SSTV -kapsel for ballonger i høyder: 11 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Dette prosjektet ble født etter ServetI -ballongen sommeren 2017 med ideen om å sende bilder i sanntid fra Stratosfæren til jorden. Bildene vi tok ble lagret i rpi -minnet, og etterpå ble de sendt takket være konvertering til et lydsignal. Bilder bør sendes hver 'x' gang til kontrollstasjonen. Det ble også foreslått at disse bildene ville gi data som temperatur eller høyde, samt en identifikasjon slik at alle som ville motta bildet, kunne vite hva det handler om.

Oppsummert tar en Rpi-z bilder og samler sensorens verdier (temperatur og fuktighet). Disse verdiene lagres i en CSV -fil, og senere kan vi bruke den til å lage grafikk. Kapselen sender bilder SSTV ved bruk av analog form gjennom radioen. Det er det samme systemet som ble brukt av ISS (International Space Station), men bildene våre har mindre oppløsning. Takket være det tar det mindre tid å sende bildet.

Trinn 1: Ting vi trenger

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

Rtc DS3231

-Sensortemp og barometrisk trykksensor: BMP180-Radiomodul: DRA818V

Bare noen komponenter:

-10UF ELEKTROLYTISK KAPASITOR x2

-0.033UF MONOLITISK KERAMISK KAPASITOR x2

-150 OHM -MOTSTAND x2

-270 OHM -MOTSTAND x2

-600 OHM LYDTRANSFORMATOR x1

-1N4007 diode x1

-100uF ELEKTROLYTISK KAPASITOR

-10nf MONOLITISK KERAMISK KAPASITOR x1-10K MOTSTAND x3

-1K MOTSTAND x2

-56nH INDUCTOR x2*-68nH INDUCTOR x1*-20pf MONOLITISK KERAMISK KAPASITOR x2*

-36pf MONOLITISK KERAMISK KAPASITOR x2*

*Anbefalte komponenter, kapselen kan fungere uten dem

Trinn 2: Pi-Zero

Rpi Zero Vi trenger installering av Raspbian med grafisk miljø, for å få tilgang til menyen raspi-config vil vi aktivere kameragrensesnittet, I2C og Serial. Selvfølgelig er det grafiske grensesnittet ikke obligatorisk, men jeg bruker det til å teste systemet. Takket være WS4E, fordi han forklarer en løsning for SSTV over RPID Last ned SSTV -mappen på vårt depot og dra den til "/home/pi" -katalogen, heter hovedkoden sstv.sh, når den starter koden, aktiverer den kommunikasjon med radio modul og bmp180 -sensor, vil også ta bilder og konvertere det til lyd for å overføre det med radiosystem til lyd.

Du kan prøve systemet ved å bruke direkte lydkabel mann til mann 3,5 mm eller bruke modul for radio og annen enhet for å motta data som SDR eller walkie-talkie med en Android Robot36-applikasjon.

Trinn 3: Enheter

RTC og BMP180 -enhetene kan monteres sammen på en kretskort, takket være den kan de dele det samme forsynings- og kommunikasjonsgrensesnittet. For å konfigurere disse modulene kan du følge instruksjonene på de følgende sidene, som hjalp meg. Installer og konfigurer bmp180 Installer og konfigurer RTC -modulen

Trinn 4: Kamerainnstillinger

I prosjektet vårt kunne vi bruke et hvilket som helst kamera, men vi foretrekker å bruke raspi-cam v2 etter vekt, kvalitet og størrelse. I skriptet vårt bruker vi Fswebcam -applikasjonen til å ta bilder og sette informasjon om navn, dato og sensorverdier gjennom OSD (på skjermdata). For riktig oppdagelse av kameraet med vår programvare, trenger vi se disse instruksjonene.

Trinn 5: Lydutgang

Rpi-zero har ikke direkte analog lydutgang, dette krever å legge til et lite lydkort via USB eller lage en enkel krets som genererer lyden gjennom to PWM GPIO-porter. Vi prøvde den første løsningen med USB -lydkort, men dette startet på nytt hver gang radioen ble satt til TX (Stranger Things). På slutten brukte vi lydutgangen gjennom PWM -pinnen. Med flere komponenter kan du lage et filter for å få bedre lyd.

Vi samlet hele kretsen med to kanaler, L og R lyd, men du trenger bare en. Videre, og som du kan se på bildene og opplegget, har vi lagt til en 600 ohm lydtransformator som galvanisk isolasjon. Transformatoren er valgfri, men vi foretrakk å bruke den for å unngå forstyrrelser.

Trinn 6: Radiomodul VHF

Modulen som ble brukt var DRA818V. Kommunikasjonen med modulen er gjennom seriell port, så vi må aktivere den i GPIO -pinnene. I de siste RPI -versjonene er det et problem med å gjøre det fordi RPI har en Bluetooth -modul som bruker de samme pinnene. På slutten fant jeg en løsning for å lage dette i lenken.

Takket være uart kan vi etablere kommunikasjon med modulen for å tildele radiofrekvensoverføring, mottak (husk det er transceiver) samt andre spesifisitetsfunksjoner. I vårt tilfelle bruker vi bare modulen som sender og alltid på samme frekvens. Takket være en GPIO -pin vil den aktivere PTT (Trykk og snakk) radiomodul når vi vil sende bildet.

En veldig viktig detalj ved denne enheten er at den ikke tåler 5v -forsyning, og vi sier dette med … "erfaring". Så vi kan se i opplegget at det er en typisk diode 1N4007 for å redusere spenningen til 4,3V. Vi bruker også en liten transistor for å aktivere PTT -funksjonen. Moduleffekten kan settes til 1w eller 500mw. Du finner mer informasjon om denne modulen i databladet.

Trinn 7: Antenne

Det er en viktig komponent i kapselen. Antennen sender radiosignaler til basestasjonen. I andre kapsler testet vi med ¼ lambda -antenne. For å sikre god dekning, designer vi imidlertid en ny antenne kalt Turnstile (krysset dipol). For å bygge denne antennen trenger du et stykke kabel på 75 ohm og 2 meter aluminiumsrør med en diameter på 6 mm. Du finner beregningene og en 3D -design av stykket som holder dipolen i bunnen av kapselen. Vi testet dekningen av antennen før lanseringen, og til slutt sendte den bilder over 30 km vellykket.

-Verdier for å beregne dimensjonene til antennen (med våre materialer)

Frecuency av SSTV i Spania: 145.500 Mhz Hastighetsforhold av aluminium: 95%Hastighetsforhold på 75 ohm kabel: 78%

Trinn 8: Strømforsyning

Du kan ikke sende et alkalisk batteri opp i stratosfæren, det blir ned til -40'C, og de slutter å fungere. Selv om du vil isolere nyttelasten din, vil du bruke engangs litiumbatterier, de fungerer godt ved lave temperaturer.

Hvis du bruker en dc-dc-omformer en ultra-lav frafallsregulator, kan du vri mer flytid fra strømpakken din

Vi bruker en watimeter for å måle det elektriske forbruket og beregner dermed hvor mange timer det kan fungere. Vi kjøpte modulen og monterte den i en liten eske, vi ble raskt forelsket i denne enheten.

Vi bruker et 6-pakning AA litiumbatteri og denne nedtrappingen.

Trinn 9: Design Capsule

Vi bruker "skum" til å bygge en lett og isolert kapsel. Vi gjør det med CNC på Lab´s Cesar. Med en kutter og omsorg introduserte vi alle komponentene i den. Vi pakket den grå kapselen med et termisk teppe (som de virkelige satellittene;))

Trinn 10: Lanseringsdagen

Vi lanserte ballongen 25.02.2018 i Agon, en by i nærheten av Zaragoza, lanseringen var kl. 9:30 og flytiden var 4 timer, med en maksimal høyde på 31, 400 meter og en minimum utetemperatur på - 48º Celsius. Totalt kjørte ballongen rundt 200 km. Vi var i stand til å fortsette reisen takket være en annen Aprs -kapsel og tjenesten til www.aprs.fi

Banen ble beregnet takket være tjenesten www.predict.habhub.org med stor suksess, som det kan sees på kartet med de røde og gule linjene.

Maksimal høyde: 31, 400 meter Maksimal registrert nedstigning: 210 km / t Registrert terminalhastighet: 7 m / s Registrert utendørstemperatur: -48ºC til 14 000 meter høy

Vi lagde SSTV -kapselen, men dette prosjektet kunne ikke ha blitt utført uten hjelp fra de andre samarbeidspartnerne: Nacho, Kike, Juampe, Alejandro, Fran og flere frivillige.

Trinn 11: Fantastisk resultat

Takket være Enrique har vi en oppsummerende video av flyet der du kan se hele lanseringsprosessen. Uten tvil den beste gaven etter hardt arbeid

Førstepremie i Space Challenge