SSTV kapsula za višinske balone: 11 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Ta projekt se je rodil po balonu ServetI poleti 2017 z idejo pošiljanja slik v realnem času iz stratosfere na Zemljo. Slike, ki smo jih posneli, so bile shranjene v pomnilniku rpi, nato pa so bile poslane zahvaljujoč pretvorbi v zvočni signal. Slike je treba vsakič poslati 'x' na nadzorno postajo. Predlagano je bilo tudi, da bi te slike zagotovile podatke, kot so temperatura ali nadmorska višina, ter identifikacijo, tako da bi lahko vsak, ki bi sliko prejel, vedel, za kaj gre.

Če povzamemo, Rpi-z posname slike in zbere vrednosti senzorja (temperaturo in vlažnost). Te vrednosti so shranjene v datoteki CSV, kasneje pa jih lahko uporabimo za izdelavo grafike. Kapsula po radiu pošilja slike SSTV v analogni obliki. Gre za isti sistem, ki ga uporablja ISS (Mednarodna vesoljska postaja), vendar so naše slike manjše ločljivosti. Zahvaljujoč temu traja manj časa za pošiljanje slike.

Korak: Stvari, ki jih potrebujemo

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

Rtc DS3231

-Senzor senzorja temperature in barometričnega tlaka: BMP180-Radio modul: DRA818V

Samo nekaj komponent:

-10UF ELEKTROLITIČNI KAPACITOR x2

-0.033UF MONOLITNI KERAMIČNI KAPACITOR x2

-150 OHM Upornik x2

-270 OHM UPORNIK x2

-600 OHM AUDIO TRANSFORMATOR x1

-1N4007 dioda x1

-100uF ELEKTROLITIČNI KAPACITOR

-10nf MONOLITNI KERAMIČNI KAPACITOR x1-10K UPORNIK x3

-1K Upor x2

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

-36pf MONOLITSKI KERAMIČNI KAPACITOR x2*

*Priporočene komponente, kapsula lahko deluje brez njih

2. korak: Pi-Zero

Rpi Zero Moramo namestiti Raspbian z grafičnim okoljem, za dostop do menija raspi-config bomo omogočili vmesnik kamere, I2C in serijski. Seveda grafični vmesnik ni obvezen, vendar ga uporabljam za testiranje sistema. Zahvaljujoč WS4E, ker je razložil rešitev za SSTV prek RPID -a Prenesite mapo SSTV v naše skladišče in jo povlecite v imenik "/home/pi", glavna koda se imenuje sstv.sh, ko bo koda zagnana, omogoča komunikacijo z radiom modul in senzor bmp180, bo tudi fotografiral in ga pretvoril v zvok za prenos po radijskem sistemu v zvok.

Sistem lahko preizkusite z neposrednim avdio kablom moški na moški 3,5 mm ali z uporabo modula radia in druge naprave za sprejem podatkov, kot je SDR ali kdorkoli z voki-toki z aplikacijo android Robot36.

3. korak: Naprave

Enote RTC in BMP180 lahko skupaj namestite na tiskani vezje, zahvaljujoč temu, da lahko delita isti napajalni in komunikacijski vmesnik. Če želite konfigurirati te module, sledite navodilom na naslednjih straneh, kar mi je pomagalo. Namestite in konfigurirajte bmp180 Namestite in konfigurirajte modul RTC

4. korak: Nastavitve kamere

V našem projektu bi lahko uporabili katero koli kamero, vendar raje uporabljamo raspi-cam v2 glede na težo, kakovost in velikost. V našem scenariju uporabljamo aplikacijo Fswebcam za fotografiranje in dajanje informacij o imenu, datumu in vrednostih senzorjev prek OSD (podatki na zaslonu). Za pravilno zaznavanje kamere s pomočjo naše programske opreme si oglejte ta navodila.

5. korak: avdio izhod

Rpi-zero nima neposrednega analognega avdio izhoda, zato je treba dodati majhno zvočno kartico prek USB-ja ali ustvariti preprosto vezje, ki ustvarja zvok prek dveh vrat PWM GPIO. Prvo rešitev smo poskusili z zvočno kartico USB, vendar se je to znova zagnalo vsakič, ko je bil radio nastavljen na TX (Stranger Things). Na koncu smo uporabili avdio izhod preko PWM pin -a. Z več komponentami lahko ustvarite filter za boljši zvok.

Sestavili smo celotno vezje z dvema kanaloma, avdio L in R, vendar potrebujete le enega. Poleg tega, kot lahko vidite na slikah in shemi, smo dodali 600 ohmski avdio transformator, kot je galvanska izolacija. Transformator ni obvezen, vendar smo ga raje uporabili, da bi se izognili motnjam.

6. korak: VHF radijski modul

Uporabljeni modul je bil DRA818V. Komunikacija z modulom poteka prek serijskih vrat, zato jo moramo omogočiti v zatičih GPIO. V zadnjih verzijah RPI je pri tem težava, ker ima RPI modul Bluetooth, ki uporablja iste zatiče. Na koncu sem našel rešitev za to na povezavi.

Zahvaljujoč uart lahko vzpostavimo komunikacijo z modulom za dodelitev radijsko -frekvenčnega prenosa, sprejema (ne pozabite, da je to oddajnik) in drugih funkcij posebnosti. V našem primeru modul uporabljamo le kot oddajnik in vedno na isti frekvenci. Zahvaljujoč zatiču GPIO bo aktiviral radijski modul PTT (Pritisni in govori), ko bomo želeli poslati sliko.

Zelo pomembna podrobnost te naprave je, da ne prenaša 5 -voltnega napajanja in to govorimo po … "izkušnjah". Tako lahko v shemi vidimo, da obstaja tipična dioda 1N4007 za zmanjšanje napetosti na 4,3 V. Za aktiviranje funkcije PTT uporabljamo tudi majhen tranzistor. Moč modula lahko nastavite na 1w ali 500mw. Več podatkov o tem modulu najdete na podatkovnem listu.

7. korak: Antena

Je pomemben sestavni del kapsule. Antena pošilja radijske signale na bazno postajo. V drugih kapsulah smo testirali s ¼ lambda anteno. Vendar pa za zagotovitev dobre pokritosti oblikujemo novo anteno, imenovano Turnstile (prečiščeni dipol). Za izdelavo te antene potrebujete kos kabla 75 ohmov in 2 metra aluminijaste cevi s premerom 6 mm. Najdete izračune in 3D zasnovo kosa, ki drži dipol na dnu kapsule. Pred izstrelitvijo smo testirali pokritost antene in nazadnje je uspešno poslala slike na razdalji več kot 30 km.

-Vrednosti za izračun dimenzij antene (z našimi materiali)

Frekvenca SSTV v Španiji: 145.500 Mhz Razmerje hitrosti aluminija: 95%Razmerje hitrosti 75 ohmskega kabla: 78%

8. korak: Napajanje

Alkalne baterije ne morete poslati v stratosfero, saj se zniža na -40 ° C in preprosto prenehajo delovati. Čeprav boste izolirali svoj tovor, želite uporabiti litijeve baterije za enkratno uporabo, ki dobro delujejo pri nizkih temperaturah.

Če uporabljate pretvornik dc-dc z izredno nizkim regulatorjem izpadanja, lahko iz napajalnika iztisnete več časa letenja

Z vatimetrom merimo porabo električne energije in tako izračunamo, koliko ur bi lahko deloval. Modul smo kupili in namestili v majhno škatlo, hitro smo se zaljubili v to napravo.

Uporabljamo 6 paketov litijevih baterij AA in ta korak navzdol.

9. korak: Oblikujte kapsulo

Za izdelavo lahke in izolacijske kapsule uporabljamo "peno". Izdelali smo ga s CNC -jem v laboratoriju Cesar. Z rezalnikom in skrbjo smo predstavili vse komponente v njem. Sivo kapsulo smo zavili s termično odejo (Kot pravi sateliti;))

10. korak: Dan zagona

Balon smo izstrelili 25. 2. 2018 v mestu Agon, v bližini Zaragoze, izstrelitev je bila ob 9.30, čas letenja pa 4 ure, z največjo višino 31, 400 metrov in minimalno zunanjo temperaturo - 48 ° Celzija. Skupno je balon prepotoval približno 200 km. Pot smo lahko nadaljevali zahvaljujoč drugi kapsuli Aprs in storitvi www.aprs.fi

Pot je bila po zaslugi storitve www.predict.habhub.org izračunana z velikim uspehom, kar je razvidno iz zemljevida z rdečimi in rumenimi črtami.

Največja nadmorska višina: 31, 400 metrov Največja zabeležena hitrost sestopa: 210 km / h Registrirana hitrost spuščanja terminala: 7 m / s Registrirana minimalna zunanja temperatura: -48 ° C do 14 000 metrov visoko

Naredili smo kapsulo SSTV, vendar tega projekta ne bi bilo mogoče izvesti brez pomoči drugih sodelavcev: Nacho, Kike, Juampe, Alejandro, Fran in več prostovoljcev.

11. korak: neverjeten rezultat

Zahvaljujoč Enriqueju imamo povzetek videa leta, kjer si lahko ogledate celoten postopek izstrelitve. Brez dvoma najboljše darilo po trdem delu

Prva nagrada v vesoljskem izzivu