วิธีสร้างดาวเทียม: 6 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าคุณจะต้องสร้างดาวเทียมอะไร? อ่านต่อไปเพื่อดูว่าเป็นไปได้อย่างไรด้วยเทคโนโลยีต้นทุนต่ำแต่ทรงพลังในปัจจุบัน

ทั้งหมดเริ่มต้นเพราะคุณยายของฉันมักจะพูดติดตลกว่าฉันฉลาดมากจนสามารถสร้างดาวเทียมได้ ตอนนี้ฉันตัดสินใจที่จะท้าทายตัวเองเพื่อสร้างดาวเทียม

มีวิธีการออกแบบมากมาย และฉันคิดว่าของฉันพื้นฐานและราคาถูกมากเพราะฉันเพิ่งสร้างมันขึ้นมาจากของใช้ในบ้าน น่าเศร้าที่มันอาจเข้าถึงพื้นที่ไม่ได้ แต่มันทำให้การตกแต่งที่ยอดเยี่ยมรวมถึงศูนย์กลางสำหรับการตรวจสอบในร่มหรือกลางแจ้งเนื่องจากความพยายามที่ง่ายในการเพิ่มเซ็นเซอร์ใด ๆ ให้กับดาวเทียมและดูผลลัพธ์สดบนเว็บไซต์

***********หมายเหตุ: ฉันยังคงพัฒนา ออกแบบ และสร้างระบบบางอย่างบนดาวเทียม เช่น แผงโซลาร์เซลล์และการวัดทางไกลด้วยคลื่นวิทยุ**********

เสบียง

นี่คือสิ่งที่ฉันเคยทำของฉัน:

- Power Supply Case (จากคอมพิวเตอร์เครื่องเก่า)

- กล้อง FPV WiFi (จากโดรนที่พัง) พร้อมแบตเตอรี่ 3.7v 500mAh

- ESP32 พร้อม OLED และ WiFi

- Arduino นาโน

- เครื่องชาร์จแบตเตอรี่แบบพกพา 5v (ของฉันคือ 10,000mAh พร้อมพอร์ต USB 2 พอร์ต)

- แผงโซลาร์เซลล์ที่สามารถจ่ายไฟให้กับ ESP และ Nano หรือชาร์จก้อนแบตเตอรี่ของคุณ (ฉันสร้างเซลล์ 1v แบบโฮมเมด 5 เซลล์โดยใช้คำแนะนำที่ยอดเยี่ยมนี้โดย Pure Carbon

- ไฟ LED (ฉันทิ้งไฟ LED แสดงสถานะพลังงานไว้ตรงที่ในขณะที่ฉันถอดปลั๊ก PSU)

- ตัวต้านทาน 2x 10k

- สายไฟ 2x สำหรับ ESP และ Arduino

- 2x ตัวต้านทานแบบพึ่งพาแสง

- 2x เซอร์โว (สำหรับกล้อง FPV และแผงโซลาร์เซลล์)

- จำนวนพอใช้ของ Wire

- เสาอากาศทีวีเก่า

ไม่จำเป็น:

- วิทยุสมัครเล่นแบบใช้มือถือ (เพื่อส่งสัญญาณ telemetry)

- Arduino Nano (เพื่อจัดการและคำนวณ telemetry)

- เสาอากาศที่ดีกว่าสำหรับวิทยุ

และนี่คือเครื่องมือที่ฉันใช้:

- คอมพิวเตอร์สำหรับการเขียนโปรแกรม ESP และ Nanos

- Arduino IDE

- ปืนกาวร้อน

- เขียงหั่นขนมและสายจัมเปอร์ไร้บัดกรี

- แอพสำหรับดูกล้อง FPV

- ไขควง คีม และเครื่องมือขนาดเล็กอื่นๆ

ขั้นตอนที่ 1: คดี

พาวเวอร์ซัพพลายของคอมพิวเตอร์ของเราเสียไปชั่วขณะหนึ่ง ดังนั้นสำหรับโปรเจ็กต์นี้ ฉันเปิดมันขึ้นมาและนำทุกอย่างออกมา ยกเว้นไฟ LED สีเขียวเล็กๆ ที่สว่างขึ้นเพื่อแสดงว่า PSU กำลังทำงาน มันยังเต็มไปด้วยฝุ่นและสกปรกมาก ฉันเลยเอาเศษผ้าเช็ดหน้ามัน เนื่องจากตัวเรือนเป็นโลหะและอาจทำให้ชิ้นส่วนด้านในสั้นได้ ฉันจึงหุ้มฉนวนด้านในด้วยพลาสติกปิดสนิทและแผ่นโฟมบางๆ

ดังนั้นการออกแบบของฉันจึงเรียกร้องให้มีช่องเปิดอย่างน้อยในเคสและไม่ควรอยู่ใกล้กัน ดังนั้นฉันจึงไปเจาะรูบนเคสที่เสียบปลั๊ก AC และสายคอมพิวเตอร์จำนวนมากออกมา

ขั้นตอนที่ 2: (ไม่บังคับ) Amatuer Radio Telemetry Data

ดาวเทียมจริงที่ออกสู่อวกาศจะต้องมีสัญญาณควบคุมการส่งข้อมูลทางไกลสำหรับการดูสัญญาณชีพจำนวนมากและเพื่อควบคุมวันเสาร์ ระบบนี้มักจะประกอบด้วยตัวจัดการ telemetry (สร้างข้อมูลที่จำเป็นต้องส่งไปยังโลก) ตัวส่ง/ตัวรับ (ส่งข้อมูลไปยังโลกผ่านสัญญาณวิทยุและรับสัญญาณควบคุมที่เข้ามา) เสาอากาศ (สร้างขึ้นสำหรับความถี่ ของสัญญาณ) และสถานีภาคพื้นดินสำหรับตรวจสอบการส่งข้อมูลทางไกล

ฉันเลือกที่จะติดวิทยุมือถือไว้ข้างในและใช้เสาอากาศทีวีเก่าติดด้านนอกด้วยกาวร้อนเพื่อส่งสัญญาณจาก Arduino Nano ที่ได้รับข้อมูลอนุกรมจาก ESP และเชื่อมต่อกับพอร์ตไมโครโฟนบนวิทยุ เสาอากาศมีสายสองเส้นที่เชื่อมต่อกับ GND และขั้วสัญญาณบนเต้ารับวิทยุแบบใช้มือถือ ฉันยังคงเขียนโค้ดสำหรับ Arduino Nano อยู่ในขณะนี้ แต่จะใช้พลังงานจากเทอร์มินัล 5V บน Nano ที่ควบคุมแผงโซลาร์เซลล์

ขั้นตอนที่ 3: ระบบกล้อง FPV

เมื่อคุณส่งสิ่งนี้ไปยังอวกาศ คุณจะต้องการดูไม่ใช่แค่มุมมองจากมุมสูง แต่รวมถึงมุมมองของดาวเทียมด้วย ฉันใช้กล้องจากโดรนที่พังแล้วติดกล้องเข้ากับแบตเตอรีโดรนและติดกาวทั้งหมดเข้าด้วยกันบนเซอร์โวเพื่อหมุนไปรอบๆ กล้องสร้าง wifi ของตัวเองและใช้แอพบนโทรศัพท์ของฉัน มันเชื่อมต่อกับกล้องเพื่อแสดงวิดีโอสด 1080p ให้ฉันดู มันถูกติดตั้งบนเซอร์โวที่ควบคุมโดยเว็บเซิร์ฟเวอร์ของดาวเทียม เซอร์โวมีสายไฟสามเส้น: +5v, กราวด์ และสายควบคุมที่ฉันใส่เพื่อพิน 21 ของ ESP

ขั้นตอนที่ 4: ระบบการบินของดาวเทียม

นี่อาจเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดของดาวเทียมนอกเหนือจากแหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้ ฉันใช้ ESP32 เพื่อสร้างเว็บเซิร์ฟเวอร์ที่รวบรวมข้อมูลและวางไว้บนหน้าเว็บเพื่อให้คุณดู นอกจากนี้ยังควบคุมการส่ายของเซอร์โวของกล้อง PSU LED เชื่อมต่อกับพิน 25 เซอร์โวสำหรับ FPV CAM ไปที่พิน 21 และ 5v และ GND ปกติ คุณต้องมี GITHUB LIBRARY FOR ESP ในการคอมไพล์ ฉันได้รวมไว้ในคำแนะนำนี้ด้วย ในการตั้งค่า Controller Sketch คุณต้องป้อนข้อมูล wifi และไฟ LED ของคุณติดพินใดและตำแหน่งที่คุณอยู่ และหากคุณเลือกที่จะมีกล้องออนบอร์ด ตอนนี้คุณสามารถเพิ่มเซ็นเซอร์ชนิดใดก็ได้ที่คุณต้องการลงในภาพสเก็ตช์และต่อเข้ากับดาวเทียมเพื่อวัดเกือบทุกอย่าง หลังจากบูทเครื่อง ESP ด้วยภาพสเก็ตช์ มันจะแสดงให้คุณเห็น (ด้วย OLED เท่านั้น) เครือข่าย wifi ใดที่พยายามเชื่อมต่อ จากนั้นจะแสดงรายการที่อยู่ IP พิมพ์หมายเลข IP นั้นลงในเบราว์เซอร์ของคุณและควรนำคุณไปยังหน้าเว็บดาวเทียม นี่คือร่าง Flight Controller เพื่ออัปโหลดไปยัง ESP:

ขั้นตอนที่ 5: โครงข่ายไฟฟ้าและอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์

สุดท้าย ระบบไฟฟ้าของดาวเทียม ประกอบด้วยชุดแบตเตอรี่ 10, 000mAh 5v ที่มีพอร์ต USB สองพอร์ตและพอร์ต micro-USB สำหรับชาร์จ เชื่อมต่อกับพอร์ตเอาท์พุตสองพอร์ตเป็นสายสองสาย: สาย micro-USB สำหรับ ESP32 และสาย mini-USB สำหรับ Arduino Nano เมื่อฉันทำ Solar Panels เสร็จ จะมี 5 เซลล์ที่จัดเรียงเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส แต่ละเซลล์มี 1 โวลต์เรียงต่อกันเป็น 5v โดยรวม พวกเขาจะต่อเข้ากับ micro-USB ที่เสียบเข้ากับช่องเสียบชาร์จของแบตเตอรี่เพื่อชาร์จ เพื่อให้แผงโซลาร์เซลล์มีประโยชน์ พวกเขาจะต้องหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์ ฉันใช้ตัวอย่างที่สมบูรณ์แบบนี้เพื่อกระตุ้นการออกแบบการติดตาม ดังนั้นฉันจึงติดตั้งบนเซอร์โวที่ติดอยู่กับเคสที่จะหมุนและปรับแผงให้หันไปทางดวงอาทิตย์ เซอร์โวนั้นควบคุมโดยนาโนและเชื่อมต่อกับพิน D3 หรือ 3 รวมถึง 5v และ GND แผนผังแสดงส่วนที่เหลือ ยกเว้นว่าฉันใช้พิน A6 และ A7 สำหรับ LDR เพราะ A0 และ A1 ให้ตัวเลขแปลก ๆ กับฉัน เมื่อใช้งานได้ คุณลักษณะนี้ค่อนข้างน่าสนใจ

ขั้นตอนที่ 6: TA-DA

เมื่อคุณรวมทั้งหมดเข้าด้วยกันแล้ว ให้ใส่ที่อยู่ IP ลงในเบราว์เซอร์ และควรโหลดหน้าจอที่คล้ายกับหน้าจอนี้มาก ตบหลังตัวเองเพราะตอนนี้คุณมีดาวเทียมเป็นของตัวเองแล้ว!! โปรดกลับมาตรวจสอบบ่อยๆ เนื่องจากฉันจะอัปเดตเพื่อให้ตรงกับการแก้ไขกับดาวเทียมของฉัน