Kapsula SSTV për balona me lartësi të madhe: 11 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:26

Ky projekt lindi pas balonës ServetI në verën e vitit 2017 me idenë e dërgimit të imazheve në kohë reale nga Stratosfera në Tokë. Imazhet që morëm u ruajtën në kujtesën e rpi dhe më pas, ato u dërguan falë konvertimit në një sinjal audio. Imazhet duhet të dërgohen çdo 'x' në stacionin e kontrollit. Gjithashtu u sugjerua që këto imazhe do të siguronin të dhëna të tilla si temperatura ose lartësia, si dhe një identifikim në mënyrë që kushdo që do të merrte imazhin, ai të mund ta dinte për çfarë bëhet fjalë.

Si përmbledhje, një Rpi-z merr imazhe dhe mbledh vlerat e sensorit (temperatura dhe lagështia). Këto vlera ruhen në një skedar CSV dhe më vonë, ne mund t'i përdorim për të bërë disa grafika. Kapsula dërgon imazhe SSTV duke përdorur formë analoge përmes radios. Shtë i njëjti sistem i përdorur nga ISS (Stacioni Hapësinor Ndërkombëtar), por imazhet tona kanë më pak rezolucion. Falë tij, kërkon më pak kohë për të dërguar imazhin.

Hapi 1: Gjërat që na duhen

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

Rtc DS3231

-Sensori i temperaturës dhe presionit barometrik: BMP180-Moduli i radios: DRA818V

Vetëm disa përbërës:

-10UF KAPENCITOR ELEKTROLITIK x2

-0.033UF KONTAZITOR MONOLITIK QERAMIK x2

-150 OHM RESISTOR x2

-270 OHM RESISTOR x2

-600 OHM AUDIO TRANSFORMER x1

-1N4007 diodë x1

-100uF KAPENCITOR ELEKTROLITIK

-10nf KAPACITOR MONOLITIK QERAMIK x1-10K RESISTOR x3

-1K RESISTOR x2

-56nH INDUCTOR x2*-68nH INDUCTOR x1*-20pf KAPACITOR MONOLITIK QERAMIK x2*

-36pf KAPACITOR MONOLITIK QERAMIK x2*

*Komponentët e rekomanduar, kapsula mund të funksionojë me to

Hapi 2: Pi-Zero

Rpi Zero Ne kemi nevojë për të instaluar Raspbian me mjedis grafik, duke hyrë në menunë raspi-config do të mundësojmë ndërfaqen e kamerës, I2C dhe Serial. Sigurisht që ndërfaqja grafike nuk është e detyrueshme, por unë e përdor atë për të testuar sistemin. Falë WS4E, sepse ai shpjegon një zgjidhje për SSTV mbi RPID shkarkoni dosjen SSTV në depon tonë dhe e tërhiqni në drejtorinë tuaj "/home/pi" kodi kryesor quhet sstv.sh, kur do të fillojë kodi, ai mundëson komunikimin me radio moduli dhe sensori bmp180, gjithashtu do të bëjë fotografi dhe do ta shndërrojë atë në audio për ta transmetuar atë nga sistemi radio në audio.

Ju mund ta provoni sistemin duke përdorur drejtpërdrejt kabllo audio mashkullore për meshkuj 3.5mm ose duke përdorur modul radio dhe pajisje të tjera për të marrë të dhëna si SDR ose këdo radio dore me një aplikacion android Robot36.

Hapi 3: Pajisjet

Njësitë RTC dhe BMP180 mund të montohen së bashku në një PCB, falë tij ato mund të ndajnë të njëjtën ndërfaqe furnizimi dhe komunikimi. Për të konfiguruar këto module mund të ndiqni udhëzimet në faqet e mëposhtme, të cilat më ndihmuan. Instaloni dhe konfiguroni bmp180Instaloni dhe konfiguroni modulin RTC

Hapi 4: Cilësimet e kamerës

Në projektin tonë ne mund të përdorim çdo aparat fotografik, por ne preferojmë të përdorim raspi-cam v2 sipas peshës, cilësisë dhe madhësisë. Në skriptin tonë ne përdorim aplikacionin Fswebcam për të bërë fotografi dhe për të vendosur informacione mbi emrin, datën dhe vlerat e sensorit përmes OSD (në të dhënat e ekranit). Për zbulimin e duhur të kamerës nga softueri ynë, na duhen parë këto udhëzime.

Hapi 5: Dalja e audios

Rpi-zero nuk ka dalje audio të drejtpërdrejtë analoge, kjo kërkon shtimin e një karte të vogël audio me USB ose krijimin e një qarku të thjeshtë që gjeneron audio përmes dy portave PWM GPIO. Ne provuam zgjidhjen e parë me kartë audio USB, por kjo po rifillonte sa herë që radioja vihej në TX (Stranger Things). Në fund, ne përdorëm daljen audio përmes kunjit PWM. Me disa përbërës, mund të krijoni një filtër për të marrë një zë më të mirë.

Ne montuam qarkun e plotë me dy kanale, audio L dhe R, por ju duhet vetëm një. Për më tepër, dhe siç mund të shihni në fotografi dhe skemë ne kemi shtuar një transformator audio 600 ohm si izolim galvanik. Transformatori është opsional, por ne preferuam ta përdorim atë për të shmangur ndërhyrjen.

Hapi 6: Moduli i Radios VHF

Moduli i përdorur ishte DRA818V. Komunikimi me modulin bëhet përmes portit serik, kështu që ne duhet ta aktivizojmë atë në kunjat GPIO. Në versionet e fundit të RPI ka një problem në bërjen e tij sepse RPI ka një modul Bluetooth i cili përdor të njëjtat kunja. Në fund, gjeta një zgjidhje për ta bërë këtë në lidhje.

Falë uart, ne mund të krijojmë komunikim me modulin për të caktuar transmetimin e frekuencës radio, marrjen (mos harroni se është transmetuesi), si dhe funksione të tjera të veçanta. Në rastin tonë, ne përdorim modulin vetëm si transmetues dhe gjithmonë në të njëjtën frekuencë. Falë një kunj GPIO, ai do të aktivizojë modulin e radios PTT (Push to talk) kur ne duam të dërgojmë fotografinë.

Një detaj shumë i rëndësishëm i kësaj pajisjeje është se nuk toleron furnizimin me 5v dhe ne e themi këtë me … "përvojë". Pra, ne mund të shohim në skemë se ekziston një diodë tipike 1N4007 për të zvogëluar tensionin në 4.3V. Ne gjithashtu përdorim një tranzistor të vogël për të aktivizuar funksionin PTT. Fuqia e modulit mund të vendoset në 1w ose 500mw. Mund të gjeni më shumë informacion në lidhje me këtë modul në fletën e të dhënave.

Hapi 7: Antena

Shtë një komponent i rëndësishëm i kapsulës. Antena dërgon sinjale radio në stacionin bazë. Në kapsula të tjera ne testuam me antenë mb lambda. Sidoqoftë, për të siguruar një mbulim të mirë, ne hartojmë një antenë të re të quajtur Turnstile (dipol i kryqëzuar). Për të ndërtuar këtë antenë, keni nevojë për një copë kabllo 75 ohm dhe 2 metra tub alumini me diametër 6mm. Ju mund të gjeni llogaritjet dhe një model 3D të pjesës që mban dipolin në fund të kapsulës. Ne testuam mbulimin e antenës para lëshimit dhe më në fund, ajo dërgoi imazhe mbi 30 km me sukses.

-Vlerat për llogaritjen e dimensioneve të antenës (me materialet tona)

Frekuenca e SSTV në Spanjë: 145.500 Mhz Raporti i shpejtësisë së aluminit: 95%Raporti i shpejtësisë së kabllit 75 ohm: 78%

Hapi 8: Furnizimi me energji elektrike

Ju nuk mund të dërgoni një bateri alkaline lart në stratosferë kur ajo zbret në -40 ° C dhe ata thjesht pushojnë së punuari. Edhe pse do të izoloni ngarkesën tuaj, dëshironi të përdorni bateri litiumi të disponueshme që funksionojnë mirë në temperatura të ulëta.

Nëse përdorni një konvertues dc-dc një rregullator të braktisjes ultra të ulët, atëherë mund të merrni më shumë kohë fluturimi nga paketa juaj e energjisë

Ne përdorim një ujëmatës për të matur konsumin elektrik dhe kështu llogarisim sa orë mund të funksionojë. Blemë modulin dhe u montuam në një kuti të vogël, shpejt u dashuruam me këtë pajisje.

Ne përdorim një paketë 6 bateri litium AA dhe këtë hap-poshtë.

Hapi 9: Dizajnimi i kapsulës

Ne përdorim "shkumë" për të ndërtuar një kapsulë të lehtë dhe izoluese. Ne e bëjmë atë me CNC në Lab´s Cesar. Me një prestar dhe kujdes, ne po prezantonim të gjithë përbërësit brenda tij. Ne e mbështollëm kapsulën gri me një batanije termike (Si satelitët e vërtetë;))

Hapi 10: Dita e Nisjes

Ne e lëshuam balonën më 25.02.2018 në Agon, një qytet pranë Zaragoza, nisja ishte në 9:30 dhe koha e fluturimit ishte 4 orë, me një lartësi maksimale 31, 400 metra dhe një temperaturë minimale të jashtme prej - 48º Celsius. Në total balona udhëtoi rreth 200 km. Ne ishim në gjendje të vazhdonim udhëtimin e tij falë një kapsule tjetër Aprs dhe shërbimit të www.aprs.fi

Trajektorja u llogarit falë shërbimit www.predict.habhub.org me sukses të madh, siç mund të shihet në hartë me vijat e kuqe dhe të verdha.

Lartësia maksimale: 31, 400 metra Shpejtësia maksimale e regjistrimit të zbritjes: 210 kph Shpejtësia e regjistruar e zbritjes së terminalit: 7 m / s Temperatura minimale e regjistruar në natyrë: -48ºC në 14, 000 metra e lartë

Ne bëmë kapsulën SSTV por ky projekt nuk mund të ishte bërë pa ndihmën e bashkëpunëtorëve të tjerë: Nacho, Kike, Juampe, Alejandro, Fran dhe më shumë vullnetarë.

Hapi 11: Rezultat i mahnitshëm

Falë Enrique kemi një video përmbledhëse të fluturimit ku mund të shihni të gjithë procesin e nisjes. Pa dyshim dhurata më e mirë pas punës së palodhur

Çmimi i parë në Sfidën Hapësinore