SSTV kapsula za balone na velikoj nadmorskoj visini: 11 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Ovaj projekt rođen je nakon balona ServetI u ljeto 2017. s idejom slanja slika u stvarnom vremenu iz Stratosfere na Zemlju. Slike koje smo snimili pohranjene su u memoriju rpi -a, a nakon toga su poslane zahvaljujući pretvaranju u audio signal. Slike je potrebno slati svaki 'x' put na kontrolnu stanicu. Predloženo je i da će te slike pružiti podatke poput temperature ili nadmorske visine, kao i identifikaciju kako bi svako ko dobije sliku mogao znati o čemu se radi.

Ukratko, Rpi-z snima slike i prikuplja vrijednosti senzora (temperatura i vlažnost). Te se vrijednosti spremaju u CSV datoteku, a kasnije ih možemo koristiti za izradu grafike. Kapsula šalje radio SSTV slike analognom formom. To je isti sistem koji koristi ISS (Međunarodna svemirska stanica), ali naše slike imaju manju rezoluciju. Zahvaljujući njoj, potrebno je manje vremena za slanje slike.

Korak 1: Stvari koje nam trebaju

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

Rtc DS3231

-Senzor temperature i barometarskog pritiska senzora: BMP180-Radio modul: DRA818V

Samo nekoliko komponenti:

-10UF ELEKTROLITIČKI KAPACITOR x2

-0.033UF MONOLITSKI KERAMIČKI KAPACITOR x2

-150 OHM OTPOR x2

-270 OHM OTPOR x2

-600 OHM AUDIO TRANSFORMATOR x1

-1N4007 dioda x1

-100uF ELEKTROLITIČKI KAPACITOR

-10nf MONOLITSKI KERAMIČKI KAPACITOR x1-10K OTPOR x3

-1K OTPOR x2

-56nH INDUKTOR x2*-68nH INDUKTOR x1*-20pf MONOLITNI KERAMIČKI KAPACITOR x2*

-36pf MONOLITSKI KERAMIČKI KAPACITOR x2*

*Preporučene komponente, kapsula može raditi i bez njih

Korak 2: Pi-Zero

Rpi Zero Trebamo instalirati Raspbian sa grafičkim okruženjem, pristupom meniju raspi-config omogućit ćemo interfejs kamere, I2C i serijski. Naravno, grafičko sučelje nije obavezno, ali koristim ga za testiranje sistema. Zahvaljujući WS4E, jer je objasnio rješenje za SSTV preko RPID -a Preuzmite SSTV fasciklu u naše spremište i prevucite je u svoj direktorij "/home/pi" glavni kod se zove sstv.sh, kada će pokrenuti kôd, omogućava komunikaciju sa radiom modul i bmp180 senzor, takođe će snimiti slike i pretvoriti ih u audio za prenos putem radio sistema u audio.

Možete isprobati sistem koristeći izravno audio kabel muški na muški 3,5 mm ili pomoću modula radija i drugog uređaja za primanje podataka poput SDR-a ili bilo kog voki-tokija sa android Robot36 aplikacijom.

Korak 3: Uređaji

RTC i BMP180 jedinice mogu se montirati zajedno na PCB, zahvaljujući tome što mogu dijeliti isto opskrbno i komunikacijsko sučelje. Za konfiguriranje ovih modula slijedite upute na sljedećim stranicama, što mi je pomoglo. Instalirajte i konfigurirajte bmp180Instalirajte i konfigurirajte RTC modul

Korak 4: Postavke kamere

U našem projektu mogli bismo koristiti bilo koju kameru, ali radije koristimo raspi-cam v2 po težini, kvaliteti i veličini. U našoj skripti koristimo aplikaciju Fswebcam za snimanje fotografija i stavljanje informacija o imenu, datumu i vrijednostima senzora putem OSD -a (podaci na ekranu). Za ispravnu detekciju kamere pomoću našeg softvera potrebno je vidjeti ove upute.

Korak 5: Audio izlaz

Rpi-zero nema izravni analogni audio izlaz, to zahtijeva dodavanje male audio kartice putem USB-a ili stvaranje jednostavnog kola koje generira zvuk kroz dva PWM GPIO porta. Isprobali smo prvo rješenje s USB audio karticom, ali to se ponovo pokretalo svaki put kad je radio stavljen na TX (Stranger Things). Na kraju smo koristili audio izlaz preko PWM pina. S nekoliko komponenti možete stvoriti filtar za bolji zvuk.

Sastavili smo kompletno kolo s dva kanala, L i R audio, ali potreban vam je samo jedan. Štoviše, i kao što možete vidjeti na slikama i shemi, dodali smo audio transformator od 600 ohma poput galvanske izolacije. Transformator je opcijski, ali radije smo ga koristili kako bismo izbjegli smetnje.

Korak 6: Radio modul VHF

Korišteni modul je DRA818V. Komunikacija s modulom je putem serijskog porta pa ga moramo omogućiti u GPIO pinovima. U posljednjim verzijama RPI -ja postoji problem u tome jer RPI ima Bluetooth modul koji koristi iste pinove. Na kraju sam na linku pronašao rješenje za ovo.

Zahvaljujući uart -u možemo uspostaviti komunikaciju s modulom za dodjelu prijenosa radio frekvencije, prijem (zapamtite da je primopredajnik), kao i druge funkcije specifičnosti. U našem slučaju, modul koristimo samo kao odašiljač i uvijek na istoj frekvenciji. Zahvaljujući GPIO pin -u, aktivirat će PTT (Pritisni za razgovor) radio modul kada želimo poslati sliku.

Vrlo važan detalj ovog uređaja je da ne podnosi napajanje od 5V i to govorimo po … "iskustvu". Tako možemo vidjeti u shemi da postoji tipična dioda 1N4007 za smanjenje napona na 4,3 V. Za aktiviranje PTT funkcije koristimo i mali tranzistor. Snaga modula može se postaviti na 1w ili 500mw. Više podataka o ovom modulu možete pronaći na tablici s podacima.

Korak 7: Antena

Važna je komponenta kapsule. Antena šalje radio signale baznoj stanici. U drugim kapsulama koje smo testirali sa ¼ lambda antenom. Međutim, kako bismo osigurali dobru pokrivenost, dizajnirali smo novu antenu pod nazivom Turnstile (ukršteni dipol). Za izradu ove antene potreban vam je komad kabela od 75 ohma i 2 metra aluminijske cijevi promjera 6 mm. Možete pronaći proračune i 3D dizajn komada koji drži dipol na dnu kapsule. Testirali smo pokrivenost antene prije lansiranja i na kraju je uspješno poslala slike preko 30 km.

-Vrijednosti za izračunavanje dimenzija antene (s našim materijalima)

Frekvencija SSTV -a u Španiji: 145.500 Mhz Omjer brzine aluminija: 95%Omjer brzine kabela od 75 ohma: 78%

Korak 8: Napajanje

Ne možete poslati alkalnu bateriju gore u stratosferu, ona se spusti na -40 ° C i oni jednostavno prestanu raditi. Iako ćete izolirati svoj teret, želite koristiti litijeve baterije za jednokratnu upotrebu koje dobro rade na niskim temperaturama.

Ako koristite dc-dc pretvarač s ultra niskim regulatorom ispadanja, tada možete izvući više vremena leta iz svog napajanja

Watimetrom mjerimo potrošnju električne energije i na taj način izračunavamo koliko sati bi mogao raditi. Kupili smo modul i montirali ga u malu kutiju, brzo smo se zaljubili u ovaj uređaj.

Koristimo 6 pakovanja litijumske baterije AA i ovaj korak prema dolje.

Korak 9: Dizajnirajte kapsulu

Koristimo "pjenu" za izradu lagane i izolacijske kapsule. Uspjeli smo sa CNC -om na Lab's Cesar -u. Uz rezač i brigu, predstavili smo sve komponente u njemu. Omotali smo sivu kapsulu termalnim pokrivačem (poput pravih satelita;))

Korak 10: Dan lansiranja

Balon smo lansirali 25.02.2018 u Agonu, gradu u blizini Zaragoze, lansiranje je bilo u 9:30, a vrijeme leta 4 sata, s maksimalnom visinom od 31, 400 metara i minimalnom vanjskom temperaturom - 48º Celsius. Balon je ukupno prešao oko 200 km. Putovanje smo mogli nastaviti zahvaljujući još jednoj Aprs kapsuli i usluzi www.aprs.fi

Putanja je izračunata zahvaljujući servisu www.predict.habhub.org s velikim uspjehom, što se može vidjeti na karti sa crvenim i žutim linijama.

Maksimalna nadmorska visina: 31, 400 metara Maksimalna zabilježena brzina spuštanja: 210 km / h Registrirana brzina spuštanja terminala: 7 m / s Registrirana minimalna vanjska temperatura: -48ºC do 14 000 metara visine

Napravili smo SSTV kapsulu, ali ovaj projekt ne bi mogao biti izveden bez pomoći drugih suradnika: Nachoa, Kikea, Juampea, Alejandra, Frana i još volontera.

Korak 11: Nevjerovatan rezultat

Zahvaljujući Enriqueu imamo kratki video zapis leta gdje možete vidjeti cijeli proces lansiranja. Bez sumnje najbolji poklon nakon napornog rada

Prva nagrada u svemirskom izazovu