Τετάρτη , 26 Απρίλιος 2017
Επικαιρότητα
Αρχική / Εκπαίδευση / Ο καθηγητής του 7ου Λυκείου Ιωαννίνων, Γ.Σκαργιώτης και δυο μαθητές από την ομάδα “Zephyrus” , μιλούν για την συμμετοχή του Λυκείου στην τελική φάση του διαγωνισμού Cansat in Greece

Ο καθηγητής του 7ου Λυκείου Ιωαννίνων, Γ.Σκαργιώτης και δυο μαθητές από την ομάδα “Zephyrus” , μιλούν για την συμμετοχή του Λυκείου στην τελική φάση του διαγωνισμού Cansat in Greece

IMG_20170413_171705Από:Γιώργος Γκόντζος(ggontzos@yahoo.gr)–Ο καθηγητής πληροφορικής του 7ου Γενικού Λυκείου Ιωαννίνων Γιώργος Σκαργιώτης και δύο μαθητές ,ο Κώστας Λώλος και ο Κώστας Πήλιος -από την ομάδα Zephyrus  που εκπροσωπεί  το 7ο Γενικό Λύκειο Ιωαννίνων-  μίλησαν στην εκπομπή «ό,τι πεις εσύ»(Γιώργος Γκόντζος), στο δημοτικό ραδιόφωνο Ιωαννίνων ,με αφορμή την συμμετοχή του Λυκείου  στην τελική φάση του διαγωνισμού Cansat in Greece, ως μια από τις 10 ομάδες, από όλη την Ελλάδα, που επιλέχθηκαν από τους διοργανωτές  να υλοποιήσουν την ιδέα τους και να κατασκευάσουν τον δικό τους μικρό πειραματικό δορυφόρο.

Ο διαγωνισμός Cansat in Greece είναι ένας πανελλήνιος διαγωνισμός διαστημικής που διεξάγεται φέτος για πρώτη φορά στη χώρα μας. Αποτελεί προκριματική φάση του ευρωπαϊκού διαγωνισμού CanSats in Europe ο οποίος διοργανώνεται από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA).

Οφείλει το όνομά του στο γεγονός ότι ο δορυφόρος (sat) είναι μικρός όσο ένα κουτάκι αναψυκτικού (can). Είναι εξοπλισμένος με arduino και κατασκευάζεται με αυστηρούς περιορισμούς (διαστάσεων, βάρους κόστους κλπ).

Η ομάδα  αποτελείται από 13 μαθητές των δυο πρώτων τάξεων του Λυκείου και έχει την καθοδήγηση του Γιώργου Σκαργιώτη (καθηγητή Πληροφορικής) και την πολυεπίπεδη και πολύτιμη συνδρομή του Νίκου Μαρέτα (καθηγητή Βιολογίας).Ακούστε τις δηλώσεις τους και διαβάστε στοιχεία για την αποστολή και την παρουσίαση στο ΕΜΠ-από αίθουσα του οποίου μίλησαν και οι τρεις στην εκπομπή-όπως τα απέστειλαν ο καθηγητής και οι μαθητές για την ιστοσελίδα του δημοτικού ραδιοφώνου

Η ΑΠΟΣΤΟΛΗ

Το cansat  θα εκτελέσει δύο αποστολές: μια πρώτη (μετρήσεις πίεσης και θερμοκρασίας) προκαθορισμένη από τους διοργανωτές κοινή για όλες τις ομάδες και μία δεύτερη που σχεδιάστηκε και αποφασίστηκε ομόφωνα από τα μέλη της ομάδας μας.

Η δεύτερη αποστολή που θα εκτελέσει το arduino μας είναι σαφώς πιο σύνθετη και περίπλοκη από την προκαθορισμένη. Αποτελείται από δύο μέρη, ένα στον αέρα και ένα στο έδαφος.

Στον αέρα κατά την πτώση μετά την εκτόξευση θα κάνει συγκεκριμένες μετρήσεις με grove (ειδικό πολυαισθητήρα αερίων). Τα στοιχεία που θα μετρηθούν προκειμένου να βγάλουμε συμπεράσματα για την ποιότητα της ατμόσφαιρας είναι τα εξής: CO (μονοξείδιο του άνθρακα), NO2 (διοξείδιο του αζώτου), H2 (υδρογόνο), NH3 (αμμωνία) και CH4 (μεθάνιο)

Στο δεύτερο σκέλος της αποστολής  το arduino θα έχει ήδη προσγειωθεί. Θα πρέπει να απελευθερωθεί από το αλεξίπτωτο με ειδικό μηχανισμό και να ξεκινήσει η κίνηση των τροχών με τους οποίους το έχουμε εξοπλίσει. Κατά τη μερικώς ελεγχόμενη κίνηση του, θα πραγματοποιήσει ακριβή μέτρηση του αιθενίου, το οποίο είναι υπεύθυνο για την αυτανάφλεξη των φυτών και την πρόκληση πυρκαγιών. Με αυτό τον τρόπο θα μπορέσουμε να αποφύγουμε διάφορες καταστροφές του φυσικού περιβάλλοντος. Στο τέλος με την χρήση του αυτόματου συστήματος πλοήγησης (GPS) θα μπορέσουμε να βρούμε την ακριβή θέση του από την οποία και θα το συλλέξουμε.

 

Όλα τα στάδια απαιτούν δοκιμές, επανασχεδιασμό και βελτιώσεις καθώς και τακτική σύνταξη αναφορών προόδου που υποβάλουμε στους οργανωτές. Ερχόμαστε σε επαφή με ένα σωρό καινούργια και ενδιαφέροντα πράγματα και διαπιστώνουμε από πρώτο χέρι την σημασία της συνεργασίας και της κοινής προσπάθειας για κάτι σπουδαίο.

Ευελπιστούμε να πάνε όλα καλά και να μπορούμε να βρίσκουμε λύσεις στα προβλήματα που συνεχώς προκύπτουν σε ένα τόσο απαιτητικό project μιας και έχουμε εναποθέσει πολύ προσπάθεια και χρόνο στο συγκεκριμένο πρόγραμμα.

Τα μέλη της ομάδας μας

Μυρτώ Αναστασούλη Δημήτρης Γιώτης Διαμαντής Πλαχούρας
Κώστας Βαράκας Νίκος Καλαμπόκης Εύη Σάκκου
Γεωργία Δασούλα Γιώργος Καπέλης Δημήτρης Στάθης
Κώστας Λώλος Άννα Πάνου Κώστας Τόλης
Κώστας Πήλιος

 

Το κείμενο που θα διαβαστεί στην παρουσίαση

Πίσω θα συμπληρώνεται με πολυμέσα σε παρουσίαση

(############)

Αποστολή

 

Στην αποστολή μας θα υλοποιήσουμε 5 επιμέρους κομμάτια.

(############)

  1. Την βασική αποστολή, στην οποία μετράται συνεχώς η πίεση και η θερμοκρασία και αποστέλλεται στον σταθμό εδάφους μέσω RF. Εκεί με το λογισμικό Realterm θα καταγράφεται σε αρχείο για μετέπειτα επεξεργασία.

(############)

  1. Την συνεχή λήψη του στίγματος GPS σε όλη την διάρκεια της αποστολής το οποίο θα αποστέλλεται στον σταθμό βάσης για καταγραφή και εύρεση του cansat.

(############)

  1. Την μέτρηση μιας σειράς 8 αερίων ρύπων από αισθητήρα multigas και η καταγραφή τους σε κάρτα sd. Οι τιμές των αερίων από τον Multigas αναμένονται λόγω ελαττωματικού προϊόντος να είναι αφύσικες, θα καταγραφούν όμως σε SD δείχνοντας την αρχή λειτουργίας. Παρά τις επαναλαμβανόμενες βαθμονομήσεις (calibration) ουδέποτε δούλεψε σωστά και δεν υπήρχε χρόνος για εκ νέου προμήθεια αισθητήρα από το Χονγκ Κόνγκ.

(############)

  1. Την μέτρηση τιμών αιθυλενίου με εξειδικευμένο αισθητήρα και καταγραφή σε SD. Αναμένονται μηδενικές στον αέρα και υπαρκτές στο έδαφος, μόνον εάν υπάρχει σήψη ή ωρίμανση που θα καταδεικνύει τον κίνδυνο αυτόματης ανάφλεξης και επομένως πυρκαϊάς.

(############)

  1. Την αποκοπή του αλεξίπτωτου με αντίσταση απ το cansat κατόπιν εντολής από το σταθμό εδάφους.

 (############)

  1. Την επίγεια κίνηση με ρόδες κατόπιν εντολών στο έδαφος. Κίνηση, σταμάτημα, ελιγμοί απεμπλοκής. Οι προηγούμενες μετρήσεις θα συνεχίζουν κανονικά σε όλη την διάρκεια.

(############)

(8) Διαμόρφωση κατασκευής

 

 

Η τελική διαμόρφωση περιλαμβάνει τo Arduino1 και το Arduino 2.

(############)

To 1 δεν έχει radio-module, και οι μετρήσεις που λαμβάνει από τον αισθητήρα Multigas και από τον αισθητήρα Αιθυλενίου μέσω του LMP91000 γράφονται σε κάρτα SD.

(############)

To 2 έχει σύνδεση με GPS, radio-module, οδηγεί τους κινητήρες, μετράει πίεση και θερμοκρασία και την στέλνει πίσω στο groundstation μαζί με το στίγμα GPS. Επίσης θα αποκόψει κατόπιν εντολής από το έδαφος το αλεξίπτωτο. Το 2 λαμβάνει μετρήσεις και τις στέλνει, ενώ υλοποιεί αμφίδρομη επικοινωνία δεχόμενο και εντολές από το έδαφος, τις οποίες επιβεβαιώνει με μοναδική φράση απάντησης ενώ συνεχίζει να στέλνει δεδομένα. Οι εντολές περιλαμβάνουν το κόψιμο του αλεξίπτωτου με άνοιγμα ρελέ, καθώς και την κίνηση του οχήματος στο έδαφος. Μπροστά, στροφή αριστερά, στροφή δεξιά, σταμάτημα είναι οι εντολές κίνησης. Μπορούν εύκολα να εμπλουτιστούν με εύκολες αλλαγές στον κώδικα.

(############)

 

Μέρη κατασκευής

(############)

  • Σασί – ρόδες

Το σασί και οι ρόδες κατασκευάστηκαν από αλουμίνιο για αντοχή και απαγωγή της θερμότητας των ολοκληρωμένων. Οι ρόδες έχουν κοπεί με CNC και έχουν γυρίσει με το χέρι με φλόγιστρο.

(############)

  • Κινητήρες – Πλακέτα οδήγησης

Οι κινητήρες είναι 2 κινητήρες DC με μέγιστη ταχύτητα 100RPM και μέγιστη ροπή 1 Ισοδύναμο Χιλιόγραμμου επί  cm. Οδηγούνται από πλακέτα L298N.

(############)

  • Αλεξίπτωτο

Το αλεξίπτωτο αποτελείται από Rip- Stop Nylon. Κάναμε αρκετές δοκιμές από ψηλή πολυκατοικία μέχρι να καλλήξουμε στο μέγεθος. Απαντώντας στις ανησυχίες των διοργανωτών για την αντοχή του συνδέσμου κατά το άνοιγμα του αλεξίπτωτου δημιουργήσαμε αυτοσχέδιους αποσβεστήρες στα σχοινιά από λαστιχάκια γραφείου! Έτσι η μέγιστη στιγμιαία τάση κατά το άνοιγμα μειώνεται, μικραίνοντας την πιθανότητα βλάβης.

(############)

  • Αποκοπή αλεξίπτωτου

θα γίνει με την χρήση αντίστασης σύρματος νικελίου χρωμίου πάχους 0,20mm  και μήκους 20cm. θα κόψει σχοινί νάυλον με την χρήση 12 Volt και περίπου 1,6 Αμπερ. Η αποκοπή θα γίνει με άνοιγμα ρελέ και μέσα σε θερμοανθεκτικό μακαρόνι σιλικόνης για λόγους ασφαλείας του περιβάλλοντος χώρου.

(############)

  • Μπαταρίες

Οι μπαταρία αποτελείται από 3 κελιά lipo που σε σειρά δίνουν 12 Volt και έχουν χωρητικότητα 850 μιλιαμπερώρες. Φορτίζονται παράλληλα με εξωτερική διάταξη.

(############)

 

  • Arduino

Χρησιμοποιούμε 2 ανεξάρτητα arduino leonardo micro για λόγους χωρητικότητας της RAM και FLASH μνήμης. Επίσης αποτελεί στην πράξη hardware multithreading της αποστολής.

(############)

  • RF

Χρησιμοποιούμε 1 module RFM69CHW στα 433 ΜHz (Μέγαχέρτζ) σε cansat και 1 στον σταθμό βάσης.

(############)

  • Κάρτα SD

Χρησιμοποιούμε το Module  Micro SD Card Breakout της Adafruit.

(############)

  • GPS

Χρησιμοποιούμε το GPS module MTK3339 με ενσωματωμένη flash μνήμη σε breakout board.

(############)

  • Αισθητήρες

Είναι ο GROVE multigas που είναι πολυκάναλος και μετράει μια σειρά από αέρια.

Είναι ο C2H4 / Μ200 της Membrapor που μετράει αιθυλένιο.

Είναι ο BMP180 που μετράει πίεση και θερμοκρασία.

(############)

 

  • Σύμπτυξη ηλεκτρονικών

Για χωροταξικούς λόγους συμπήξαμε τις πλακέτες και τους αισθητήρες με δικό μας τρόπο, κάτι το οποίο απαιτούσε περίτεχνες κολλήσεις και αλλαγές στο αρχικό module.

(############)

  • Κώδικας

Το δύσκολο κομμάτι ήταν η αμφίδρομη επικοινωνία – λήψη εντολών, παράλληλα με την συνεχή αποστολή στοιχείων στο Arduino2. Επιλέξαμε το void loop να τρέχει χωρίς κανένα delay και να ακούει συνεχώς για  εντολές. Παράλληλα, με χρήση Timer, κάθε 4 δευτερόλεπτα να στέλνονται οι ληφθείσες μετρήσεις, παρεμποδίζοντας ελάχιστα την αξιοπιστία της αποστολής εντολών. Η αποστολή 2 float τιμών μαζί, που είναι το στίγμα GPS ,ήταν επίσης δύσκολη λόγω της μειωμένης υποστήριξης του συγκεκριμένου Arduino. Έγινε με μετατροπή τους σε string με χρήση εξωτερικής εντολής.

Στο arduino 1 δεν υπήρχε κάποια ιδιαίτερη δυσκολία οι καταγραφές να καταλήγουν στην κάρτα SD.

(############)

 

 

Επεκτασιμότητα – Σχέδια για μετά

(############)

  • LMP91000

Η χρήση του παραπάνω analog front end (ρυθμιζόμενο ποτενσιοστατικό κύκλωμα) μας επιτρέπει  την υλοποίηση μετρήσεων με πληθώρα αισθητήρων υψηλής αξιοπιστίας. Μόνον η εταιρία Membrapor, απ’ όπου πήραμε τον αισθητήρα αιθυλενίου, διαθέτει 73 αισθητήρες για 20 διαφορετικά αέρια, και απαιτείται μια απλή αλλαγή 3 μεταβλητών στον κώδικα του Arduino1 για να λειτουργήσουν.

(############)

  • Εφαρμογή PID οχήματος με μαγνητόμετρο.

Η οδήγηση σε προκαθορισμένο στίγμα με χρήση GPS, πυξίδας και αλγόριθμου αυτόνομης οδήγησης PID είναι μια ιδέα που προωθήσαμε .

Ο χρόνος δεν επέτρεπε την υλοποίηση της παραπάνω ιδέας αν και έχει προχωρήσει η προετοιμασία ‘Έχουμε ήδη το μαγνητόμετρο, και αρκετό μέρος του κώδικα, αλλά χρειάζεται περισσότερη δουλειά λόγω πολυπλοκότητας.

 

(############)

 

Αλληλεπίδραση ευχαριστίες με πανεπιστήμιο – εταιρίες – άτομα – ΧΟΡΗΓΟΥΣ

 (############)

  • Θέλουμε να πούμε ένα μεγάλο ευχαριστώ στον Παναγιώτη Τριανταφύλλου του τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων και τον Σταύρο Φώτογλου υποδιευθυντή του ΣΕΚ Πρέβεζας και για την υπερπολύτιμη βοήθειά τους.

(############)

  • Ευχαριστούμε την Συνεταιριστική Τράπεζα Ηπείρου , την περιφέρεια Ηπείρου (μέσω του Περιφερειακού Ταμείου) και τον Δήμο Ιωαννιτών (μέσω της επιτροπής Παιδείας Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης) για τις γενναιόδωρες χορηγίες τους.

(############)

  • Ευχαριστούμε την B&T COMPOSITES για την δωρεάν κατασκευή περιβλήματος από ανθρακονήματα το οποίο λόγω βάρους δεν χρησιμοποιήθηκε, την HELPRO για την δωρεάν τύπωση της πλακέτας προσαρμογής του LMP9100 και το Μηχανουργείο Κούργιας Δημήτριος για το κόψιμο των τροχών με CNC.

(############)

  • Τέλος ευχαριστούμε την NIKI Digital Engineering και το ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ (ΧΗΜΙΚΟ – ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ) για την παροχή συμβουλών.

(############)

 

Ομάδα Zephyrus

7o Γενικό Λύκειο Ιωαννίνων

Σας ευχαριστούμε

Δείτε Επίσης

ΔΗΜΑΡΧΟΣ-ΖΑΓΟΡΙΟΥ-ΧΑΙΡΕΤΙΣΜΟΣ-3

Ο δήμαρχος Ζαγορίου Β.Σπύρου αναδεικνύει την πολλαπλή σημασία της καταγραφής , ανάδειξης και ψηφιοποίησης διδακτικών βιβλίων που διασώθηκαν από βιβλιοθήκες δημοτικών σχολείων χωριών του Ζαγορίου

Από:Γιώργος Γκόντζος(ggontzos@yahoo.gr)—Στην σημασία της καταγραφής , ανάδειξης και ψηφιοποίησης διδακτικών βιβλίων που διασώθηκαν από  βιβλιοθήκες ...

Συμμετάσχετε στη συζήτηση

Αφήστε πρώτος το σχόλιό σας!

Notify of
avatar
wpDiscuz