Explorer-3および展示会「Step into the Future 2013 SFD」

Explorer-3の開発は、 Explorer-2およびExplorer-1の作業が終了してから2か月後に始まりました。 目標は次のとおりでした-真に信頼できるデバイスを作成すること、そして最も重要なこと-完全に自律的に動作すること。









まず、このモデルに導入する必要があるイノベーションを決定しました。 以前のデバイスの経験によると、必要なものは次のとおりでした：新しい無線通信、新しい建物、安定した温度データ、ソーラーパネル。 USBカメラはまだ自律性に違反しているため、私はUSBカメラを拒否しました。



この点で、私は次のものを選択しました。



1.ワイヤレスAPC220-43モジュール





以前の通信モジュールの範囲が低すぎ、信号が時々消えるという事実に基づいて、APC220-43ワイヤレスモジュールが選択されました。 この点で注目に値するのは、実際にCOMポートエクステンダーとして機能する一方で、カバレッジ半径が1000mであり、快適なデータ取得が保証されることです。



2.安定した温度データ



以前のモデルでは、アナログ温度センサーが常に誤作動していたため、今回はそれらを2つのデジタルセンサーに交換することにしました-1つはDHT-11湿度センサーで、もう1つは（複製）-DS18B20 1-Wire温度計です。



3.ソーラーパネル



実際、これは、デバイスを完全に自律的にすることを可能にする最も重要な革新です。 そして、指のバッテリーにスペースの偏りがあるデバイスをどうにかして作るのは堅実ではありません。 1つのバッテリーの生成電圧は9V、電流強度は220mAです。



4.炭化水素センサー



最初に追加する予定はありませんでしたが、かなり重要な役割を果たしました（これについては後で説明します）ので、デバイスにSn02材料に基づくMQ2センサーを備えたガスおよび煙センサーを、広範囲のガス検出とともに設置しました。



合計で、デバイスでは次のものが使用されました。



-DS18B20デジタル温度センサー、-55°C〜+ 125°Cの測定範囲

-0〜50oCの温度測定範囲と20〜90％の湿度測定範囲を持つDHT11デジタル温度および湿度センサー。

-大気圧センサーBMP085。

-炭化水素センサーMQ2。

開発とアセンブリの開始。

8月下旬にデバイスのアクティブな作業が始まり、必要なコンポーネントがすべて到着する頃には、デバイスのほとんどを組み立ててソフトウェアを作成していました。 ファームウェアは、Explorer-2とそれほど変わりませんでした。 そうでない限り、無線モジュールを介したデータ送信が記述された部分は、著しく簡単でした。







2つのバッテリーが並列に接続されました。 したがって、彼らは9Vと440mAの電流を生成しました。これは、デバイス全体の正常な動作を保証するのに十分な量でした。





バッテリーは正常にテストされました。 しかし、この不快な物理的特徴が明らかになりました-雲は太陽によって閉じられ、電流は適切な量で生成されません。 これは原則として、それほど怖くはありませんでした。夏の晴れた日が非常に多いので、デバイスは1日1回保証されているためです。







バッファバッテリを備えたソーラーパネルから電力を供給したかったので、実際には作業は中断されませんでしたが、そのようなデバイスのコストは約10000rでした。



この後、デバイスのアセンブリが停止したと言わなければなりません。 夏が終わり、それはささいな怠でした。



突然、9月中旬までに、10月上旬にバウマンMSTUが主催した展覧会「2013年南部連邦地区の未来へのステップ」に参加できることを知りました。 ゼロからの開発のペースはただ天国に跳ね上がりました。可能な限り短時間ですべてを実行し、デバイスをテストし、さらには仕事を書くことさえ必要でした。



ケースは、複合アルミニウムを使用してわずか2日で組み立てられました。 センサーは、組み立て後すぐに取り付けられました。



















伝統的に彼を窓辺に送る時が来ました。 そして、大きな悲劇が起こりました-「火星」では、すべてが雲と大雨で覆われていました。 したがって、「フライト」を少し延期する必要がありました。 この間、科学的な研究自体が書かれました。



明らかに、このバージョンのExplorer-3はまったく競争力がありません。 したがって、このデバイス（デバイスのモデル）が必要な理由をより明確に示しました。







ご覧のとおり、この作品のExplorer-3は、本質的に他の惑星での使用に焦点を当てた気象観測所のプロトタイプです。

気象ステーションAWSNのグローバルネットワークで運用モードを考案し、ステーションの機能を少し多様化しました。

動作原理は次のとおりです。



調査中の惑星の大気の変化の全体像を取得するには、1つのステーションでは不十分です。 このためには、惑星の表面の興味深い部分にいくつかの同様のステーションを起動する必要があります。 これは、測候所のグローバルネットワークを形成します。Alien Weather Stations Network（AWSN）。 その動作の原理は、ある日、デバイスが所望の時間間隔でセンサーの測定値を記録するという事実に基づいています。 地球の極軌道には衛星があり、毎日1つのステーションを飛行するリピーターです。 この時点で、彼女は自分のID（着陸地域にリンクされている）と蓄積されたデータを彼に送信します。 情報を収集した後、衛星はそれを分析し、地球に送信します。



Explorer-3レイアウトでは、AWSNでの作業が簡素化されます。このモードが選択されると、測定期間が入力されます。 次に、指定された時間に測定が行われ、値が平均化され、デバイスIDとともに送信されます。



そして今、まさに炭化水素センサーについてです。 事実は、好奇心ローバーが火星の表面にメタンを見つけられなかったことであり、これは惑星の土壌中の微生物の重要な活動を証明することができました。 しかし、このガスは地球の分光計によって記録されました。 これは、メタン発生サイトがポイント領域またはコンパクト領域にローカライズされていることを意味します。 これらの領域の検索は、アナライザーのネットワークによって最適に行われます。 Explorerに炭化水素センサーをインストールすると、機能が拡張されます。 センサーはガスを識別できませんが、環境内での割合（ppm）を表示できます。

フライトタイムライン

作品のテキストが書かれている間、Explorer-3はだいたい路上で明らかになり、ついに窓辺に着陸しました。



十分なエネルギーがあるとき、デバイスはかなり定期的に連絡を取りました。 炭化水素センサーは値に大きな変動を示さず、残りのセンサーは期待どおりに機能しました。



「Explorer-1」または「Explorer-2」の精神で何かを書くのは難しいですが、デバイスの早期故障を伴うアクションが発生する前に、今では時計のように動作する信頼できるプローブを作成することができました。 「惑星」に費やした全時間の単一の障害ではありません。

6日間の「フライト」の結果に基づいて、次のグラフが作成されました。















もちろん、データの量と品質は、前回のミッションから大幅に増加しました。これは、前回の記事での概念についての私の仮定にもかかわらず、デバイス名の数字「3」にふさわしいことを確認します。

コンファレンス

時間が経ち、科学研究は完全にまとめられました。 ここでそのテキストに慣れることができます 。

Vitaly Zelenyikotに特別な感謝の意を表したいと思います。VitalyZelenyikotは、作業全体を支援し、すばらしいレビューをまとめました。







会議自体は非常に興味深いものでした。 競合するプロジェクトは強力でした。 しかし、私は競争しに来ませんでした。 主なことは、私が高等教育機関の教授と話をする機会があったことです。高等教育機関の教授は、装置の開発と衛星建設全般について多くのアドバイスをしました。



























Explorer-3はメインの指名で何も受け入れませんでした。 それにもかかわらず、彼はレスキューロボットなどと競争するレベルではありません。 しかし、彼は若手ju審員の指名で2位になった。 一般的に、裁判官はアイデアのように、装置が好きでした。



展覧会で最も予想外の瞬間は、私の後ろから「こんにちは、ハブレに関するあなたの記事を読んでいます。 非常に素晴らしい、私はこの男がコメントで応答することを願っています:)

まとめ

展示会自体Explorer-3は私に多くの経験を与えました。 現在、自律デバイスの技術は完全に開発されていると言えるので、新しいものに進むことができます。



残念ながら、統一国家試験はダモクレスの剣のように私にかかっています。 ただし、最後に、Explorer-4の作業を再開する予定です。







その違いは何ですか？ 実際、第4世代はシングルボードのRaspberry Piコンピューター（既に購入済み）でArduinoを使用して実行されるため、非常に興味深いことができます。 これで、Explorer-3充填は、別のツール「SAA」（Simple Atmosphere Analyzer）として使用されます。 これまでに、3Dモデルが構築される、将来の装置のおおよその図面が作成されました。



このビジネスに対する私の情熱において重要な役割を果たしたあなたのサポートに感謝します。 来年会いましょう！