כמוסת SSTV לבלונים בגובה רב: 11 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

פרויקט זה נולד לאחר בלון ServetI בקיץ 2017 עם הרעיון לשלוח תמונות בזמן אמת מהסטרטוספירה לכדור הארץ. התמונות שצילמנו נשמרו בזיכרון ה- rpi ולאחר מכן נשלחו הודות להמרה לאות שמע. יש לשלוח תמונות כל פעם 'x' לתחנת הבקרה. כמו כן הוצע כי תמונות אלו יספקו נתונים כגון טמפרטורה או גובה, כמו גם זיהוי כך שמי שיקבל את התמונה יוכל לדעת במה מדובר.

לסיכום, Rpi-z מצלם תמונות ואוסף את ערכי החיישן (טמפרטורה ולחות). ערכים אלה מאוחסנים בקובץ CSV ומאוחר יותר נוכל להשתמש בו כדי ליצור קצת גרפיקה. הקפסולה שולחת תמונות SSTV באמצעות טופס אנלוגי דרך הרדיו. זוהי אותה מערכת המשמשת את ISS (תחנת החלל הבינלאומית), אך לתמונות שלנו יש פחות רזולוציה. הודות לזה, לוקח פחות זמן לשלוח את התמונה.

שלב 1: דברים שאנחנו צריכים

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

Rtc DS3231

חיישן טמפרטורה וחיישן לחץ ברומטרי: מודול רדיו BMP180: DRA818V

רק כמה מרכיבים:

-10UF ELECTROLYTIC קבלים x2

-0.033UF MONOLITHIC CERAMIC CAPACITOR x2

-150 OHM Resistor x2

-270 OHM Resistor x2

-660 טרנספורמטר אודיו אוהם x1

-1N4007 דיודה x1

-100uF קבל אלקטרוליטי

-10nf קונדום קרומי מונוליטי x1-10K עמיד x3

מגן -1K x2

-56nH מפעל x2*-68nH מכשיר x1*-20pf קונדום קרומי מונוליטי x2*

-36pf קונדום קרומי מונוליטי x2*

*רכיבים מומלצים, הקפסולה יכולה להתמודד איתם

שלב 2: Pi-Zero

Rpi Zero אנו זקוקים להתקנת Raspbian עם סביבה גרפית, גישה לתפריט raspi-config תאפשר את ממשק המצלמה, I2C ו- Serial. כמובן שהממשק הגרפי אינו חובה אבל אני משתמש בו כדי לבדוק את המערכת. תודה ל- WS4E, מכיוון שהוא מסביר פתרון ל- SSTV דרך RPID הורד את תיקיית SSTV במאגר שלנו וגרור אותו לספריית "/home/pi" שלך, הקוד הראשי נקרא sstv.sh, מתי יתחיל הקוד, הוא יאפשר תקשורת עם רדיו מודול וחיישן bmp180, גם יצלם תמונות וימיר אותן לאודיו כדי להעביר אותו על ידי מערכת רדיו לאודיו.

אתה יכול לנסות את המערכת באמצעות ישירות כבל אודיו זכר לזכר 3.5 מ מ או באמצעות מודול של רדיו והתקן אחר לקבלת הנתונים כמו SDR או מכשיר קשר כלשהו עם אפליקציית Android Robot36.

שלב 3: מכשירים

ניתן להרכיב את יחידות ה- RTC ואת יחידות BMP180 יחד על מחשב לוח, הודות לו הן יכולות לחלוק את אותו ממשק אספקה ותקשורת. כדי להגדיר את המודולים האלה תוכל לעקוב אחר ההוראות בדפים הבאים, שעזרו לי. התקנה והגדרת bmp180 התקנת והגדרת מודול RTC

שלב 4: הגדרות מצלמה

בפרויקט שלנו נוכל להשתמש בכל מצלמה אך אנו מעדיפים להשתמש ב- raspi-cam v2 לפי משקל, איכות וגודל. בתסריט שלנו אנו משתמשים ביישום Fswebcam כדי לצלם תמונות ולשים מידע על שם, תאריך וערכי חיישן באמצעות OSD (על נתוני המסך). לצורך זיהוי נכון של המצלמה על ידי התוכנה שלנו אנו צריכים לראות הוראות אלה.

שלב 5: פלט שמע

ל- Rpi-zero אין פלט שמע אנלוגי ישיר, זה דורש הוספת כרטיס שמע קטן באמצעות USB או יצירת מעגל פשוט המייצר את השמע באמצעות שתי יציאות PWM GPIO. ניסינו את הפתרון הראשון עם כרטיס שמע USB אך הוא הופעל מחדש בכל פעם שהרדיו הועבר ל- TX (Stranger Things). בסוף השתמשנו בפלט השמע דרך סיכת ה- PWM. עם מספר רכיבים, אתה יכול ליצור מסנן כדי לקבל שמע טוב יותר.

ריכזנו את המעגל השלם עם שני ערוצים, שמע L ו- R אבל אתה צריך רק אחד. יתר על כן, וכפי שאתה יכול לראות בתמונות ובתוכנית הוספנו שנאי שמע של 600 אוהם כמו בידוד גלווני. השנאי הוא אופציונלי אך העדפנו להשתמש בו על מנת להימנע מהפרעות.

שלב 6: מודול רדיו VHF

המודול בו נעשה שימוש היה DRA818V. התקשורת עם המודול היא דרך יציאה טורית ולכן עלינו לאפשר אותה בסיכות GPIO. בגרסאות ה- RPI האחרונות יש בעיה לעשות זאת מכיוון של- RPI יש מודול Bluetooth המשתמש באותם סיכות. בסוף מצאתי פתרון לקישור.

הודות ל- uart אנו יכולים ליצור תקשורת עם המודול להקצאת שידור תדרי רדיו, קליטה (זכור שהוא מקלט) וכן פונקציות ייחודיות אחרות. במקרה שלנו, אנו משתמשים רק במודול כמשדר ותמיד על אותו תדר. הודות לסיכת GPIO, היא תפעיל את מודול הרדיו PTT (Push to talk) כאשר נרצה לשלוח את התמונה.

פרט חשוב מאוד במכשיר זה הוא שאינו סובל אספקת 5V ואנו אומרים זאת על ידי … "ניסיון". אז אנחנו יכולים לראות בתוכנית שיש דיודה טיפוסית 1N4007 להורדת המתח ל -4.3V. אנו משתמשים גם בטרנזיסטור קטן להפעלת פונקציית PTT. ניתן להגדיר את עוצמת המודול ל 1w או 500mw. תוכל למצוא מידע נוסף על מודול זה בגיליון הנתונים.

שלב 7: אנטנה

זהו מרכיב חשוב בקפסולה. האנטנה שולחת אותות רדיו לתחנת הבסיס. בכמוסות אחרות בדקנו עם ¼ אנטנת למבדה. עם זאת, על מנת להבטיח כיסוי טוב, אנו מתכננים אנטנה חדשה בשם Turnstile (דיפול קרוס). כדי לבנות אנטנה זו, אתה צריך פיסת כבל של 75 אוהם ושני מטרים של צינור אלומיניום בקוטר 6 מ"מ. אתה יכול למצוא את החישובים ועיצוב תלת מימד של היצירה שמחזיקה את הדיפול בתחתית הקפסולה. בדקנו את כיסוי האנטנה לפני ההשקה ולבסוף היא שלחה תמונות מעל 30 ק"מ בהצלחה.

-ערכים לחישוב מידות האנטנה (עם החומרים שלנו)

מקדמות SSTV בספרד: 145.500 Mhz יחס מהירות אלומיניום: 95%יחס מהירות של כבל 75 אוהם: 78%

שלב 8: ספק כוח

אתה לא יכול לשלוח סוללה אלקליין לסטרטוספירה היא יורדת ל -40 מעלות צלזיוס והם פשוט מפסיקים לעבוד. למרות שתבודד את המטען שלך, אתה רוצה להשתמש בסוללות ליתיום חד פעמיות, הם עובדים טוב בטמפרטורות נמוכות.

אם אתה משתמש בממיר dc-dc בווסת נשירה נמוך במיוחד, תוכל לסחוב יותר זמן טיסה מחבילת החשמל שלך

אנו משתמשים במד ווטמטר למדידת צריכת החשמל ובכך מחשבים כמה שעות הוא יכול לעבוד. קנינו את המודול והרכבנו בקופסה קטנה, מהר מאוד התאהבנו במכשיר הזה.

אנו משתמשים בחבילה של 6 סוללות ליתיום AA ובשלב זה.

שלב 9: עיצוב קפסולה

אנו משתמשים ב"קצף "לבניית קפסולה קלה ומבודדת. אנו מכינים אותו עם CNC ב- Cesar של מעבדה. בעזרת חותך וטיפול, הצגנו את כל הרכיבים בתוכו. עטפנו את הקפסולה האפורה בשמיכה תרמית (כמו הלוויינים האמיתיים;))

שלב 10: יום ההשקה

השגרנו את הבלון ב- 25/2/2018 באגון, עיירה ליד סרגוסה, השיגור היה בשעה 9:30 וזמן הטיסה היה 4 שעות, עם גובה מרבי של 31, 400 מטר וטמפרטורת חוץ מינימלית של - 48º צֶלסִיוּס. בסך הכל נסע הבלון כ -200 ק מ. הצלחנו להמשיך את דרכה הודות לקפסולה נוספת באפריל ושירות www.aprs.fi

המסלול חושב בזכות השירות www.predict.habhub.org בהצלחה רבה, כפי שניתן לראות במפה עם הקווים האדומים והצהובים.

גובה מרבי: 31, 400 מטר מהירות מרבית ירידה: 210 קמ ש מהירות ירידה מסוף רשומה: 7 מ / ש טמפרטורת מינימום בחוץ רשומה: -48ºC עד 14, 000 מטר גובה

הכנו את קפסולת ה- SSTV אך הפרויקט הזה לא יכול היה להתבצע ללא עזרתם של משתפי הפעולה האחרים: נאצ'ו, קייק, ג'אומפה, אלחנדרו, פראן ועוד מתנדבים.

שלב 11: תוצאה מדהימה

בזכות אנריקה יש לנו סרטון סיכום של הטיסה בו תוכלו לראות את כל תהליך ההשקה. ללא ספק המתנה הטובה ביותר לאחר עבודה קשה

פרס ראשון באתגר החלל