SSTV -kapseli korkeille ilmapalloille: 11 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Tämä projekti syntyi ServetI -ilmapallon jälkeen kesällä 2017 ajatuksena lähettää kuvia reaaliajassa Stratosfääristä Maalle. Otamamme kuvat tallennettiin rpi: n muistiin ja sen jälkeen ne lähetettiin audiosignaaliksi muuntamisen ansiosta. Kuvat tulee lähettää joka x -kerta ohjausasemalle. Lisäksi ehdotettiin, että näistä kuvista saataisiin tietoja, kuten lämpötila tai korkeus, sekä tunnistetiedot, jotta kuka tahansa, joka vastaanottaa kuvan, voisi tietää, mistä se johtuu.

Yhteenvetona voidaan todeta, että Rpi-z ottaa kuvia ja kerää anturin arvot (lämpötila ja kosteus). Nämä arvot tallennetaan CSV -tiedostoonja myöhemmin voimme käyttää niitä grafiikan tekemiseen. Kapseli lähettää SSTV -kuvia analogisessa muodossa radion kautta. Se on sama järjestelmä kuin ISS (International Space Station), mutta kuvien resoluutio on pienempi. Sen ansiosta kuvan lähettäminen vie vähemmän aikaa.

Vaihe 1: Tarvitsemamme asiat

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

Rtc DS3231

-Anturin lämpötila- ja ilmanpaineanturi: BMP180-radiomoduuli: DRA818V

Vain muutama komponentti:

-10UF SÄHKÖKAPASITAATTORI x2

-0,033UF MONOLIITTINEN KERAAMINEN KAPASITAATTORI x2

-150 OHM VASTUS x2

-270 OHM VASTUS x2

-600 OHM AUDIO TRANSFORMER x1

-1N4007 diodi x1

-100uF SÄHKÖKAPASITAATTORI

-10nf MONOLIITTINEN KERAAMINEN Kondensaattori x1-10K VASTUS x3

-1K VASTUS x2

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

-36pf MONOLITIC CERAMIC CAPACITOR x2*

*Suositellut komponentit, kapseli voi toimia ilman niitä

Vaihe 2: Pi-Zero

Rpi Zero Meidän on asennettava Raspbian, jossa on graafinen ympäristö, menemällä raspi-config-valikkoon otamme käyttöön kameran käyttöliittymän, I2C: n ja Serialin. Graafinen käyttöliittymä ei tietenkään ole pakollinen, mutta käytän sitä järjestelmän testaamiseen. Kiitos WS4E: lle, koska hän selittää ratkaisun SSTV: lle RPID: n kauttaLataa SSTV -kansio arkistostamme ja vedä se hakemistoosi "/home/pi" moduuli ja bmp180 -anturi, myös ottaa kuvia ja muuntaa ne ääniksi, jotta ne lähetetään radiojärjestelmällä ääniksi.

Voit kokeilla järjestelmää käyttämällä suoraan 3,5 mm: n uros-uros-uros-urosliitintä tai käyttämällä radiomoduulia ja muuta laitetta, jotta voit vastaanottaa tietoja, kuten SDR, tai kuka tahansa radiopuhelin, jossa on android Robot36 -sovellus.

Vaihe 3: Laitteet

RTC ja BMP180 -yksiköt voidaan asentaa yhteen piirilevylle, ja sen ansiosta niillä voi olla sama syöttö- ja kommunikaatioliitäntä. Voit määrittää nämä moduulit noudattamalla seuraavien sivujen ohjeita, jotka auttoivat minua. Bmp180 asentaminen ja määrittäminen RTC -moduulin asentaminen ja määrittäminen

Vaihe 4: Kameran asetukset

Projektissamme voisimme käyttää mitä tahansa kameraa, mutta mieluummin raspi-cam v2 painon, laadun ja koon mukaan. Käsikirjoituksessamme käytämme Fswebcam -sovellusta kuvien ottamiseen ja tietojen lisäämiseen nimestä, päivämäärästä ja anturien arvoista OSD: n kautta (ruudun tiedot). Jotta voimme tunnistaa kameran oikein ohjelmistostamme, tarvitsemme nämä ohjeet.

Vaihe 5: Äänilähtö

Rpi-nolla ei ole suoraa analogista äänilähtöä, tämä edellyttää pienen äänikortin lisäämistä USB: n kautta tai yksinkertaisen piirin luomista, joka tuottaa äänen kahden PWM GPIO -portin kautta. Kokeilimme ensimmäistä ratkaisua USB -äänikortilla, mutta tämä käynnistyi uudelleen joka kerta, kun radio asetettiin TX: lle (Stranger Things). Lopuksi käytimme äänilähtöä PWM -nastan kautta. Useiden komponenttien avulla voit luoda suodattimen paremman äänen saamiseksi.

Kokosimme koko piirin kahdella kanavalla, L- ja R -äänellä, mutta tarvitset vain yhden. Lisäksi, kuten kuvista ja kaaviosta näkyy, olemme lisänneet 600 ohmin äänimuuntajan, kuten galvaanisen eristyksen. Muuntaja on valinnainen, mutta käytimme sitä mieluummin häiriöiden välttämiseksi.

Vaihe 6: VHF -radiomoduuli

Käytetty moduuli oli DRA818V. Yhteys moduulin kanssa tapahtuu sarjaportin kautta, joten meidän on otettava se käyttöön GPIO -nastoissa. Viimeisissä RPI -versioissa on ongelma sen tekemisessä, koska RPI: ssä on Bluetooth -moduuli, joka käyttää samoja nastoja. Lopulta löysin ratkaisun linkin tekemiseen.

Uartin ansiosta voimme muodostaa yhteyden moduuliin radiotaajuisen lähetyksen, vastaanoton (muistakaa lähetinvastaanotin) ja muiden erityistoimintojen määrittämiseksi. Meidän tapauksessamme käytämme moduulia vain lähettimenä ja aina samalla taajuudella. GPIO -nastan ansiosta se aktivoi PTT (Pikayhteys) -moduulin, kun haluamme lähettää kuvan.

Tämän laitteen erittäin tärkeä yksityiskohta on se, että se ei siedä 5 voltin syöttöä, ja me sanomme tämän… "kokemuksella". Joten voimme nähdä kaaviossa, että on olemassa tyypillinen diodi 1N4007 jännitteen alentamiseksi 4,3 V: iin. Käytämme myös pientä transistoria PTT -toiminnon aktivoimiseen. Moduulin teho voidaan asettaa 1w tai 500mw. Löydät lisätietoja tästä moduulista tietolomakkeesta.

Vaihe 7: Antenni

Se on tärkeä osa kapselia. Antenni lähettää radiosignaaleja tukiasemalle. Muissa kapseleissa testasimme ¼ lambda -antennia. Hyvän peiton varmistamiseksi suunnittelemme kuitenkin uuden antennin nimeltä Turnstile (ristikkäinen dipoli). Tämän antennin rakentamiseen tarvitaan 75 ohmin kaapeli ja 2 metriä halkaisijaltaan 6 mm: n alumiiniputki. Löydät laskelmat ja 3D -mallin kappaleesta, jossa dipoli on kapselin pohjassa. Testasimme antennin peittoa ennen käynnistystä ja lopulta se lähetti onnistuneesti kuvia yli 30 km.

-Arvot antennin mittojen laskemiseksi (materiaaliemme avulla)

SSTV: n taajuus Espanjassa: 145,500 Mhz Alumiinin nopeussuhde: 95%75 ohmin kaapelin nopeussuhde: 78%

Vaihe 8: Virtalähde

Et voi lähettää alkaliparistoa stratosfääriin, jonka lämpötila laskee -40'C: een, ja se vain lakkaa toimimasta.

Jos käytät DC-DC-muunninta, erittäin alhainen pudotussäädin, voit vääntää enemmän lentoaikaa virtalähteestäsi

Käytämme vesimittaria sähkönkulutuksen mittaamiseen ja laskemme kuinka monta tuntia se voi toimia. Ostimme moduulin ja asennettiin pieneen laatikkoon, rakastuimme nopeasti tähän laitteeseen.

Käytämme 6 kpl AA-litium-paristoa ja tämä askel alas.

Vaihe 9: Suunnittele kapseli

Käytämme "vaahtoa" kevyen ja eristävän kapselin rakentamiseen. Teemme sen CNC: llä Labin Cesarissa. Leikkurilla ja huolellisesti esittelimme kaikki sen komponentit. Käärimme harmaan kapselin lämpöpeitteeseen (kuten oikeat satelliitit;))

Vaihe 10: Launch Day

Julkaisimme ilmapallon 25.2.2018 Agonissa, Zaragozan lähellä sijaitsevassa kaupungissa, laukaisu tapahtui klo 9.30 ja lentoaika oli 4 tuntia, maksimikorkeus 31, 400 metriä ja minimi ulkolämpötila - 48 astetta Celsius. Ilmapallo kulki yhteensä noin 200 kilometriä. Saimme jatkaa matkaa toisen Aprs -kapselin ja www.aprs.fi -palvelun ansiosta

Liikerata laskettiin palvelun www.predict.habhub.org ansiosta erittäin menestyksekkäästi, kuten voidaan nähdä kartalla punaisilla ja keltaisilla viivoilla.

Suurin korkeus: 31, 400 metriä Suurin tallennettu nopeus: 210 kph Rekisteröity terminaalin laskeutumisnopeus: 7 m / s Rekisteröity ulkolämpötila: -48ºC -14 000 metriä korkea

Teimme SSTV -kapselin, mutta tätä projektia ei olisi voitu tehdä ilman muiden yhteistyökumppaneiden apua: Nacho, Kike, Juampe, Alejandro, Fran ja muita vapaaehtoisia.

Vaihe 11: Upea tulos

Enriquen ansiosta meillä on yhteenvetovideo lennosta, josta näet koko laukaisuprosessin. Epäilemättä paras lahja kovan työn jälkeen

Ensimmäinen palkinto Space Challengessa