Cansat

“ҮНДЭСНИЙ АНХДУГААР КАНСАТ БИЧИЛ ХИЙМЭЛ ДАГУУЛЫН ТЭМЦЭЭН”-нд оролцсон “ТЭМҮҮЛЭЛ” багийн ажлын танилцуулга

1. Б.Эрдэнэбат (удирдагч багш) ШУТИС-ийн доктор, профессор. Аэронавтикийн Монголын Холбооны ерөнхийлөгч. Нисэх аппарат – тийрэлтэт хөдөлгүүрийн инженер. Нисэх загварын спортын F1C төрлийн ОУХМ.

2. Г.Хашбат (удирдагч багш) ШУТИС МИС-ийн сургалтын мастер. Нисэх техникийн инженер. Нисэх загварын “Гигант” клубын тэргүүн. Нисэх загварын спортын F1А төрлийн дэд мастер.

3. Г.Мөнхжаргал (багийн ахлагч) Нисэхийн профессорын багийн 4-р курсын оюутан. 2012 онд Испани улсад зохиогдсон “КАНСАТ” тэмцээний аварга.

4. Б.Бат-Очир (багийн гишүүн) Нисэхийн профессорын багийн 4-р курсын оюутан. 2012 оны “Залуу Зохион Бүтээгч” тэмцээний 3-р байрны шагналт.

5. Б.Батмөнх (багийн гишүүн) Мехатроникын профессорын багийн 4-р курсын оюутан.

6. Г.Буян-Өлзий (багийн гишүүн) Нисэхийн профессорын багийн 3-р курсын оюутан.

7. Г.Лхагвадорж (программ хангамжийн зөвлөх) Компьютерийн техник хангамжийн инженер мэргэжилтэй.

8. Б.Мөнхбаяр (программ хангамжийн зөвлөх) Цахилгааны електроникч мэргэжилтэй. “ТЭМҮҮЛЭЛ” багийн “MAGIC CAN” кансат “ТЭМҮҮЛЭЛ” багийн 6 гишүүн “Үндэсний анхдугаар кансат бичил хиймэл дагуулын тэмцээн”-ий зохион байгуулагчдын зүгээс 3 дугаар сарын 9–өөс 31–нд явуулсан сургалтанд бүрэн хамрагдаж, 4 дүгээр сарын 9–нд анхан шатны загварын үзлэгт орж сертификатаа гардан авсан. Мөн БХИС-ийн талбайд 4 дүгээр сарын 27–нд зохион байгуулагдсан багуудын анхны туршилт тестийн үзлэгт оролцсон. “ТЭМҮҮЛЭЛ” багийн кансат (cansatellite) нь дизайны шийдэл, үйлдлийн үндсэн функцүүдээрээ “Үндэсний анхдугаар кансат бичил хиймэл дагуулын тэмцээн”-ий гурван төрөлд заагдсан бүх үүргүүдийг пуужингийн нэг хөөрөлтөөр гүйцэтгэхээр тооцоолж зохион бүтээсэн. Ингэж ажиллахдаа 2012 онд Испанид зохион байгуулагдсан Кансатын олон улсын тэмцээнд олонтаа гарч байсан “Пуужин харвах үед хөдөлгүүрийн реактив хүчний хэт ачаалалаас үүдэн кансатын нарийн тоног төхөөрөмж эвдрэх, зарим тохиолдолд буултын бодит хугацаанд газрын станц руу өгөгдөх ёстой үндсэн мэдээлэлүүд кансатаас илгээгдэхгүй байх, Кансат, пуужингаас салах агшинд тэдгээрийн шүхрүүд хоорондоо

орооцолдох, хэмжилтийн видео өгөгдөхүүн бусад тоон хэмжилтийн өгөгдөхүүнүүдтэй хамт бортоос нэг каналаар цацагдахдаа сааталд орох” г.м. доголдлуудыг ажлын явцад арилгахыг хичээлээ. КАНСАТ-ын үндсэн зорилго:  Агаарын температур  Агаарын даралт  GPS  Видео бичигч  Дээрх хэмжилтүүдийн мэдээллийг шууд дамжуулах болон санах ойдоо хадгалах; Нэмэлт зорилтууд: 1. Олон улсын стандарт хангасан “CANSAT”-ын пуужин, хөөргөлтийн сууриудыг шинээр зохион бүтээх; 2. Пуужин загварын бүх төрөлд ашиглагдах хатуу түлшний технологийг Монголдоо эзэмшиж, патентжуулах; 3. Шинжлэх ухааны туршилтын хэсэгт; - Агаар дахь СО, NO2, SO2, O3 хийн хэмжилт хийх; - Агаарын чийгшилийг хэмжих; 4. Видео дүрсийг шууд дамжуулах; 5. Байршилаа радио долгионоор тодорхойлох (радио маяк) 6. Хяналтын дэлгэц байрлуулж баттерены тэжээл болон хэмжилтүүдээ шалгах зэрэг зорилтуудыг тавьсан. Дээрх зорилтуудын дагуу бид доорх блок схемийг боловсруулж ажиллаа.

1. Төв конттроллер: Microchip компаний “dsPIC30F4013” микро-контроллерийг ашигласан. Энэ нь 16 битийн CPU, 13 сувгийн 12 битийн ADC, 2 UART, I2C™ модультай учир манай КАНСАТ-ын мэдээллийг боловсруулахад хангалттай гэж үзээд сонгосон.

2.

Температурын мэдрэгч: Бид LM-61 температурын мэдрэгчийг туршиж үзэхэд мэдрэх хурд нь маш удаан бөгөөд бидний КАНСАТ-д хэрэглэхэд зохимжгүй байсан учраас ашиглаагүй. Харин NTC 10K серийн термисторыг ашигласан. Үүнийг кансатныхаа

хамгийн доод хэсгийн бэхэлгээний платан дээр байрлуулсан нь доош унах үед агаарын температурыг хурдан, үнэн зөв хэмжилт хийх зорилготой. Мэдрэгчээ эталон термометртэй харьцуулан үнэн зөв тохиргоо хийсэн.

3.

Даралтын мэдрэгч: MPS-2407-015AD маркийн даралтын мэдрэгчийг ашиглахад өндөр нарийчлалтай хэмжиж чадхааргүй байсан. Харин бид BMP-085 серийн тоон гаралттай мэдрэгчийг хэрэглэснээр 0.003 кПа-ын өөрчлөлтийг мэдэрсэн. Даралтаа өндөр нарийвчлалтай хэмжсэнээр даралтаасаа хамааруулан өндрийг тодорхойлох боломжтой (0.003кПа = 0.25метр).

Улаанбаатар хотын жилийн дундаж агаарын даралт 860-866 гекто паскал буюу 86.086.6кПа байдаг байна. Туршилтандаа Ус Цаг Уур–Орчны Хүрээлэнгийн хэрэглэдэг эталон барометрийг КАНСАТ-ын хамт шилэн хоргонд байрлуулж шалгаж үзэн алдааг нь засварлан, тохиргоо хийсэн.

4.

GPS модуль: Бид MC-1612 серийн GPS модуль хэрэглэсэн. Энэ нь хиймэл дагуулуудтай илүү хурдтай холбогддог антены талбай томтой ба секундэнд 10 мэдээлэл гаргах чадвартай. Туршилтын үед өндөр хурдатгал авах үед тасарч байсан нь дутагдал ажиглагдаж байсан.

5. Видео бичигч: Үүнийг бид видео камертай давхар хэрэглэсэн шалтгаан нь дүрс шууд дамжуулалт тасалдвал найдвартай байлгах үүднээс видео бичигчийг хамт байрлуулсан.

6. Видео камер, трансмиттер: Саадгүй орчинд 620 метр зайд ямар ч асуудалгүй шууд дамжуулах чадвартай.

7. Угаарын хий мэдрэгч: MQ-7 датчик 150 mAh тэжээл хэрэглэж байсан. Үүнийгээ КАНСАТынхаа 2 дахь платныхаа доод хэсэгт байрлуулснаар доороос орж ирсэн агаарын урсгалын угаарын хэмжээг бодитой хэмжихэд тустай.

8. Агаарын чийгшил мэдрэгч:

9. Flashlight (LED): Хамгийн доор байрлуулсан хос LED flashlight-ууд нь 3 wt хүчин чадалтай тод асдаг гэрэлнүүд байсан ба орой болон бүрхэг үед маш хурц гэрэлтэж кансатаа олоход тус нэмэр болдог. Үүнийг бид бүрхэг өдөр орой туршиж үзсэн. Мөн радио модем мэдээлэл дажуулах болгонд буюу секундэнд 2 удаа анивчдаг.

10. Радио модем: Эхлээд бид XBee pro S2 радио модемыг ашиглахаар шалгахад хэдий 2.4 гГц-ын давтамжтай боловч долгионы давтамж их байх тусмаа саадыг давах чадвар мууддаг. Иймд тестийн явцад 100 орчим метрийн зайд мэдээлэл тасарч байсан. 490 MHz-ын давтамжтай BM100B маркын радио дамжуулагч ашигласан. Үүнийгээ бид видео дамжуулагчаа шалгахдаа цуг ажиллуулж үзэхэд 620 метр зайнд хангалттай мэдээлэл дамжуулж чадсан тул сонгосон.

11. Санах ой (Eeprom): АТ24С256 eeprom-ыг хэрэглэсэн. Энэ нь 256 кбит буюу 32 килобайт юм. КАНСАТ-ын 1 удаа хадгалах мэдээллийн хэмжээ 32 байт. Нийт 1024 цэгийн мэдээлэл хадгалах боломжтой. Кансат секундэнд 2 удаа мэдээлэл боловсруулан радио модемоор дамжуулан eeprom-д хадгална. Ингэхээр нийт 8.5 минутын мэдээлэл хадгалалт хийнэ.

12. Лааз (гэр): Ундааны лаазыг босоо тэнхлэгин дагуу зүсэлт хийн онгойдог болгосоноор доторх зайг бүрэн ашигласан. Гэвч хөнгөн цагаан лааз радио долгионыг сарниулж,

тархалтын хүрээнд хязгаарлалт бий болгож байсан. Мөн хэв гажилтанд амархан орж шаардлага хангахгүй байсан.

Иймээс КАНСАТ-даа зориулж лааз хэлбэртэй бат бөх гэр хийсэн. Үүнийг эхлээд гипсэн хэвэнд шахаж хийж үзсэн боловч хэвнээсээ салахад хүндрэлтэй, гадаргуугийн цэвэршилт муу байсан тул модон бэлдэц зорж түүнийгээ шилэн даавуугаар ороон давирхайн цавуугаар бэхжүүлэн хийсэн. Бэлэн болсон гэр маань 26гр жинтэй болсон. Хурдтай уналтанд үүсэх хүчтэй цохилтонд хагарч сэтрэх болон ямар нэгэн хэв гажилтанд ордоггүй. Үүнээс гадна радио долгион дамжуулах чадварт сөрөг нөлөө үзүүлэлгүй доошоо чиглэлтэй цацалтанд чиглэлийн хязгаарлалт үүсгэдэггүйгээрээ маш том давуу талыг бидэнд авчирсан. Ингэснээр бид радио долгионыхоо антенийг КАНСАТ-аасаа доош илүү гаргаж байрлуулахгүй байх боломжтой болсон.

КАНСАТ дээд хэсэгт 1, 2-р үндсэн хавтан, доод хэсэгтэй 2 тулгуур хавтантай. Дээд хэсгийн 1р хавтан дээр GPS, хянах дэлгэц, килл свитч, шүхэрний бэхэлгээ, ерөнхий унтраалга зэрэг байрласан. 2-р хавтан дээр BMP-085 даралтын мэдрэгч, төв микроконтроллёр, угаарын хийн мэдрэгч, eeprom, тэжээлийн тогтворжуулагч, мөн баттерей, видео камер, термистер, флаш гэрлийн коннекторууд байрласан. 2 үндсэн хавтангуудын хооронд дээр доороосоо агаар нэвтрэхгүй, хажуу талд тэгш хэмтэй 4 нүхлэсэн нь даралтын мэдрэгч бодит хэмжилт

хийхэд ач тустай. 2-р хавтангийн доод хэсэг зэс хавтгайтай хийсэн нь радио долгионыг доошоо сайн ойлгох зориулалттай.

Шүхэрний савлалтыг арилгах нь мэдрэгч элементүүдийн хэмжилтээс гадна видео дүрсийг сарниулалгүй, нягтаршил сайтай байлгахад чухал ач холбогдолтой. Шүхрийн бүнхэр нь оройдоо нүхтэй байдаг. Үүн дээр нэмж бид хажуу талд нь 2 нүх гаргаснаар орж ирсэн агаарын урсгалыг дээш чиглэлтэйгээс гадна аль нэг тийш гаргаснаар савлалтыг бүрэн арилгаж харин давших хөдөлгөөн үүсгэсэн. Энэ эцсийн шийдэлд хүрэхийн тулд 6 өөр шүхрээр 20 орчим туршилтийн нислэгийг радио удирдлагат трайнер онгоцоор гүйцэтгэсэн. Манай багийнхны анхаарал муу байснаас шүхрийн бэхэлгээг чухалчлан анзааралгүй шүхрийн оосорнуудыг (строп) багцалж КАНСАТ-даа бэхлэх цагирагаа задгай төмрөөр хийснээс үүдэн тэмцээний үед пуужингаасаа салах үед шүхрэндээ татагдан огцом үүссэн доргилтонд цагираг төмөр ангайн 400 метрийн өндрөөс шүхэргүй дангаараа унасан. Гэсэн ч энэ хугацаанд бүх сенсорууд болон КАНСАТ бүхлээрээ хэвийн ажиллаж өгөгдлүүдээ газар унах хүртлээ шууд дамжуулж чадсан билээ. Газарт буусных нь дараа санах ойгоосоо (eeprom) мэдээллээ хуулж аахад ямар ч асуудал үүсээгүй бөгөөд эвдрэлгүй бүтэн байсан нь шилэн даавуугаар хийсэн лаазны маань бат бөх чанартай шууд холбоотой. КАНСАТ ерөнхий унтраалгаар асаахад килл свитч салаагүй горимд 1 секундэнд 1 өгөдөл дамжуулж байсан бөгөөд килл свитч салмагц секундэнд 2 удаа мэдээлэл дамжуулж эхэлдэг. Энэ нь баттерейныхаа тэжээлийг хэмнэхэд чухал ач холбогдолтой. Учир нь бидний хэрэглэсэн газрын станц руугаа шууд дүрсээ дамжуулах зориулалттай видео дамжуулагч болон видео камернууад 11В хүчдэл 300 mAh, угаарын хийн мэдрэгчинд 150 mAh тэжээл зарцуулж байсан. Иймд эдгээрийг алсаас асааж, унтраадаг болгож шийдсэн. Видео дүрс шууд дамжуулах нь тэмцээний оноонд нөлөөлөхгүй байсан ч бидэнд жингийн нөөц байсан тул дараа дараагийн тэмцээнд үүнийг хийх бүрэн боломжтой гэдгээ харуулахаар энэ шийдвэрээ өөрчлөөгүй. Туршилтын явцад видео камер, дамжуулагч нар 7.5В тэжээл хэрэглэж байсан ба тасалдалттай, хүлээн авах дэлгэц жирэлзэж, цайрч байсан тул нэг cell

нэмж 11В хэрэглэдэг болсноор саадгүй орчинд 620 метр зайд ямар ч асуудалгүй шууд дамжуулах чадвартай байсан. Нисэх загварын моделд өргөн ашиглагддаг нам давтамжийн радио маяк ашиглах гэж байсан ч түүний антен нь маш их нүцгэн утас байсан тул кротклох (богино холболт үүсэх) магадлалтай учраас урдаас сайн шийдэж чадаагүй тул кансатдаа суурилуулж чадаагүй. Бидний ажилд Монгол Улсын баатар, ЗХУ-ын баатар, сансарын нисгэгч Ж.Гүррагчаа, Монгол Улын Цэргийн нисэхийн ерөнхий инженер асан, бэлтгэл хурандаа Я.Даваасамбуу нар шинэ санаа, сэтгэл харамгүй зөвлөгөө өгч байсан бол ШУА-ийн ФТХ-гийн төслийн мэргэжилтэн, программист Лхагвадорж, програмисст Мөнхбаяр, нисэх техникийн механик инженер, нисэх загварын спортын I зэрэгтэй тамирчин Б.Билгүүн нар нарийн чимхлүүр ажилд зарим талаар тусалж, электроник программ хангамжийн үнэтэй мэдлэгээ хуваалцсан билээ. Электроникын нарийн эд анги, тоног төхөөрөмж, багаж хэрэгслэл, шинээр пуужин бүтээхэд шаарддагдсан карбон, шилэн даавуу, бальза мод зэрэг үнэтэй материалуудыг ашиглах, зорьсон зорилгодоо дөхөж очих боломж, бололцоогоор бүрэн дүүрэн хангасан Мобиком компаний удирдлага хамт олонд сургууль, баг хамт олныхоо зүгээс талархалаа илэрхийлж байна.