Se dise\u00f1\u00f3 un cansat que actuar\u00e1 como sonda y que, con ayuda de sensores y un arduino, recolectar\u00e1 diversos par\u00e1metros relativos a las condiciones para la vida en ambientes a\u00fan no habitados. Posterior a la recolecci\u00f3n y el descenso se publicar\u00e1 una base de datos en una p\u00e1gina web de acceso p\u00fablico para aquellos interesados en dicha informaci\u00f3n. El cansat debe ser capaz de soportar las condiciones del lugar de aterrizaje hasta el momento de recuperaci\u00f3n, por lo que se apoyar\u00e1 de celdas solares para suministrar energ\u00eda a la bater\u00eda.<\/p>\n
Palabras clave:<\/strong> cansat, base de datos, sensores.<\/p>\n ABSTRACT <\/strong><\/p>\n We will send a CanSat that will act as a probe and, using sensors and a micro controller, we will collect various parameters relating to the conditions for life in uninhabited environments. After collecting information and the descent, database will be generated and posted on a publicly accessible webpage for those interested in this information. The CanSat must be able to withstand the conditions of its landing until its recovery, so it will build solar cells to supply power to the battery.<\/p>\n Keywords:<\/strong> CanSat, database, sensors.<\/p>\n Un cansat es un picosat\u00e9lite del tama\u00f1o de una lata de 355 mL con capacidad de recopilar datos relativos a su ubicaci\u00f3n, para posteriormente ser transmitidos a una estaci\u00f3n terrestre donde ser\u00e1n monitoreados por medio de una interfaz gr\u00e1fica. Las misiones tienen un prop\u00f3sito acad\u00e9mico, son llamados \u201csat\u00e9lites\u201d pero no se encuentran orbitando alrededor de la Tierra. Los cansat se elevan a una altura previamente establecida (por medio de un globo aerost\u00e1tico, un drone, etc\u00e9tera) para posteriormente ser liberados; cuentan con un sistema de\u00a0recuperaci\u00f3n, un paraca\u00eddas, para reducir el impacto sobre la superficie terrestre al momento del aterrizaje (S\u00e1nchez et al., 2016). Todos estos procedimientos tienen la intenci\u00f3n de simular a un verdadero sat\u00e9lite.<\/p>\n Los sat\u00e9lites cansat se caracterizan por su volumen y zona de operaci\u00f3n, mientras que se categorizan por el enfoque de su misi\u00f3n. El primer tipo de misi\u00f3n es de telemetr\u00eda, y se encarga espec\u00edficamente de recolectar y transmitir informaci\u00f3n en tiempo real a una estaci\u00f3n terrena para ser procesada y monitoreada seg\u00fan la misi\u00f3n espec\u00edfica del equipo (UANL et al., 2016). El segundo tipo de misi\u00f3n es el de comeback, cuyo objetivo es manufacturar un cansat de telemetr\u00eda y, adem\u00e1s, dise\u00f1ar e implementar un veh\u00edculo tipo Rover, que permita regresar el cansat al punto de partida (UNAM, 2015). Gracias a la simplicidad y al bajo costo de realizaci\u00f3n, comparado con otro tipo de proyectos espaciales, el cansat es una excelente oportunidad para los estudiantes para iniciarse en el campo aeroespacial, en donde se ponen a prueba diferentes competencias como el dise\u00f1o y ensamblaje en placas con circuitos impresos (PCB), la programaci\u00f3n en diferentes lenguajes, la estructuraci\u00f3n e integraci\u00f3n de sistemas, el manejo de distintos protocolos de comunicaci\u00f3n, as\u00ed como la implementaci\u00f3n de bases de datos y, por supuesto, el trabajo en equipo.<\/p>\n MOTIVACI\u00d3N DEL PROYECTO<\/strong><\/p>\n Tanto el conocimiento te\u00f3rico como su aplicaci\u00f3n, suelen ser vitales para el crecimiento acad\u00e9mico y profesional. Como j\u00f3venes estudiantes nos motiva la experiencia que ofrece participar en actividades que incluyen el desarrollo de trabajo individual al momento de la generaci\u00f3n de subsistemas que, posteriormente, pasar\u00e1n a formar un \u00fanico sistema como\u00a0resultado de la comunicaci\u00f3n y confianza que caracterizan el trabajo en equipo.<\/p>\n OBJETIVO DE LA MISI\u00d3N<\/strong><\/p>\n El objetivo es determinar si un cansat tiene la capacidad de ejecutar una exploraci\u00f3n del medio ambiente en Marte. La finalidad es adquirir datos que ayuden a evaluar si determinadas zonas pueden ser consideradas como h\u00e1bitat favorable para el desarrollo de misiones tripuladas.<\/p>\n \u00c9xito m\u00ednimo: elevar el cansat a una altura de 400 m, liberarlo y evitar el desplome del dispositivo.<\/p>\n \u00c9xito medio: adquirir las lecturas de todos los sensores (carga \u00fatil) en tiempo real, recuperar el cansat y que contin\u00fae siendo funcional.<\/p>\n \u00c9xito completo: graficar los datos en Labview para generar una base de datos, as\u00ed como el video capturado por la c\u00e1mara y la integridad del sat\u00e9lite al recuperarlo.<\/p>\n REQUERIMIENTOS DE LA MISI\u00d3N<\/strong><\/p>\n <\/p>\n En la tabla I (todas las figuras y tablas son elaboraci\u00f3n de los autores) no se especifica el subsistema de energ\u00eda ya que es un requerimiento fundamental que el sistema est\u00e9 alimentado en todo momento para cumplir con todas las metas.<\/p>\n GESTI\u00d3N DEL PROYECTO<\/strong><\/p>\n Existe una serie de actividades que se deben llevar a cabo para la construcci\u00f3n e implementaci\u00f3n de un cansat.<\/p>\n 1. Adquirir los componentes necesarios.<\/p>\n 2. Dise\u00f1ar una placa PCB para montar los componentes.<\/p>\n 3. Concluir el software que controlar\u00e1 los dispositivos\/ sensores.<\/p>\n 4. Dise\u00f1ar la estructura mec\u00e1nica.<\/p>\n 5. Ensamblar la placa PCB en la estructura mec\u00e1nica.<\/p>\n 6. Realizar las pruebas necesarias para validar la funcionalidad del sat\u00e9lite.<\/p>\n Dichas actividades fueron asumidas por los miembros del equipo y la relaci\u00f3n se muestra a continuaci\u00f3n.<\/p>\n DESGLOSE DE TAREAS<\/strong><\/p>\n DESCRIPCI\u00d3N F\u00cdSICA Y ARQUITECTURA DEL PROYECTO<\/strong><\/p>\n El costo total del proyecto asciende a $4 860 pesos, la tabla III muestra las caracter\u00edsticas de los componentes empleados en cada subsistema, as\u00ed como todos los aditamentos (pines, PCB, cargador de bater\u00eda, sockets, etc\u00e9tera) necesarios para una correcta funcionalidad del sat\u00e9lite.<\/p>\n Subsistema de computadora de vuelo <\/strong><\/p>\n La computadora de vuelo es un arduino nano, el cual es programado en lenguaje C y controla todos los sensores y dispositivos que conforman el cansat.<\/p>\n Requerimientos <\/strong><\/p>\n 1. Funcionamiento correcto de la placa arduino.<\/p>\n Subsistema de energ\u00eda<\/strong><\/p>\n El cansat est\u00e1 alimentado principalmente por una pila de litio de 7.4 V a la cual se le han implementado celdas solares que le permitir\u00e1n autosustentarse.<\/p>\n La bater\u00eda suministra energ\u00eda a la placa arduino que se encarga de alimentar todos los subsistemas y circuiter\u00eda que necesite voltajes de 5 V (por medio de un regulador que ya tiene integrado), para los sensores que se alimentan con 3.3 V est\u00e1 implementado un regulador de voltaje externo (fi gura 1).<\/p>\n Requerimientos<\/p>\n 1. Todos los componentes ser\u00e1n alimentados por una bater\u00eda.<\/p>\n 2. El sistema debe contener celdas solares.<\/p>\n 3. La alimentaci\u00f3n de los sensores debe ser de 3.3 y 5 volts.<\/p>\n Figura 1. Subsistema de energ\u00eda.<\/p><\/div>\n <\/p>\n Subsistema de comunicaciones <\/strong><\/p>\n El cansat est\u00e1 equipado con dos dispositivos principales que ayudar\u00e1n a transmitir los datos obtenidos por la carga \u00fatil, estos dispositivos son, en primer lugar, un m\u00f3dulo GPS conectado a la computadora principal (arduino) que se encargar\u00e1 de recibir las coordenadas del GPS por el Pin Rx y mediante el pin TX; del mismo microcontrolador se enviar\u00e1n los datos a trav\u00e9s de una tarjeta Xbee Pro S2B directo a la estaci\u00f3n terrena \u2013la tarjeta Xbee se activa por medio de transistor NPN (fi gura 2).<\/p>\n <\/p>\n Figura 2. Subsistema de comunicaci\u00f3n.<\/p><\/div>\n <\/p>\n Requerimientos<\/p>\n 1. Enviar los datos adquiridos por la carga \u00fatil a la estaci\u00f3n terrena.<\/p>\n 2. Correcto funcionamiento del m\u00f3dulo GPS.<\/p>\n Subsistema de la misi\u00f3n (carga \u00fatil)<\/strong><\/p>\n Este subsistema es el encargado de recaudar todos los datos durante el tiempo de vuelo del cansat (UNAM, 2015) ya que contiene el integrado GY-80, para medir temperatura interna, presi\u00f3n atmosf\u00e9rica y altitud sobre el nivel del mar; el integrado HTU21D para medir la temperatura externa del sat\u00e9lite, as\u00ed como la humedad relativa; el sensor VEML 6070 que mide la radiaci\u00f3n UV; el sensor MQ-135 que se encarga de monitorear la calidad del aire y finalmente un relevador de estado s\u00f3lido por medio del cual se activa la c\u00e1mara y se inicializa la captura de audio y video (figura 3).<\/p>\n Figura 3. Subsistema de la misi\u00f3n.<\/p><\/div>\n Estaci\u00f3n terrena <\/strong><\/p>\n La estaci\u00f3n terrena es la plataforma encargada de recibir, monitorear y almacenar los datos enviados por el cansat y se compone de una tarjeta Xbee PRO S2B y una computadora.<\/p>\n Requerimientos <\/strong><\/p>\n 1. Antena Xbee con alcance m\u00ednimo de 400 m de distancia.<\/p>\n 2. La transmisi\u00f3n no debe tener interferencia.<\/p>\n RESULTADOS Y DISCUSI\u00d3N<\/strong><\/p>\n Para comprobar que el sat\u00e9lite es capaz de cumplir con su misi\u00f3n, se debe someter a diversas pruebas estando en funcionamiento, las cuales son descritas a continuaci\u00f3n:<\/p>\n 1. Prueba de vibraci\u00f3n: consta en agitar el cansat de manera reiterada y agresiva con el fin de comprobar qu\u00e9 tan fijos est\u00e1n los componentes del sistema.<\/p>\n 2. Prueba de fuerza centr\u00edfuga: se gira el sat\u00e9lite a una gran velocidad.<\/p>\n 3. Prueba de impacto secundario: consiste en golpear la base donde se sit\u00faa el cansat para generar perturbaciones.<\/p>\n 4. Prueba de impacto directo: el cansat soporta el golpe contra el suelo derivado de una ca\u00edda libre a una altura de 10 m.<\/p>\n 5. Prueba del paraca\u00eddas: comprobar que el paraca\u00eddas se abre a tiempo evitando el desplome del sat\u00e9lite.<\/p>\n 6. Prueba de la c\u00e1mara: asegura que se ha grabado el video durante el tiempo de vuelo.<\/p>\n Todas las pruebas fueron superadas con \u00e9xito dado que el sat\u00e9lite no perdi\u00f3 comunicaci\u00f3n ni dej\u00f3 de transmitir los datos en ning\u00fan momento, por lo tanto, a pesar de las diversas perturbaciones que podr\u00eda sufrir el dispositivo, e incluso el impacto con el suelo a la hora del descenso, \u00e9ste se mantiene en \u00f3ptimas condiciones y completamente funcional.<\/p>\n A continuaci\u00f3n se muestran las gr\u00e1ficas de ciertos par\u00e1- metros transmitidos en tiempo de vuelo del sat\u00e9lite y un fragmento de la base de datos que se cre\u00f3 en Microsoft Access en una de las pruebas realizadas.<\/p>\n CONCLUSIONES<\/strong><\/p>\n El crear una estructura mec\u00e1nica es un reto puesto que todos los sensores y dispositivos deben entrar en la lata, permanecer est\u00e1ticos y operar al mismo tiempo, adem\u00e1s de ofrecer una protecci\u00f3n ante posibles perturbaciones.<\/p>\n Figura 4. Temperatura monitoreada en tiempo de vuelo.<\/p><\/div>\n <\/p>\n Figura 5. Altura sobre el nivel del mar monitoreada en tiempo de vuelo.<\/p><\/div>\n <\/p>\n Figura 6. Humedad relativa monitoreada en tiempo de vuelo.<\/p><\/div>\n <\/p>\n Figura 7. Presi\u00f3n atmosf\u00e9rica monitoreada en tiempo de vuelo.<\/p><\/div>\n <\/p>\n Los sensores que presentaron problemas fueron el GPS y el sensor de humedad, ya que al demandar m\u00e1s corriente al regulador de 3.3 V, el voltaje disminu\u00eda causando que sus lecturas fueran incorrectas o nulas, adem\u00e1s de que el m\u00f3dulo GPS sufr\u00eda la incapacidad de mandar las coordenadas a la placa arduino; despu\u00e9s de una ardua b\u00fasqueda se encontr\u00f3 que el pin RX del m\u00f3dulo GPS debe ir conectado a un pin digital del arduino de modo que \u00e9ste funcione como un TX, por lo que la soluci\u00f3n fue utilizar el pin 6 digital del arduino\u00a0como TX y el pin 5 digital como un RX y as\u00ed conectar el terminal TX del GPS al pin 5 y el RX al pin 6.<\/p>\n Decidimos hacer una relaci\u00f3n entre una base de datos en Access y el monitoreo de par\u00e1metros en LabView, de forma que todos los valores medidos se almacenaran en dicha base.<\/p>\n Finalmente, logramos que todos los subsistemas funcionaran en armon\u00eda y dimos por concluido nuestro cansat.<\/p>\n Se puede decir que gracias al coste de realizaci\u00f3n moderado, poco tiempo de preparaci\u00f3n y simplicidad en comparaci\u00f3n con otros proyectos espaciales, este concepto es una excelente oportunidad para estudiantes de dar los primeros pasos en materia espacial.<\/p>\n Son los estudiantes quienes se encargan de seleccionar la manera en la que van a realizar su misi\u00f3n, dise\u00f1ar el cansat, integrar los componentes, comprobar el correcto funcionamiento, preparar el lanzamiento, analizar los datos y organizarse como equipo distribuyendo la carga de trabajo.<\/p>\n Se trata en definitiva de una reproducci\u00f3n a escala del proceso de dise\u00f1o, creaci\u00f3n y lanzamiento de un sat\u00e9lite real. Por otra parte, fuera de los logros educativos que pueda brindar el proyecto, el otro motivo por el cual la realizaci\u00f3n del cansat logra ser oportuna es la exploraci\u00f3n, ya que gracias a la telemetr\u00eda se pueden recolectar y transmitir datos de vuelo en\u00a0tiempo real, lo cual lo hace un dispositivo id\u00f3neo para investigar otros planetas, desde la \u00f3rbita hasta la superficie terrestre. Midiendo diferentes variables como la presi\u00f3n del aire y el porcentaje de ox\u00edgeno, es posible construir una imagen de la historia del terreno, adem\u00e1s de que se puede ejecutar la misi\u00f3n en diferentes partes y abarcar un terreno m\u00e1s amplio en menos tiempo.<\/p>\n AGRADECIMIENTOS <\/strong><\/p>\n A UNISEC-M\u00e9xico, as\u00ed como a la UANL por realizar este tipo de concursos y no dejar que muera esa pasi\u00f3n por la tecnolog\u00eda y las misiones espaciales.<\/p>\n Al ITN por ser la instituci\u00f3n que nos da las herramientas para competir.<\/p>\n * Instituto Tecnol\u00f3gico de Nogales.<\/p>\n Contacto: karinareyeslio@hotmail.com<\/p>\n REFERENCIAS<\/strong><\/p>\n S\u00e1nchez C., \u00c1.E., et al. (2016). Picosat\u00e9lites educativos cansat: Primer Concurso Nacional en M\u00e9xico. Celerinet, A\u00f1o 4, Vol. VII. 20-28.<\/p>\n UANL, et al. (2016). 2\u00b0 Concurso Nacional de Ppicosat\u00e9lites Educativos Cansat. Consultado el 19 de agosto de 2016. http:\/\/ concursoscansat.com\/documentos\/cansat2016\/ Convocatoria_2do_Concurso_CanSat%202016.pdf<\/p>\n UNAM. (2015). Manual cansat. Consultado el 19 agosto de 2016. http:\/\/rue.unam.mx\/Eventos\/Realizados\/CANSAT_II\/ Manual_Cansat_RUE_AEM.pdf<\/p>\n Recibido 8-8-16<\/p>\n Aceptado 10-9-16<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" JUAN JULIO C\u00c9SAR CAMPAS BUITIMEA*, GUSTAVO ADOLFO CASTILL\u00d3N RAM\u00cdREZ*, GERMAN GARZ\u00d3N MANJARREZ*, ERICK ALBERTO M\u00c9NDEZ MENDOZA*, CHRISTIAN ARTURO SAAVEDRA CEBALLOS* Y SILVIA KARINA REYES LIO* CIENCIA UANL \/ A\u00d1O 19, No. 81, SEPTIEMBRE-OCTUBRE 2016 RESUMEN Se dise\u00f1\u00f3 un cansat que actuar\u00e1 como sonda y que, con ayuda de sensores y un arduino, recolectar\u00e1 diversos par\u00e1metros relativos a las condiciones para […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":6360,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[27],"tags":[],"class_list":["post-6357","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-investigacion"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/6357","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=6357"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/6357\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":6375,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/6357\/revisions\/6375"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/6360"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=6357"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=6357"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=6357"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}![\"\"](\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2017\/02\/tabla_I_requerimientos_mision.jpg\")
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