كيفية بناء قمر صناعي: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

هل تساءلت يومًا ما الذي ستحتاجه لبناء قمر صناعي؟ تابع القراءة لترى مدى إمكانية ذلك بفضل تقنية اليوم منخفضة التكلفة ولكنها قوية جدًا.

بدأ كل شيء لأن جدتي تمزح دائمًا قائلة إنني ذكي جدًا لدرجة أنني أستطيع بناء قمر صناعي. لذلك قررت الآن أن أضع نفسي في مواجهة التحدي لبناء قمر صناعي.

هناك الكثير من الطرق لتصميم واحدة ، وأنا أعتبرها أساسية للغاية ورخيصة لأنني صنعتها للتو مع أشياء في جميع أنحاء المنزل. للأسف ، قد لا يصل إلى الفضاء أبدًا ولكنه يصنع زخرفة رائعة بالإضافة إلى محور للمراقبة الداخلية أو الخارجية نظرًا للجهد السهل الذي يتطلبه إضافة أي مستشعر إلى القمر الصناعي ومشاهدة النتائج مباشرة على موقع ويب.

*********** ملاحظة: ما زلت أعمل على تطوير وتصميم وبناء أنظمة معينة على القمر الصناعي مثل الألواح الشمسية والقياس عن بعد بالراديو. **********

اللوازم

هذه هي الأشياء التي اعتدت صنعها لي:

- علبة مصدر الطاقة (من كمبيوتر قديم)

- كاميرا واي فاي FPV (من طائرة بدون طيار مكسورة) مع بطارية 3.7 فولت 500 مللي أمبير في الساعة

- ESP32 w / OLED و WiFi

- اردوينو نانو

- شاحن بطارية محمول 5 فولت (لي هو 10000 مللي أمبير في الساعة مع منفذي USB)

- لوحة شمسية قادرة على تشغيل ESP و Nano أو شحن حزمة البطارية (لقد صنعت 5 خلايا 1 فولت محلية الصنع باستخدام هذا Instructable الرائع بواسطة Pure Carbon

- مصباح LED (تركت مؤشر LED الخاص بمؤشر الطاقة حيث كان أثناء التدمير في PSU)

- مقاومات 2x 10 كيلو

- عدد 2 من أسلاك الطاقة لـ ESP و Arduino

- 2x مقاومات تعتمد على الضوء

- 2x مضاعفات (لكاميرا FPV واللوحة الشمسية)

- مبلغ لا بأس به من الأسلاك

- هوائي التلفزيون القديم

اختياري:

- راديو هواة محمول (لإرسال إشارة القياس عن بعد)

- اردوينو نانو (للتعامل مع القياس عن بعد وحسابه)

- هوائي أفضل للراديو

وإليك الأدوات التي استخدمتها:

- جهاز كمبيوتر لبرمجة ESP و Nanos

- اردوينو IDE

- مسدس الغراء الساخن

- اللوح غير الملحوم وأسلاك العبور

- تطبيق لمشاهدة كاميرا FPV

- مفكات ، كماشة وأدوات صغيرة أخرى

الخطوة 1: القضية

توقف مصدر الطاقة الخاص بجهاز الكمبيوتر الخاص بنا منذ فترة ، ولذلك فتحته لهذا المشروع ، وأزلت كل شيء باستثناء مصباح LED الأخضر الصغير الذي أضاء لإظهار أن PSU كانت تعمل. لقد كان أيضًا شديد التراب والإجمال ، لذا قمت بتلميعه بقطعة قماش. نظرًا لأن العلبة معدنية ويمكن أن تسبب شورتًا داخليًا مع المكونات ، فقد عزلت الداخل بغطاء بلاستيكي لاصق وألواح رغوية رفيعة.

لذلك دعا تصميمي إلى الفتحات الموجودة في العلبة على الأقل ولا ينبغي أن تكون قريبة من بعضها البعض ، لذلك ذهبت للتو مع الثقوب الموجودة بالفعل في العلبة حيث دخل قابس التيار المتردد وخرجت جميع أسلاك الكمبيوتر العديدة.

الخطوة 2: (اختياري) بيانات القياس عن بعد راديو Amatuer

يحتاج القمر الصناعي الحقيقي الذي ينتقل إلى الفضاء إلى نوع من إشارة التحكم في القياس عن بُعد لعرض العديد من العناصر الحيوية وللتحكم في القمر الصناعي. يتكون هذا النظام عادةً من معالج القياس عن بُعد (يولد البيانات التي يجب إرسالها إلى الأرض) ، وجهاز إرسال / مستقبل (يرسل البيانات إلى الأرض من خلال إشارة لاسلكية ويستقبل إشارات التحكم الواردة) ، وهوائي (مصنوع للتردد من الإشارات) ومحطة أرضية لمراقبة القياس عن بعد.

اخترت لصق الراديو المحمول باليد بالداخل واستخدام هوائي تلفزيون قديم مُثبت بالخارج بغراء ساخن لإرسال إشارات من Arduino Nano الذي يحصل على البيانات التسلسلية من ESP ويتصل بمنفذ الميكروفون على الراديو. يحتوي الهوائي على سلكين يتصلان بـ GND ومحطات الإشارة على مقبس راديو الأجهزة المحمولة باليد. ما زلت أكتب رمز Arduino Nano في الوقت الحالي ولكن سيتم تشغيله من محطة 5V على Nano التي تتحكم في اللوحة الشمسية.

الخطوة 3: نظام كاميرا FPV

عندما ترسل شيئًا كهذا إلى الفضاء ، فأنت تريد إلقاء نظرة ليس فقط على منظر عين الطائر ولكن على عرض القمر الصناعي الخاص بك. لقد استخدمت كاميرا من طائرة بدون طيار مكسورة وقمت بتسجيل الكاميرا على بطارية الطائرة بدون طيار ولصقها جميعًا معًا على المؤازرة لتدويرها. تصنع الكاميرا شبكة wifi الخاصة بها وباستخدام تطبيق على هاتفي ، فإنها تتصل بالكاميرا لتظهر لي فيديو مباشرًا بدقة 1080 بكسل. يتم تثبيته على أجهزة يتم التحكم فيها بواسطة خادم الويب الخاص بالقمر الصناعي. تحتوي المؤازرة على ثلاثة أسلاك: + 5 فولت ، أرضي ، وخط التحكم الذي أضعه في دبوس 21 من ESP.

الخطوة 4: نظام طيران القمر الصناعي

ربما يكون هذا هو الجزء الأكثر أهمية في القمر الصناعي إلى جانب مصدر طاقة موثوق. لقد استخدمت ESP32 لإنشاء خادم ويب يجمع البيانات ويضعها على صفحة الويب لتراها. كما أنه يتحكم في تحريك مؤازرة الكاميرا. يتصل PSU LED بالطرف 25. يعمل المؤازر لـ FPV CAM على الطرف 21 و 5v المعتاد و GND. لكي يتم تجميعها ، تحتاج إلى مكتبة GITHUB هذه لـ ESP. لقد أدرجته أيضًا في هذا الدليل. لإعداد Controller Sketch ، تحتاج إلى إدخال معلومات wifi الخاصة بك وما هو دبوس LED الخاص بك والمكان الذي تتواجد فيه وإذا اخترت أن يكون لديك كاميرا على متن الطائرة. الآن ، يمكنك حرفياً إضافة أي نوع من أجهزة الاستشعار التي تريدها إلى الرسم وتوصيله بالقمر الصناعي لقياس أي شيء تقريبًا. بعد تشغيل ESP بالرسم عليه ، سيُظهر لك (باستخدام OLED فقط) ما هي شبكة wifi التي تحاول الاتصال بها ثم ستدرج عنوان IP الخاص بها. اكتب رقم IP هذا في متصفحك وسيأخذك إلى صفحة ويب الأقمار الصناعية. فيما يلي رسم تخطيطي لوحدة التحكم في الطيران للتحميل إلى برنامج ESP:

الخطوة 5: شبكة الطاقة ومعدات الطاقة الشمسية

أخيرًا ، نظام الطاقة الخاص بالقمر الصناعي. وهي تتألف من حزمة بطارية بقوة 10.000 مللي أمبير في الساعة 5 فولت تحتوي على منفذي USB ومنفذ micro-USB لشحنها. يتصل بمنفذي الإخراج سلكان: كبل micro-USB لـ ESP32 وكابل USB صغير لـ Arduino Nano. عندما أكمل الألواح الشمسية ، سيكون هناك 5 خلايا مرتبة في مربع ، 1 فولت لكل منها على التوالي لتساوي 5 فولت بشكل عام. سيتم توصيلها بمنفذ micro-USB يتم توصيله بمقبس الشحن الموجود بالبطارية لشحنه. لكي تكون الألواح الشمسية مفيدة ، يجب أن تواجه الشمس. لقد استخدمت هذا المثال المثالي لكيفية تأجيج تصميم التتبع. لذلك أقوم بتركيبها على مؤازرة متصلة بالحالة التي ستدور وتوجه اللوحة نحو الشمس. يتم التحكم في هذه المؤازرة بواسطة Nano ومتصلة بطرفها D3 أو 3 بالإضافة إلى 5v و GND. تُظهر المخططات الباقي باستثناء أنني استخدمت الدبابيس A6 و A7 لـ LDR لأن A0 و A1 أعطاني أرقامًا غريبة. بمجرد أن تعمل ، هذه الميزة رائعة جدًا للعبث بها.

الخطوة 6: TA-DA

بمجرد تجميع كل ذلك معًا ، ضع عنوان IP في متصفح ويجب أن يقوم بتحميل شاشة مشابهة جدًا لهذه الشاشة. ربّت على ظهرك لأن لديك الآن قمر صناعي خاص بك !! تحقق مرة أخرى كثيرًا حيث سأقوم بتحديثه لمطابقة المراجعات مع القمر الصناعي الخاص بي.