Capsulă SSTV pentru baloane de mare altitudine: 11 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Acest proiect s-a născut după balonul ServetI în vara anului 2017 cu ideea de a trimite imagini în timp real din Stratosferă pe Pământ. Imaginile pe care le-am făcut au fost stocate în memoria rpi și, ulterior, au fost trimise datorită transformării într-un semnal audio. Imaginile trebuie trimise de fiecare dată la „x” la stația de control. De asemenea, s-a sugerat că aceste imagini ar oferi date precum temperatura sau altitudinea, precum și o identificare, astfel încât oricine ar primi imaginea să poată ști despre ce este vorba.

Pe scurt, un Rpi-z face imagini și colectează valorile senzorului (temperatura și umiditatea). Aceste valori sunt stocate într-un fișier CSV și mai târziu, îl putem folosi pentru a realiza unele elemente grafice. Capsula trimite imagini SSTV folosind formă analogică prin radio. Este același sistem folosit de ISS (Stația Spațială Internațională), dar imaginile noastre au o rezoluție mai mică. Datorită acestuia, este nevoie de mai puțin timp pentru a trimite imaginea.

Pasul 1: Lucruri de care avem nevoie

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

Rtc DS3231

-Sensor de temperatură și senzor de presiune barometrică: BMP180-Modul radio: DRA818V

Doar câteva componente:

-10UF CAPACITOR ELECTROLITIC x2

-0.033UF CAPACITOR CERAMIC MONOLITIC x2

-150 OHM RESISTOR x2

-270 OHM RESISTOR x2

-600 OHM TRANSFORMATOR AUDIO x1

-1N4007 diodă x1

-100uF CAPACITOR ELECTROLITIC

-10nf CAPACITOR CERAMIC MONOLITIC x1-10K RESISTOR x3

-1K RESISTOR x2

-56nH INDUCTOR x2 * -68nH INDUCTOR x1 * -20pf CAPACITOR CERAMIC MONOLITIC x2 *

-36pf CAPACITOR CERAMIC MONOLITIC x2 *

* Componente recomandate, capsula poate funcționa cu ele

Pasul 2: Pi-Zero

Rpi Zero Avem nevoie să instalăm Raspbian cu mediu grafic, accesând meniul raspi-config vom activa interfața camerei, I2C și Serial. Desigur, interfața grafică nu este obligatorie, dar o folosesc pentru a testa sistemul. Mulțumită WS4E, deoarece el explică o soluție pentru SSTV peste RPID Descărcați folderul SSTV din depozitul nostru și trageți-l în directorul "/ home / pi", codul principal se numește sstv.sh, când va porni codul, acesta permite comunicarea cu radio modulul și senzorul bmp180, de asemenea, vor face fotografii și îl vor converti în audio pentru a-l transmite prin sistemul radio în audio.

Puteți încerca sistemul folosind direct cablu audio de la tată la tată de 3,5 mm sau folosind modulul de radio și alte dispozitive pentru a primi date precum SDR sau oricine walkie-talkie cu o aplicație Android Robot36.

Pasul 3: Dispozitive

RTC și unitățile BMP180 pot fi montate împreună pe un PCB, datorită acestuia pot partaja aceeași interfață de alimentare și comunicare. Pentru a configura aceste module, puteți urma instrucțiunile de pe paginile următoare, care m-au ajutat. Instalați și configurați bmp180 Instalați și configurați modulul RTC

Pasul 4: Setări cameră

În proiectul nostru am putea folosi orice cameră, dar preferăm să folosim raspi-cam v2 în funcție de greutate, calitate și dimensiune. În scriptul nostru folosim aplicația Fswebcam pentru a face fotografii și a pune informații despre nume, dată și valori ale senzorului prin OSD (pe ecran). Pentru detectarea corectă a camerei de către software-ul nostru, trebuie să consultați aceste instrucțiuni.

Pasul 5: ieșire audio

Rpi-zero nu are ieșire audio analogică directă, aceasta necesită adăugarea unei plăci audio mici prin USB sau crearea unui circuit simplu care generează sunetul prin două porturi PWM GPIO. Am încercat prima soluție cu placa audio USB, dar aceasta a fost repornită de fiecare dată când radioul a fost pus pe TX (Stranger Things). La final, am folosit ieșirea audio prin pinul PWM. Cu mai multe componente, puteți crea un filtru pentru a obține un sunet mai bun.

Am asamblat circuitul complet cu două canale, audio L și R, dar aveți nevoie doar de unul. Mai mult, și după cum puteți vedea în imagini și schemă, am adăugat un transformator audio de 600 ohmi, precum izolația galvanică. Transformatorul este opțional, dar am preferat să-l folosim pentru a evita interferențele.

Pasul 6: Modul radio VHF

Modulul utilizat a fost DRA818V. Comunicarea cu modulul se face prin port serial, deci trebuie să o activăm în pinii GPIO. În ultimele versiuni RPI există o problemă în realizarea acesteia, deoarece RPI are un modul Bluetooth care utilizează aceiași pini. La final, am găsit o soluție pentru a face acest lucru în link.

Mulțumită uart putem stabili comunicarea cu modulul pentru a atribui transmisie de frecvență radio, recepție (amintiți-vă că este transceiver), precum și alte funcții specifice. În cazul nostru, folosim modulul doar ca emițător și întotdeauna pe aceeași frecvență. Datorită unui pin GPIO, acesta va activa modulul radio PTT (Push to talk) atunci când vom dori să trimitem imaginea.

Un detaliu foarte important al acestui dispozitiv este că nu tolerăm alimentarea cu 5V și spunem asta prin … „experiență”. Deci, putem vedea în schemă că există o diodă tipică 1N4007 pentru a reduce tensiunea la 4,3V. De asemenea, folosim un mic tranzistor pentru a activa funcția PTT. Puterea modulului poate fi setată la 1w sau 500mw. Puteți găsi mai multe informații despre acest modul în foaia tehnică.

Pasul 7: Antena

Este o componentă importantă a capsulei. Antena trimite semnale radio către stația de bază. În alte capsule am testat cu antenă da lambda. Cu toate acestea, pentru a asigura o acoperire bună, proiectăm o nouă antenă numită Turnstile (dipol încrucișat). Pentru a construi această antenă, aveți nevoie de o bucată de cablu de 75 ohmi și 2 metri de tub de aluminiu cu diametrul de 6 mm. Puteți găsi calculele și un design 3D al piesei care ține dipolul în partea inferioară a capsulei. Am testat acoperirea antenei înainte de lansare și, în cele din urmă, a trimis cu succes imagini de peste 30 km.

-Valori pentru calcularea dimensiunilor antenei (cu materialele noastre)

Frecvența SSTV în Spania: 145.500 Mhz Raportul de viteză al aluminiului: 95% Raportul de viteză al cablului de 75 ohmi: 78%

Pasul 8: Alimentare

Nu puteți trimite o baterie alcalină în stratosferă, aceasta scade până la -40 'C și nu mai funcționează. Chiar dacă vă veți izola sarcina utilă, doriți să utilizați baterii de unică folosință, care funcționează bine la temperaturi scăzute.

Dacă utilizați un convertor DC-DC, un regulator de scădere ultra-scăzut, atunci puteți extrage mai mult timp de zbor din pachetul dvs. de alimentare

Folosim un watimetru pentru a măsura consumul electric și astfel calculăm câte ore ar putea funcționa. Am cumpărat modulul și l-am montat într-o cutie mică, ne-am îndrăgostit rapid de acest dispozitiv.

Folosim un pachet de 6 baterii de litiu AA și această descărcare.

Pasul 9: Proiectați capsula

Folosim „spumă” pentru a construi o capsulă ușoară și izolată. O realizăm cu CNC la Lab´s Cesar. Cu un dispozitiv de tăiere și îngrijire, introduceam toate componentele din interior. Am înfășurat capsula gri cu o pătură termică (Ca și sateliții adevărați;))

Pasul 10: Ziua lansării

Am lansat balonul în data de 25.02.2018 în Agon, un oraș din apropiere de Zaragoza, lansarea a fost la 9:30 și timpul de zbor a fost de 4 ore, cu o înălțime maximă de 31, 400 de metri și o temperatură exterioară minimă de - 48º Celsius. În total balonul a parcurs aproximativ 200 km. Ne-am putut continua călătoria datorită unei alte capsule Aprs și serviciului www.aprs.fi

Traiectoria a fost calculată grație serviciului www.predict.habhub.org cu mare succes, așa cum se poate vedea pe hartă cu liniile roșii și galbene.

Altitudine maximă: 31, 400 metri Viteză maximă înregistrată coborâre: 210 km / h Viteză înregistrată de coborâre a terminalului: 7 m / s Temperatură minimă înregistrată în aer liber: -48ºC până la 14, 000 metri înălțime

Am realizat capsula SSTV, dar acest proiect nu s-ar fi putut realiza fără ajutorul celorlalți colaboratori: Nacho, Kike, Juampe, Alejandro, Fran și alți voluntari.

Pasul 11: Rezultat uimitor

Mulțumită lui Enrique avem un videoclip rezumat al zborului, unde puteți vedea întregul proces de lansare. Fără îndoială cel mai bun cadou după o muncă grea

Premiul I în Challenge Spațial