SSTV kapsulė didelio aukščio balionams: 11 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

Šis projektas gimė po „ServetI“baliono 2017 m. Vasarą, idėja siųsti vaizdus realiuoju laiku iš Stratosferos į Žemę. Vaizdai, kuriuos mes padarėme, buvo išsaugoti RPI atmintyje, o po to jie buvo išsiųsti, kad būtų konvertuoti į garso signalą. Vaizdai turi būti siunčiami kas x kartą į valdymo stotį. Taip pat buvo pasiūlyta, kad šie vaizdai pateiktų tokius duomenis kaip temperatūra ar aukštis, taip pat identifikavimą, kad kiekvienas, kuris gautų vaizdą, galėtų žinoti, apie ką jis yra.

Apibendrinant galima pasakyti, kad „Rpi-z“fotografuoja ir renka jutiklio reikšmes (temperatūrą ir drėgmę). Šios vertės saugomos CSV faile, o vėliau galime jas panaudoti kurdami grafiką. Kapsulė siunčia SSTV vaizdus analogine forma per radiją. Tai ta pati sistema, kurią naudoja ISS (Tarptautinė kosminė stotis), tačiau mūsų vaizdai yra mažesnės skiriamosios gebos. Jo dėka paveikslėlio siuntimas užtrunka mažiau laiko.

1 žingsnis: reikalingi dalykai

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

Rtc DS3231

-Jutiklio temperatūros ir barometrinio slėgio jutiklis: BMP180-Radijo modulis: DRA818V

Tik keli komponentai:

-10UF ELEKTROLITINIS KAPACITORIUS x2

-0.033UF MONOLITINIS KERAMINIS KAPACITORIUS x2

-150 OHM rezistorius x2

-270 OHM rezistorius x2

-600 OHM GARSO TRANSFORMATORIUS x1

-1N4007 diodas x1

-100uF ELEKTROLITINIS KAPACITORIUS

-10nf MONOLITINIS KERAMINIS KAPACITORIUS x1-10K REZISTORIUS x3

-1K rezistorius x2

-56nH INDUCTOR x2*-68nH INDUCTOR x1*-20pf MONOLITIC CERAMIC CAPACITOR x2*

-36pf MONOLITINIS KERAMINIS KAPACITORIUS x2*

*Rekomenduojami komponentai, kapsulė gali dirbti su jais

2 žingsnis: „Pi-Zero“

„Rpi Zero“Mums reikia įdiegti „Raspbian“su grafine aplinka, pasiekę meniu „raspi-config“įgalinsime fotoaparato sąsają, „I2C“ir „Serial“. Žinoma, grafinė sąsaja nėra privaloma, bet aš ją naudoju sistemai išbandyti. Dėkojame WS4E, nes jis paaiškina SSTV sprendimą per RPID Atsisiųskite SSTV aplanką iš mūsų saugyklos ir nuvilkite jį į katalogą „/home/pi“, pagrindinis kodas vadinamas sstv.sh, kai bus paleistas kodas, jis įgalins ryšį su radiju modulis ir bmp180 jutiklis, taip pat fotografuos ir pavers jį garsu, kad radijo sistema jį perduotų į garsą.

Galite išbandyti sistemą naudodami 3,5 mm garso kabelį iš vyriškos lyties į vyrą arba naudodami radijo modulį ir kitą įrenginį, kad gautumėte tokius duomenis kaip SDR arba bet kuris radijas su „Android Robot36“programa.

3 žingsnis: Įrenginiai

RTC ir BMP180 įrenginius galima montuoti kartu ant PCB, todėl jie gali turėti tą pačią tiekimo ir ryšio sąsają. Norėdami sukonfigūruoti šiuos modulius, galite sekti instrukcijas šiuose puslapiuose, kurie man padėjo. Įdiekite ir sukonfigūruokite „bmp180“Įdiekite ir sukonfigūruokite RTC modulį

4 žingsnis: fotoaparato nustatymai

Mūsų projekte galėtume naudoti bet kokią kamerą, bet mes norime naudoti raspi-cam v2 pagal svorį, kokybę ir dydį. Savo scenarijuje mes naudojame programą „Fswebcam“, norėdami fotografuoti ir pateikti informaciją apie vardą, datą ir jutiklio reikšmes per OSD (ekrano duomenys). Norėdami teisingai aptikti fotoaparatą pagal mūsų programinę įrangą, turime žiūrėti šias instrukcijas.

5 žingsnis: garso išvestis

„Rpi-zero“neturi tiesioginio analoginio garso išvesties, todėl reikia pridėti mažą garso plokštę per USB arba sukurti paprastą grandinę, kuri generuoja garsą per du PWM GPIO prievadus. Mes išbandėme pirmąjį sprendimą naudodami USB garso plokštę, tačiau tai buvo paleista iš naujo kiekvieną kartą, kai radijas buvo perjungtas į TX („Stranger Things“). Pabaigoje mes panaudojome garso išvestį per PWM kaištį. Naudodami kelis komponentus, galite sukurti filtrą, kad gautumėte geresnį garsą.

Mes surinkome visą grandinę su dviem kanalais, L ir R garso, bet jums reikia tik vieno. Be to, kaip matote paveikslėliuose ir schemoje, mes pridėjome 600 omų garso transformatorių, pavyzdžiui, galvaninę izoliaciją. Transformatorius neprivalomas, tačiau norėjome jį naudoti, kad išvengtume trukdžių.

6 žingsnis: radijo modulis VHF

Naudotas modulis buvo DRA818V. Ryšys su moduliu vyksta per nuoseklųjį prievadą, todėl turime jį įgalinti GPIO kaiščiuose. Paskutinėse RPI versijose tai daroma problema, nes RPI turi „Bluetooth“modulį, kuris naudoja tuos pačius kaiščius. Pabaigoje radau sprendimą, kaip tai padaryti nuorodoje.

Uart dėka galime užmegzti ryšį su moduliu, kad priskirtų radijo dažnių perdavimą, priėmimą (nepamirškite, kad tai yra siųstuvas -imtuvas) ir kitas specifines funkcijas. Mūsų atveju modulį naudojame tik kaip siųstuvą ir visada tuo pačiu dažniu. GPIO kaiščio dėka jis suaktyvins PTT (tiesioginio ryšio) radijo modulį, kai norėsime išsiųsti paveikslėlį.

Labai svarbi šio prietaiso detalė yra ta, kad netoleruoja 5 V maitinimo šaltinio, ir mes tai sakome… „patirtimi“. Taigi schemoje matome, kad yra tipiškas diodas 1N4007, kuris sumažina įtampą iki 4,3 V. Mes taip pat naudojame nedidelį tranzistorių PTT funkcijai aktyvuoti. Modulio galia gali būti nustatyta 1w arba 500mw. Daugiau informacijos apie šį modulį rasite duomenų lape.

7 žingsnis: antena

Tai yra svarbi kapsulės sudedamoji dalis. Antena siunčia radijo signalus į bazinę stotį. Kitose kapsulėse mes išbandėme ¼ lambda anteną. Tačiau, norėdami užtikrinti gerą aprėptį, mes sukuriame naują anteną, pavadintą „Turnstile“(kryžminis dipolis). Norėdami sukurti šią anteną, jums reikia 75 omų kabelio ir 2 metrų aliuminio vamzdžio, kurio skersmuo yra 6 mm. Kapsulės apačioje galite rasti gabalo, kuriame yra dipolis, skaičiavimus ir 3D dizainą. Prieš paleidimą išbandėme antenos aprėptį ir galiausiai ji sėkmingai išsiuntė vaizdus daugiau nei 30 km.

-Vertės apskaičiuoti antenos matmenis (naudojant mūsų medžiagas)

SSTV dažnis Ispanijoje: 145,500 Mhz Aliuminio greičio santykis: 95%75 omų kabelio greičio santykis: 78%

8 žingsnis: maitinimo šaltinis

Jūs negalite nusiųsti šarminės baterijos į stratosferą, kur ji nukrenta iki -40 ° C, ir jie tiesiog nustoja veikti. Nors izoliuosite savo naudingąją apkrovą, norite naudoti vienkartines ličio baterijas, jos gerai veikia esant žemai temperatūrai.

Jei naudojate nuolatinės srovės keitiklį, ypač žemo iškritimo reguliatorių, tuomet iš savo maitinimo bloko galite iškrauti daugiau skrydžio laiko

Mes naudojame vatmetrą elektros energijos suvartojimui matuoti ir taip apskaičiuoti, kiek valandų jis galėtų dirbti. Mes nusipirkome modulį ir sumontavome mažoje dėžutėje, greitai įsimylėjome šį įrenginį.

Mes naudojame 6 pakuočių AA ličio baterijas ir šį žingsnį žemyn.

9 žingsnis: suprojektuokite kapsulę

Mes naudojame „putas“, kad sukurtume lengvą ir izoliuotą kapsulę. Gaminame jį CNC laboratorijoje „Cesar“. Su pjaustytuvu ir atsargumu pristatėme visus jo komponentus. Pilką kapsulę apvyniojome termo antklode (kaip tikri palydovai;))

10 žingsnis: paleidimo diena

Balioną paleidome 2018 02 25 Agone, netoli Saragosos esančiame mieste, startas buvo 9.30 val., Skrydžio trukmė - 4 valandos, maksimalus aukštis 31, 400 metrų, o minimali lauko temperatūra - 48º Celsijaus. Iš viso balionas nuvažiavo apie 200 km. Mes galėjome tęsti savo kelionę dėka kitos „Aprs“kapsulės ir www.aprs.fi paslaugos

Trajektorija buvo apskaičiuota dėka paslaugos www.predict.habhub.org, labai sėkmingai, kaip matyti žemėlapyje su raudonomis ir geltonomis linijomis.

Didžiausias aukštis: 31, 400 metrų

Mes sukūrėme SSTV kapsulę, tačiau šis projektas nebūtų įvykdytas be kitų bendradarbių pagalbos: Nacho, Kike, Juampe, Alejandro, Fran ir daugiau savanorių.

11 žingsnis: nuostabus rezultatas

Enrique dėka mes turime apibendrintą skrydžio vaizdo įrašą, kuriame galite pamatyti visą paleidimo procesą. Be jokios abejonės, geriausia dovana po sunkaus darbo

Pirmasis prizas kosmoso iššūkyje