SSTV капсула за балони на голяма надморска височина: 11 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Този проект се роди след балона ServetI през лятото на 2017 г. с идеята да изпраща изображения в реално време от Стратосферата до Земята. Изображенията, които направихме, се съхраняваха в паметта на rpi и след това бяха изпратени благодарение на преобразуването им в аудио сигнал. Изображенията трябва да се изпращат всеки път „x“до контролната станция. Предполага се също, че тези изображения ще предоставят данни като температура или надморска височина, както и идентификация, така че всеки, който би получил изображението, да може да знае за какво става въпрос.

В обобщение, Rpi-z прави изображения и събира стойностите на сензора (температура и влажност). Тези стойности се съхраняват в CSV файл и по -късно можем да ги използваме, за да направим някои графики. Капсулата изпраща изображения SSTV, използвайки аналогова форма през радиото. Това е същата система, използвана от МКС (Международната космическа станция), но нашите изображения имат по -ниска разделителна способност. Благодарение на него отнема по -малко време за изпращане на изображението.

Стъпка 1: Неща, от които се нуждаем

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

Rtc DS3231

-Сензор за температура и барометрично налягане: BMP180-Радиомодул: DRA818V

Само няколко компонента:

-10UF ЕЛЕКТРОЛИТИЧЕН КАПИТАЦОР x2

-0.033UF МОНОЛИТЕН КЕРАМИЧЕН КАПИТАЦОР x2

-150 ОМ РЕЗИСТОР x2

-270 OHM РЕЗИСТОР x2

-600 OHM АУДИОТРАНСФОРМАТОР x1

-1N4007 диод x1

-100uF ЕЛЕКТРОЛИТИЧЕН КАПАЦИТОР

-10nf МОНОЛИТЕН КЕРАМИЧЕН КАПИТАЦОР x1-10K РЕЗИСТОР x3

-1K РЕЗИСТОР x2

-56nH INDUCTOR x2*-68nH INDUCTOR x1*-20pf МОНОЛИТЕН КЕРАМИЧЕН КАПИТАЦОР x2*

-36pf МОНОЛИТЕН КЕРАМИЧЕН КАПИТАЦОР x2*

*Препоръчителни компоненти, капсулата може да работи без тях

Стъпка 2: Pi-Zero

Rpi Zero Трябва да инсталираме Raspbian с графична среда, като влезем в менюто raspi-config, ще активираме интерфейса на камерата, I2C и Serial. Разбира се, графичният интерфейс не е задължителен, но го използвам за тестване на системата. Благодарение на WS4E, тъй като той обяснява решение за SSTV през RPID Изтеглете SSTV папката в нашето хранилище и я плъзнете в директорията "/home/pi" основният код се нарича sstv.sh, когато кода ще започне, той позволява комуникация с радио модул и сензор bmp180, също ще правят снимки и ще ги конвертират в аудио за предаване чрез радиосистема в аудио.

Можете да изпробвате системата, като използвате директно аудио кабел мъжки към мъжки 3,5 мм или използвате модул на радио и друго устройство за получаване на данни като SDR или всеки уоки-токи с приложение за Android Robot36.

Стъпка 3: Устройства

Устройствата RTC и BMP180 могат да бъдат монтирани заедно на печатна платка, благодарение на което те могат да споделят един и същ интерфейс за захранване и комуникация. За да конфигурирате тези модули, следвайте инструкциите на следващите страници, които ми помогнаха. Инсталирайте и конфигурирайте bmp180 Инсталирайте и конфигурирайте RTC модула

Стъпка 4: Настройки на камерата

В нашия проект бихме могли да използваме всяка камера, но предпочитаме да използваме raspi-cam v2 по тегло, качество и размер. В нашия скрипт използваме приложението Fswebcam, за да правим снимки и да поставяме информация за името, датата и стойностите на сензора чрез OSD (данни на екрана). За правилното откриване на камерата от нашия софтуер трябва да видим тези инструкции.

Стъпка 5: Аудио изход

Rpi-zero няма директен аналогов аудио изход, това изисква добавяне на малка аудио карта чрез USB или създаване на проста схема, която генерира звука през два PWM GPIO порта. Опитахме първото решение с USB аудио карта, но това се рестартираше всеки път, когато радиото беше поставено на TX (Stranger Things). В края използвахме аудио изхода през PWM щифта. С няколко компонента можете да създадете филтър, за да получите по -добро аудио.

Събрахме пълната схема с два канала, L и R аудио, но имате нужда само от един. Освен това, както можете да видите на снимките и схемата, ние добавихме 600 омов аудио трансформатор като галванична изолация. Трансформаторът е по избор, но ние предпочетохме да го използваме, за да избегнем смущения.

Стъпка 6: Радиомодул VHF

Използваният модул беше DRA818V. Комуникацията с модула е през сериен порт, така че трябва да го активираме в GPIO пиновете. В последните версии на RPI има проблем при това, тъй като RPI има Bluetooth модул, който използва същите щифтове. В крайна сметка намерих решение да направя това в линка.

Благодарение на uart можем да установим комуникация с модула, за да възложим радиочестотно предаване, приемане (не забравяйте, че е приемо -предавател), както и други функции за специфики. В нашия случай използваме модула само като предавател и винаги на една и съща честота. Благодарение на GPIO щифт, той ще активира PTT (Push to talk) радиомодул, когато искаме да изпратим снимката.

Много важен детайл на това устройство е, че не толерира 5v захранване и казваме това чрез … "опит". Така че можем да видим в схемата, че има типичен диод 1N4007 за намаляване на напрежението до 4.3V. Използваме и малък транзистор за активиране на функцията PTT. Мощността на модула може да бъде зададена на 1w или 500mw. Можете да намерите повече информация за този модул в листа с данни.

Стъпка 7: Антена

Това е важен компонент на капсулата. Антената изпраща радиосигнали към базовата станция. В други капсули тествахме с ¼ ламбда антена. Въпреки това, за да осигурим добро покритие, ние проектираме нова антена, наречена Turnstile (кръстосан дипол). За да изградите тази антена, имате нужда от парче кабел от 75 ома и 2 метра алуминиева тръба с диаметър 6 мм. Можете да намерите изчисленията и 3D дизайн на парчето, което държи дипола в дъното на капсулата. Тествахме покритието на антената преди старта и накрая тя изпрати изображения над 30 км успешно.

-Стойности за изчисляване на размерите на антената (с нашите материали)

Честота на SSTV в Испания: 145 500 Mhz Съотношение на скоростта на алуминий: 95%Съотношение на скоростта на 75 ома кабел: 78%

Стъпка 8: Захранване

Не можете да изпращате алкална батерия в стратосферата, тя пада до -40 ° C и те просто спират да работят. Въпреки че ще изолирате полезния си товар, искате да използвате литиеви батерии за еднократна употреба, които работят добре при ниски температури.

Ако използвате dc-dc конвертор, ултра-нисък регулатор на отпадане, тогава можете да изтръгнете повече време за полет от вашия захранващ блок

Използваме ватиметър за измерване на електрическата консумация и по този начин изчисляваме колко часа може да работи. Купихме модула и го монтирахме в малка кутия, бързо се влюбихме в това устройство.

Използваме 6 опаковка литиева батерия AA и това стъпка надолу.

Стъпка 9: Проектирайте капсулата

Използваме "пяна" за изграждане на лека и изолираща капсула. Ние го правим с CNC в лабораторията Cesar. С нож и грижа въвеждахме всички компоненти в него. Увихме сивата капсула с термо одеяло (Като истинските спътници;))

Стъпка 10: Денят за стартиране

Стартирахме балона на 25.02.2018 г. в Агон, град близо до Сарагоса, изстрелването беше в 9:30 и полетното време беше 4 часа, с максимална височина 31, 400 метра и минимална външна температура - 48º Целзий. Общо балонът е изминал около 200 км. Успяхме да продължим пътуването си благодарение на друга капсула Aprs и услугата на www.aprs.fi

Траекторията беше изчислена благодарение на услугата www.predict.habhub.org с голям успех, както може да се види на картата с червените и жълтите линии.

Максимална надморска височина: 31, 400 метра Максимална скорост, регистрирана при спускане: 210 км / ч. Регистрирана скорост на спускане на терминала: 7 м / сек.

Направихме капсулата SSTV, но този проект не би могъл да бъде направен без помощта на другите сътрудници: Начо, Кике, Джуампе, Алехандро, Фран и още доброволци.

Стъпка 11: Невероятен резултат

Благодарение на Enrique имаме обобщен видеоклип на полета, където можете да видите целия процес на стартиране. Без съмнение най -добрият подарък след упорита работа

Първа награда в космическото предизвикателство