Kapsle SSTV pro balónky s vysokou nadmořskou výškou: 11 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Tento projekt vznikl po balónu ServetI v létě 2017 s myšlenkou posílat obrázky v reálném čase ze Stratosféry na Zemi. Snímky, které jsme pořídili, byly uloženy do paměti rpi a poté byly odeslány díky převodu na zvukový signál. Obrázky by měly být zasílány vždy 'x' na řídicí stanici. Bylo také navrženo, aby tyto obrázky poskytovaly údaje, jako je teplota nebo nadmořská výška, a také identifikaci, aby kdokoli, kdo snímek přijme, věděl, o co jde.

Stručně řečeno, Rpi-z pořizuje snímky a shromažďuje hodnoty senzoru (teplota a vlhkost). Tyto hodnoty jsou uloženy v souboru CSV a později je můžeme použít k provedení nějaké grafiky. Kapsle posílá obrázky SSTV analogovou formou prostřednictvím rádia. Je to stejný systém, jaký používá ISS (Mezinárodní vesmírná stanice), ale naše obrázky mají menší rozlišení. Díky němu odeslání obrázku zabere méně času.

Krok 1: Věci, které potřebujeme

-Mozek Pi-Zero: https://shop.pimoroni.com/products/raspberry-pi-ze… 10 $-Hodiny:

RTC DS3231

-Snímač teploty a senzoru barometrického tlaku: BMP180-Rádiový modul: DRA818V

Jen několik komponent:

-10UF ELEKTROLYTICKÝ KAPACITOR x2

-0,033UF MONOLITICKÝ KERAMICKÝ KAPACITOR x2

-150 ohmový odpor x2

-270 OHM REZISTOR x2

-600 OHM AUDIO TRANSFORMÁTOR x1

-1N4007 dioda x1

-100uF ELEKTROLYTICKÝ KAPACITOR

-10nF MONOLITICKÝ KERAMICKÝ KAPACITOR x1-10K REZISTOR x3

-1K RESISTOR x2

-56nH INDUKTOR x2*-68nH INDUKTOR x1*-20pf MONOLITICKÝ KERAMICKÝ KAPACITOR x2*

-36pf MONOLITICKÝ KERAMICKÝ KAPACITOR x2*

*Doporučené komponenty, kapsle může fungovat bez nich

Krok 2: Pi-Zero

Rpi Zero Potřebujeme nainstalovat Raspbian s grafickým prostředím, v nabídce raspi-config povolíme rozhraní kamery, I2C a Serial. Grafické rozhraní samozřejmě není povinné, ale používám ho k testování systému. Díky WS4E, protože vysvětlil řešení pro SSTV přes RPID Stáhněte si složku SSTV do našeho úložiště a přetáhněte ji do svého adresáře "/home/pi" hlavní kód se nazývá sstv.sh, kdy se spustí kód, umožní komunikaci s rádiem modul a snímač bmp180 také pořídí obrázky a převede je na zvuk pro přenos rádiovým systémem do zvuku.

Systém si můžete vyzkoušet přímo pomocí audio kabelu 3,5 mm na muž nebo muže nebo pomocí modulu rádia a jiného zařízení pro příjem dat jako SDR nebo vysílačky kohokoli s aplikací Android Robot36.

Krok 3: Zařízení

Jednotky RTC a BMP180 lze namontovat společně na desku plošných spojů, díky čemuž mohou sdílet stejné napájecí a komunikační rozhraní. Chcete -li konfigurovat tyto moduly, postupujte podle pokynů na následujících stránkách, které mi pomohly. Nainstalujte a nakonfigurujte bmp180 Nainstalujte a nakonfigurujte modul RTC

Krok 4: Nastavení fotoaparátu

V našem projektu jsme mohli použít jakýkoli fotoaparát, ale dáváme přednost použití raspi-cam v2 podle hmotnosti, kvality a velikosti. V našem skriptu používáme aplikaci Fswebcam k pořizování snímků a vkládání informací o jménech, datech a hodnotách senzorů prostřednictvím OSD (data na obrazovce). Pro správnou detekci kamery naším softwarem potřebujeme tyto pokyny.

Krok 5: Zvukový výstup

Rpi-zero nemá přímý analogový zvukový výstup, to vyžaduje přidání malé zvukové karty přes USB nebo vytvoření jednoduchého obvodu, který generuje zvuk prostřednictvím dvou portů PWM GPIO. Zkoušeli jsme první řešení se zvukovou kartou USB, ale toto se restartovalo pokaždé, když bylo rádio vloženo do TX (Stranger Things). Nakonec jsme použili zvukový výstup přes pin PWM. S několika komponentami můžete vytvořit filtr, abyste získali lepší zvuk.

Sestavili jsme kompletní obvod se dvěma kanály, L a R audio, ale potřebujete pouze jeden. Navíc, a jak vidíte na obrázcích a schématu, přidali jsme 600 ohmový audio transformátor jako galvanickou izolaci. Transformátor je volitelný, ale dali jsme přednost jeho použití, abychom se vyhnuli rušení.

Krok 6: Rádiový modul VKV

Použitým modulem byl DRA818V. Komunikace s modulem probíhá přes sériový port, takže jej musíme povolit na pinech GPIO. V posledních verzích RPI je problém to udělat, protože RPI má modul Bluetooth, který používá stejné piny. Nakonec jsem v odkazu našel řešení, jak to udělat.

Díky uartu můžeme navázat komunikaci s modulem pro přiřazení radiofrekvenčního přenosu, příjmu (pamatujte, že je to transceiver) a dalších specifických funkcí. V našem případě modul používáme pouze jako vysílač a vždy na stejné frekvenci. Díky GPIO pinu aktivuje rádiový modul PTT (Push to Talk), když budeme chtít poslat obrázek.

Velmi důležitým detailem tohoto zařízení je, že netoleruje napájení 5v, a říkáme to… „zkušenostmi“. Na schématu tedy vidíme, že existuje typická dioda 1N4007 pro snížení napětí na 4,3V. K aktivaci funkce PTT používáme také malý tranzistor. Výkon modulu lze nastavit na 1w nebo 500mw. Další informace o tomto modulu najdete v datovém listu.

Krok 7: Anténa

Je to důležitá součást kapsle. Anténa vysílá rádiové signály do základny. V jiných kapslích jsme testovali s mb lambda anténou. Abychom však zajistili dobré pokrytí, navrhujeme novou anténu s názvem Turnstile (zkřížený dipól). Ke stavbě této antény potřebujete kus kabelu 75 ohmů a 2 metry hliníkové trubice o průměru 6 mm. Výpočty a 3D design dílu, který drží dipól, najdete ve spodní části kapsle. Testovali jsme pokrytí antény před spuštěním a nakonec úspěšně odeslalo obrázky přes 30 km.

-Hodnoty pro výpočet rozměrů antény (s našimi materiály)

Frekvence SSTV ve Španělsku: 145 500 Mhz Rychlostní poměr hliníku: 95%Poměr rychlosti 75 ohmového kabelu: 78%

Krok 8: Napájení

Alkalickou baterii nemůžete poslat do stratosféry až na -40 ° C a prostě přestanou fungovat. Přestože budete izolovat své užitečné zatížení, chcete použít jednorázové lithiové baterie, které fungují dobře při nízkých teplotách.

Pokud použijete DC-DC převodník s ultra nízkým výpadkem, můžete ze svého zdroje vyždímat více času letu

Pomocí watimetru měříme elektrickou spotřebu, a tak vypočítáme, kolik hodin by mohla fungovat. Koupili jsme modul a namontovali ho do malé krabice, rychle jsme si toto zařízení zamilovali.

Používáme 6 balení lithiové baterie AA a tento krok dolů.

Krok 9: Navrhněte kapsli

„Pěnu“používáme k výrobě lehké a izolační kapsle. Vyrábíme to s CNC v laboratoři Cesar. S řezačkou a péčí jsme představili všechny komponenty v ní. Zabalili jsme šedou kapsli termální dekou (jako skutečné satelity;))

Krok 10: Den spuštění

Balón jsme vypustili 25. února 2018 v Agonu, městě poblíž Zaragozy, start byl v 9:30 a doba letu byla 4 hodiny, s maximální výškou 31 400 metrů a minimální venkovní teplotou - 48º Celsia. Celkem balón urazil asi 200 km. Díky další kapsli Aprs a službě www.aprs.fi jsme mohli pokračovat v cestě

Dráha byla vypočítána díky službě www.predict.habhub.org s velkým úspěchem, jak je vidět na mapě s červenými a žlutými čarami.

Maximální nadmořská výška: 31 400 metrů Maximální rychlost zaznamenaného klesání: 210 km / h Registrovaná koncová rychlost klesání: 7 m / s Registrovaná venkovní minimální teplota: -48 ° C až 14 000 metrů vysoká

Vyrobili jsme kapsli SSTV, ale tento projekt by nemohl být proveden bez pomoci dalších spolupracovníků: Nacho, Kike, Juampe, Alejandro, Fran a dalších dobrovolníků.

Krok 11: Úžasný výsledek

Díky Enrique máme souhrnné video z letu, kde můžete vidět celý proces spuštění. Bezpochyby nejlepší dárek po tvrdé práci

První cena ve vesmírné výzvě