SSTV kapszula nagy magasságú léggömbökhöz: 11 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Ez a projekt a ServetI léggömb után született 2017 nyarán azzal a gondolattal, hogy valós időben küldjön képeket a sztratoszférából a Földre. Az elkészített képeket az rpi memóriájában tároltuk, majd elküldtük, hogy hangjelvé alakítsuk őket. A képeket minden x alkalommal el kell küldeni a vezérlőállomásnak. Azt is felvetették, hogy ezek a képek olyan adatokat szolgáltatnak, mint a hőmérséklet vagy a magasság, valamint egy azonosítót, hogy bárki, aki megkapja a képet, tudja, miről van szó.

Összefoglalva, az Rpi-z képeket készít és összegyűjti az érzékelő értékeit (hőmérséklet és páratartalom). Ezeket az értékeket egy CSV -fájl tárolja, és később felhasználhatjuk néhány grafikához. A kapszula analóg formában küldi el az SSTV képeket a rádión keresztül. Ugyanez a rendszer, amelyet az ISS (Nemzetközi Űrállomás) is használ, de képeink kisebb felbontásúak. Ennek köszönhetően kevesebb időt vesz igénybe a kép elküldése.

1. lépés: A szükséges dolgok

-Az agy Pi-Zero: https://shop.pimoroni.com/products/raspberry-pi-ze… 10 $-Óra:

Rtc DS3231

-Érzékelő hőmérséklet és légnyomás-érzékelő: BMP180-Rádió modul: DRA818V

Csak néhány összetevő:

-10UF ELEKTROLITIKUS KAPACITOR x2

-0.033UF MONOLITIKUS KERÁMIAI KAPACITOR x2

-150 OHM ellenállás x2

-270 OHM ellenállás x2

-600 OHM AUDIO TRANSFORMER x1

-1N4007 x1 dióda

-100uF ELEKTROLITIKUS KAPACITOR

-10nf MONOLITIKERAMIKUS KAPACITOR x1-10K ellenállás x3

-1K ellenállás x2

-56nH INDUCTOR x2*-68nH INDUCTOR x1*-20pf MONOLITIKERÁMIAI KAPACITOR x2*

-36pf MONOLITIKERAMIKUS KAPACITOR x2*

*Ajánlott összetevők, a kapszula képes dolgozni rajtuk

2. lépés: Pi-Zero

Rpi Zero Telepítenünk kell a Raspbian grafikus környezetet, a raspi-config menübe belépve engedélyezzük a kamera interfészt, az I2C-t és a Serial-t. Természetesen a grafikus felület nem kötelező, de a rendszer tesztelésére használom. Hála a WS4E -nek, mert elmagyarázza az SSTV megoldását RPID -n keresztül Töltse le az SSTV mappát a tárunkról, és húzza a "/home/pi" könyvtárába, a fő kódot sstv.sh -nak hívják, amikor elindítja a kódot, lehetővé teszi a kommunikációt a rádióval modul és a bmp180 szenzor, képeket is készít, és hanggá alakítja, hogy rádiórendszerrel továbbítsa azt audióvá.

Kipróbálhatja a rendszert közvetlenül 3,5 mm-es hangkábel-dugó-dugóval, vagy rádió- és egyéb eszközmodul használatával, mint például az SDR, vagy bárki walkie-talkie-val, az Android Robot36 alkalmazással.

3. lépés: Eszközök

Az RTC és a BMP180 egységek egy PCB -re szerelhetők, ennek köszönhetően ugyanazt a tápellátási és kommunikációs felületet használják. A modulok konfigurálásához kövesse a következő oldalakon található utasításokat, amelyek segítettek nekem. A bmp180 telepítése és konfigurálása RTC modul telepítése és konfigurálása

4. lépés: A kamera beállításai

Projektünk során bármilyen kamerát használhatnánk, de tömeg, minőség és méret szerint inkább a raspi-cam v2-t használjuk. A szkriptünkben az Fswebcam alkalmazást használjuk képek készítésére és a név, dátum és érzékelőértékek információinak megjelenítésére az OSD -n keresztül (a képernyőn megjelenő adatokon). Ahhoz, hogy szoftverünk megfelelően felismerje a fényképezőgépet, olvassa el ezeket az utasításokat.

5. lépés: Hangkimenet

Az Rpi-zero nem rendelkezik közvetlen analóg hangkimenettel, ehhez egy kis hangkártya hozzáadása USB-n keresztül, vagy egy egyszerű áramkör létrehozása, amely két PWM GPIO porton keresztül generálja a hangot. Kipróbáltuk az első megoldást USB hangkártyával, de ez minden alkalommal újraindult, amikor a rádiót TX -re (Stranger Things) állították. A végén az audio kimenetet használtuk a PWM tűn keresztül. Több komponens segítségével szűrőt hozhat létre a jobb hangzás érdekében.

Összeszereltük a teljes áramkört két csatornával, L és R hanggal, de csak egy kell. Ezen túlmenően, és amint a képeken és a sémán is látható, hozzáadtunk egy 600 ohmos audió transzformátort, mint a galvanikus szigetelés. A transzformátor opcionális, de inkább az interferencia elkerülése érdekében használtuk.

6. lépés: VHF rádiómodul

A használt modul a DRA818V volt. A kommunikáció a modullal soros porton keresztül történik, ezért engedélyeznünk kell a GPIO érintkezőkben. Az utolsó RPI verziókban probléma merül fel, mivel az RPI rendelkezik Bluetooth modullal, amely ugyanazokat a csapokat használja. A végén találtam egy megoldást erre a linkben.

Az uartnak köszönhetően kommunikációt tudunk létesíteni a modullal, hogy hozzárendeljük a rádiófrekvenciás adást, a vételt (ne feledjük, hogy az adó -vevő), valamint egyéb sajátossági funkciókat. Esetünkben a modult csak adóként használjuk, és mindig ugyanazon a frekvencián. A GPIO tűnek köszönhetően aktiválja a PTT (Push to Talk) rádiómodult, amikor el akarjuk küldeni a képet.

Ennek az eszköznek egy nagyon fontos részlete az, hogy nem tolerálja az 5 V -os tápellátást, és ezt… „tapasztalattal” mondjuk. Láthatjuk tehát a sémában, hogy van egy tipikus 1N4007 dióda, amely 4,3 V -ra csökkenti a feszültséget. Egy kis tranzisztorral is aktiváljuk az PTT funkciót. A modul teljesítménye 1 w vagy 500 mw. Erről a modulról az adatlapon talál további információkat.

7. lépés: Antenna

A kapszula fontos összetevője. Az antenna rádiójeleket küld a bázisállomásra. Más kapszulákban ¼ lambda antennával teszteltünk. A jó lefedettség biztosítása érdekében azonban új antennát tervezünk Turnstile (keresztezett dipólus) néven. Az antenna megépítéséhez szüksége van egy 75 ohmos kábelre és 2 méter 6 mm átmérőjű alumíniumcsőre. Megtalálja a kapszula alján lévő dipólust tartó darab számításait és 3D -s kialakítását. Az indítás előtt teszteltük az antenna lefedettségét, és végül sikeresen küldött képeket 30 km felett.

-Értékek az antenna méreteinek kiszámításához (anyagainkkal)

Az SSTV gyakorisága Spanyolországban: 145,500 Mhz Alumínium térfogataránya: 95%75 ohmos kábel sebességaránya: 78%

8. lépés: Tápegység

Nem küldhet alkáli akkumulátort a sztratoszférába, ahol -40 ° C -ra csökken, és egyszerűen leáll. Bár jól szigeteli a hasznos terhet, szeretne egyszer használatos lítium elemeket használni, amelyek jól működnek alacsony hőmérsékleten.

Ha egyenáramú-egyenáramú átalakítót használ, rendkívül alacsony kiesési szabályozót, akkor több repülési időt tud kicsavarni a tápegységből

Vízmérővel mérjük az elektromos fogyasztást, és így kiszámítjuk, hogy hány órát dolgozhat. Megvettük a modult, és egy kis dobozba szereltük, gyorsan beleszerettünk ebbe a készülékbe.

6 darab AA lítium elemet használunk, és ezt a leépítést.

9. lépés: Tervezze meg a kapszulát

Könnyű és szigetelő kapszula készítéséhez "habot" használunk. CNC -vel készítjük a Lab Cesar -ban. Vágóval és gondossággal a benne lévő összes összetevőt mutattuk be. A szürke kapszulát egy hőtakaróval csomagoltuk (mint az igazi műholdak;))

10. lépés: Az indítás napja

A léggömböt 2018.02.25 -én indítottuk el Agonban, egy Zaragoza melletti városban, a felszállás 9: 30 -kor volt, a repülési idő 4 óra, maximális magassága 31, 400 méter, minimális külső hőmérséklete - 48 ° Celsius. A léggömb összesen 200 km -t tett meg. Egy másik Aprs kapszulának és a www.aprs.fi szolgáltatásnak köszönhetően folytathattuk útját

A pályát a www.predict.habhub.org szolgáltatásnak köszönhetően számították ki nagy sikerrel, amint az a piros és sárga vonalakkal ellátott térképen is látható.

Maximális magasság: 31, 400 méter A rögzített maximális süllyedési sebesség: 210 km / óra Regisztrált terminál ereszkedési sebesség: 7 m / s Regisztrált külső hőmérséklet: -48ºC és 14 000 méter között

Elkészítettük az SSTV kapszulát, de ez a projekt nem valósulhatott volna meg a többi együttműködő segítsége nélkül: Nacho, Kike, Juampe, Alejandro, Fran és további önkéntesek.

11. lépés: Csodálatos eredmény

Enrique -nek köszönhetően összefoglaló videónk van a repülésről, ahol láthatja a teljes indítási folyamatot. Kétségkívül a legjobb ajándék a kemény munka után

Első díj az Űr Kihívásban