قد حدث ، حتى قال أحدهم إنه لم يفتح وسقط بالحجر (في البداية كان عليه أن يطير في نقاط معينة ، ثم عاد إلى مكان البدء ، ولكن حتى بعد 5 دقائق من الانتظار لم يره أحد). بالطبع ، شعرنا بالضيق وذهبنا للبحث عن رفاته في الميدان ، ولكن ، بالنظر إلى أحدث بيانات القياس عن بعد ، لاحظنا أنه على الرغم من اختفاء الاتصال بالمسبار ، تشير الإحداثيات الأخيرة إلى حقل مجاور من الجزر الأبيض البقر. دعنا نذهب على طول الإحداثيات. على طول الطريق ، قال فريق آخر إنها رآه يجلس في الأدغال. بدأت عمليات البحث. كما اتضح ، من الصعب للغاية العثور على مسبار صغير في العشب حتى مع معرفة إحداثياته.في النهاية ، قررت تشغيل المحركات لزراعة بطارية يفترض تفريغها ، ثم اضطررت إلى تنظيف الفولتميتر المدمج. نجحت الخطة ، وجدناها آمنة وسليمة ، حتى المراوح لم تتألم ، بفضل الأشعة الطويلة.
عاد البهجة إلى المنزل لمعالجة البيانات ، أو بالأحرى غيابها ، بفضل عودة "التصحيح".صحيح ، كان لدينا بيانات من مراقب الطيران ، وقمنا بتحليلها. حصلت على مسار ، رسم بياني للارتفاعات وأخطاء النظام.
السهم الأزرق - لحظة تشغيل المحركات ؛ السهم الأخضر - لحظة إدراج طريقة العودة إلى المنزل ،كما تلقينا أيضًا رقمًا قياسيًا من السداسي.والنتيجة أنه نجح في فصله ، وإطلاق الأشعة ، وتشغيل المحركات ، وتمكن من الخروج من وضع مقلوب وطار إلى أقرب نقطة.
ثم كان هناك فقدان في الاتصال مع المحطة الأساسية ، هذه هي اللحظة التي لم تأخذها بعين الاعتبار. في الإعدادات الافتراضية ، تم توجيهه لمقاطعة الرحلة بالنقاط والعودة إلى المنزل ، لذلك توقف عن الهبوط واستعد للقاعدة ، ولكن هناك ، قمنا بتشغيل المحركات بسرعة كبيرة ، قبل أن يكون لدينا الوقت "لتسخين" نظام تحديد المواقع العالمي ، لذلك لم يتذكر تلك الإحداثيات تمامًا ، لم أقم بتسجيل نقطة المنزل بشكل صحيح (على الرغم من أن سبب وجوده على خط مستقيم على طول مساره هو سؤال). ثم قام بهبوط سلس في الوضع التلقائي وأوقف تشغيل المحركات.
بعد الكثير من الأخطاء ، لم نكن نأمل في الحصول على المركز الأول ، ولكن يبدو أن هيئة المحلفين تقدر هذه الفكرة. لذا فزنا ببطولة CanSat الرابعة في روسيا.ملاحظة
لم أجد مطلقًا مشروعًا واحدًا للعمل على الهبوط المتحكم فيه لمسبار CanSat ، ربما نكون الأول ، وهذا أمر غريب ، لأن كل شيء كان بسيطًا نسبيًا.المراجع:
هنا يمكنك أن تقرأ عن قناة كانسات العام الماضي ،الموقع الرسمي ، إذا كنت ترغب في المشاركة ،موقع البرامج الثابتة الذي استخدمناه لرحلة مستقلةخاتمة?
- , , . , .
?
, , , .
?
300$ 500$, . , , , . , .
GPS ?
( ).