Rakéta telemetria/pozíciókövető: 7 lépés

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:48

Ennek a projektnek a célja a 9 DOF érzékelőmodul repülési adatainak naplózása egy SD -kártyára, és egyidejűleg a GPS -hely mobilhálózatokon keresztül történő továbbítása egy szerverre. Ez a rendszer lehetővé teszi a rakéta megtalálását, ha a rendszer leszállási területe túl van a LOS -on.

1. lépés: Alkatrészlista

Telemetriai rendszer:

1x ATmega328 mikrokontroller (Arduino UNO, Nano)

1x Micro SD Breakout -

1x Micro SD kártya - (a méret nem számít FAT 16/32 formátumban) - Amazon Link

1x Gy -86 IMU - Amazon Link

Pozíciókövetés:

1x ATmega328 mikrokontroller (Arduino UNO, Nano) (minden rendszerhez saját mikro kell)

1x Sim800L GSM GPRS modul - Amazon Link

1x SIM -kártya (adatcsomaggal kell rendelkeznie) - https://ting.com/ (csak az Ön által használt díjak számítanak fel)

1x NEO 6M GPS modul - Amazon LInk

Általános alkatrészek:

1x 3.7v lipo akkumulátor

1x 3.7-5v fokozatos átalakító (ha nem építi be a NYÁK-ot)

1x Raspberry pi, vagy bármilyen számítógép, amely php szervert tud fogadni

-Hozzáférés a 3D nyomtatóhoz

-BB for PCB szerepel a táblázatban

-Gerbers a github repóban -https://github.com/karagenit/maps-gps

2. lépés: 1. alrendszer: Pozíciókövetés

Tesztelés:

Miután kéznél vannak a rendszer alkatrészei (NEO-6M GPS, Sim800L), önállóan kell tesztelnie a rendszerek működőképességét, hogy ne fájjon a feje, amikor megpróbálja kitalálni, mi nem működik a rendszerek integrálása során.

GPS tesztelés:

A GPS-vevő teszteléséhez használhatja az Ublox által biztosított szoftvert (U-Center Software)

vagy a github repóban linkelt tesztvázlat (GPS teszt)

1. Az U-center szoftverrel való teszteléshez egyszerűen csatlakoztassa a GPS-vevőt USB-n keresztül, és válassza ki az U-centerben lévő com portot, a rendszer ezt követően automatikusan elkezdi követni a tartózkodási helyét.

2. Mikrovezérlővel történő teszteléshez töltse fel a GPS-teszt vázlatát egy arduino-ra az IDE-n keresztül. Ezután csatlakoztassa az 5V -ot és a GND -t a vevő feliratú csapjaihoz az arduino és a GPS RX tűhöz a digitális 3 -hoz és a TX tűt a digitális 4 -hez az arduino -n. Végül nyissa meg a soros monitort az arduino IDE -n, és állítsa az átviteli sebességet 9600 -ra, és ellenőrizze, hogy a kapott koordináták helyesek -e.

Megjegyzés: A műholdas zár vizuális azonosítója a NEO-6M modulon az, hogy a piros led jelzőfény néhány másodpercenként villog, jelezve a kapcsolatot.

SIM800L tesztelés:

A mobilmodul teszteléséhez rendelkeznie kell aktív adatcsomaggal regisztrált SIM -kártyával, javaslom a Ting -et, mert havi adatcsomag helyett csak azért fizetnek, amit használnak.

A Sim modul célja, hogy elküldjön egy HTTP GET kérést a szervernek a GPS vevő által fogadott hellyel.

1. A cellamodul teszteléséhez helyezze be a SIM -kártyát a modulba úgy, hogy a lekerekített vége kifelé nézzen

2. Csatlakoztassa a sim modult a GND-hez és egy 3.7-4.2v forráshoz, ne használjon 5v-ot !!!! a modul nem képes 5V -on működni. Csatlakoztassa az RX Sim modult az Analog 2 -hez és a TX -t az Analog 3 -hoz az Arduino -n

3. Töltse fel a soros áthaladási vázlatot a githubból, hogy parancsokat küldhessen a cellamodulra.

4. kövesse ezt az oktatóanyagot, vagy töltse le az AT Command Tester próbaverzióját a HTTP GET funkció teszteléséhez

Végrehajtás:

Miután meggyőződött arról, hogy mindkét rendszer egymástól függetlenül működik, folytathatja a teljes vázlat feltöltését a github mikrokontrollerbe. megnyithatja a soros monitort 9600 baudon, hogy ellenőrizze, hogy a rendszer adatokat küld a webszervernek.

*ne felejtse el megváltoztatni a szerver ip -jét és portját a sajátjára, és győződjön meg arról, hogy megtalálja a használt cellaszolgáltató APN -jét.

Lépjen a következő lépésre, ahol beállítottuk a szervert

3. lépés: Szerver beállítása

A kiszolgáló beállításához a rakéta helyének megjelenítéséhez egy málna pi -t használtam gazdagépként, de bármilyen számítógépet használhat.

Kövesse ezt az oktatóanyagot a lightphp RPI beállításáról, majd másolja a php fájlokat a githubból az RPI/var/www/html mappájába. Miután csak használta a parancsot

sudo service lighttpd force-reload

a szerver újratöltéséhez.

Ügyeljen arra, hogy az útválasztón továbbítsa a szerverhez tartozó portokat, hogy távolról is elérhesse az adatokat. Az rpi -n a 80 -as portnak kell lennie, és a külső port tetszőleges szám lehet.

Érdemes statikus ip -t beállítani az RPI -hez, hogy az Ön által továbbított portok mindig az RPI címe felé mutassanak.

4. lépés: 2. alrendszer: Telemetriai naplózás

A telemetriai program a helyzetkövető rendszertől különálló mikrovezérlőn fut. Ezt a döntést az ATmega328 memóriakorlátozása miatt hozták meg, amely megakadályozta, hogy mindkét program egy rendszeren fusson. Egy másik, javított specifikációjú mikrokontroller választhatja ezt a problémát, és lehetővé teheti egy központi processzor használatát, de a kéznél lévő alkatrészeket a könnyebb használat érdekében szerettem volna használni.

Jellemzők: Ez a program egy másik példán alapul, amelyet itt találtam online.

• A program natív módon leolvassa a relatív magasságot (az indításkor nullázott magassági érték), a hőmérsékletet, a nyomást, a gyorsulást X irányban (meg kell változtatnia a gyorsulás leolvasásának irányát az érzékelő fizikai irányultsága alapján) és az időbélyeget (ezredben)).
• Annak megakadályozása érdekében, hogy az adatok az indítópulton ülve és a tárhelyet elpazarolva kerüljenek naplózásra, a rendszer csak akkor kezdi el az adatok írását, ha észlel egy magasságváltozást (konfigurálható a programban), és leállítja az adatok írását, amint észleli, hogy a rakéta visszatért eredeti állapotába. magasságban, vagy 5 perces repülési idő letelte után.
• A rendszer jelzi, hogy be van kapcsolva és adatokat ír egyetlen LED -en keresztül.

Tesztelés:

A rendszer teszteléséhez először csatlakoztassa az SD -kártya törését

Arduino SD kártya

4. tű ---------------- CS

11-es csap -------------- DI

13. tű -------------- SCK

12. tű -------------- DO

Most csatlakoztassa a GY-86-ot a rendszerhez I^2C-n keresztül

Arduino GY-86

A4-es tű -------------- SDA

Tű A5 -------------- SCL

2. tű ---------------- INTA

Az SD -kártyán hozzon létre egy fájlt a fő könyvtárban, a datalog.txt nevű fájlban, ahová a rendszer adatokat ír.

Mielőtt feltöltené a Data_Logger.ino vázlatot a mikrokontrollerre, módosítsa az ALT_THRESHOLD értékét 0 -ra, hogy a rendszer figyelmen kívül hagyja a magasságot a teszteléshez. Feltöltés után nyissa meg a soros monitort 9600 baudon a rendszer kimenetének megtekintéséhez. Győződjön meg arról, hogy a rendszer képes csatlakozni az érzékelőhöz, és az adatok az SD -kártyára vannak írva. Húzza ki a rendszert, és helyezze be az SD -kártyát a számítógépbe, hogy ellenőrizze, hogy az adatok a kártyára vannak -e írva.

5. lépés: Rendszerintegráció

Miután ellenőrizte, hogy a rendszer minden része ugyanabban a konfigurációban működik -e, mint a fő NYÁK -on, ideje összeszedni és felkészülni az indulásra! A githubba beillesztettem a NYÁKhoz tartozó Gerbers és EAGLE fájlokat és a sematikus rajzokat. fel kell töltenie a gerbereket egy gyártóhoz, például az OSH parkhoz vagy a JLC -hez, hogy előállítsa őket. Ezek a táblák kétrétegűek, és elég kicsik ahhoz, hogy illeszkedjenek a legtöbb gyártó 10 cmx10 cm -es kategóriájába az olcsó táblákhoz.

Miután visszakapta a táblákat a gyártástól, ideje a táblázatban és az alkatrészlistában található összes összetevőt a táblára forrasztani.

Programozás:

Miután mindent forrasztott, fel kell töltenie a programokat a két mikrokontrollerre. A táblaterület megtakarítása érdekében nem vettem fel semmilyen USB -funkciót, de az ICSP és a soros portokat törve hagytam, így továbbra is feltöltheti és figyelheti a programot.

• A program feltöltéséhez kövesse ezt az oktatóanyagot az Arduino tábla programozói használatáról. Töltse fel a SimGpsTransmitter.ino fájlt az ICSP_GPS portra és a Data_Logger.ino fájlt az ICSP_DL portra (a PCB ICSP portja ugyanaz, mint a szabványos Arduino UNO táblákon).

• Az összes program feltöltése után az akkumulátort 3.7-4.2V-ról táplálhatja, és a 4 jelzőfény segítségével ellenőrizheti a rendszer működését.

  • Az első két lámpa (5V_Ok és VBATT_OK) azt jelzi, hogy az akkumulátor és az 5 V -os sínek áram alatt vannak.
  • A harmadik DL_OK jelzőfény 1 másodpercenként villog, jelezve, hogy a telemetriai naplózás aktív.
  • Az utolsó SIM_Transmit jelzőfény bekapcsol, amint a mobil- és GPS -modulok csatlakoztatva vannak, és az adatok a szerverre kerülnek.

6. lépés: Melléklet

A rakéta, amely köré ezt a projektet tervezem, belső átmérője 29 mm, hogy megvédje az elektronikát és lehetővé tegye a szerelvény beilleszkedését a rakéta hengeres testébe, készítettem egy egyszerű kétrészes 3D nyomtatott tokot, amely össze van csavarozva és a jelzőlámpák megtekintési portjai. A nyomtatáshoz használt STL fájlok és az eredeti.ipt fájlok a github repóban találhatók. Ezt nem modelleztem, mivel nem voltam biztos abban, hogy akkor milyen akkumulátort fogok használni, de manuálisan készítettem egy mélyedést egy 120 mAh -s akkumulátorhoz, hogy egy szintben legyen a tok aljával. Ez az akkumulátor a becslések szerint ~ 45 perc maximális üzemidőt biztosít a rendszer számára ~ 200 mA áramfelvétel mellett (ez a processzor használatától és az adatátvitel energiaigényétől függ, a SIM800L a 2A -t felfelé húzza a kommunikáció során).

7. lépés: Következtetés

Ez a projekt két különálló rendszer meglehetősen egyszerű megvalósítása volt, tekintettel arra, hogy csak az Amazonon található különálló modulokat használtam, az általános rendszerintegráció kissé gyenge, mivel a projekt teljes mérete meglehetősen nagy ahhoz képest, amit csinál. Ha nézzük egyes gyártók kínálatát, a mobil és a GPS -t is tartalmazó SIP használata nagymértékben csökkenti a csomag teljes méretét.

Biztos vagyok benne, hogy további repülési tesztek után módosítanom kell a programon, és mindenképpen frissítenem kell a Github repót.

Remélem tetszett ez a projekt, bátran forduljon hozzám bármilyen kérdés esetén.