SSTV -kapsel til balloner i høj højde: 11 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Dette projekt blev født efter ServetI -ballonen i sommeren 2017 med ideen om at sende billeder i realtid fra Stratosfæren til Jorden. De billeder, vi tog, blev gemt i rpi's hukommelse, og derefter blev de sendt takket være konverteret til et lydsignal. Billeder skal sendes hver 'x' gang til kontrolstationen. Det blev også foreslået, at disse billeder ville give data såsom temperatur eller højde samt en identifikation, så enhver, der ville modtage billedet, kunne vide, hvad det handler om.

Sammenfattende tager en Rpi-z billeder og indsamler sensorens værdier (temperatur og fugtighed). Disse værdier gemmes i en CSV -fil, og senere kan vi bruge det til at lave grafik. Kapslen sender billeder SSTV ved hjælp af analog form gennem radioen. Det er det samme system, der bruges af ISS (International Space Station), men vores billeder har mindre opløsning. Takket være det tager det mindre tid at sende billedet.

Trin 1: Ting vi har brug for

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

Rtc DS3231

-Sensortemp og barometrisk trykføler: BMP180-Radiomodul: DRA818V

Bare et par komponenter:

-10UF ELEKTROLYTISK KAPACITOR x2

-0.033UF MONOLITISK KERAMISK KAPACITOR x2

-150 OHM MODSTAND x2

-270 OHM MODSTAND x2

-600 OHM LYDTRANSFORMATOR x1

-1N4007 diode x1

-100uF ELEKTROLYTISK KAPACITOR

-10nf MONOLITISK KERAMISK KAPACITOR x1-10K RESISTOR x3

-1K RESISTOR x2

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

-36pf MONOLITISK KERAMISK KAPACITOR x2*

*Anbefalede komponenter, kapslen kan arbejde uden dem

Trin 2: Pi-Zero

Rpi Zero Vi skal installere Raspbian med grafisk miljø, for at få adgang til menuen raspi-config vil vi aktivere kameraets interface, I2C og Serial. Selvfølgelig er den grafiske grænseflade ikke obligatorisk, men jeg bruger den til at teste systemet. Tak til WS4E, fordi han forklarer en løsning til SSTV over RPIDownload SSTV -mappen på vores lager og træk den til din "/home/pi" -katalog kaldes hovedkoden sstv.sh, når koden startes, muliggør den kommunikation med radio modul og bmp180 sensor, vil også tage billeder og konvertere det til lyd for at transmittere det af radiosystem til lyd.

Du kan prøve systemet ved hjælp af direkte lydkabel han til han 3,5 mm eller ved hjælp af radiomodul og anden enhed til at modtage data som SDR eller nogen walkie-talkie med en Android Robot36 applikation.

Trin 3: Enheder

RTC og BMP180 -enhederne kan monteres sammen på et printkort, takket være det kan de dele det samme forsynings- og kommunikationsinterface. For at konfigurere disse moduler kan du følge instruktionerne på de følgende sider, som hjalp mig. Installer og konfigurer bmp180 Installer og konfigurer RTC -modul

Trin 4: Kameraindstillinger

I vores projekt kunne vi bruge ethvert kamera, men vi foretrækker at bruge raspi-cam v2 efter vægt, kvalitet og størrelse. I vores script bruger vi Fswebcam -applikationen til at tage billeder og sætte oplysninger om navn, dato og sensorværdier via OSD (på skærmdata). For den korrekte registrering af kameraet med vores software skal vi se denne vejledning.

Trin 5: Lydudgang

Rpi-zero har ikke direkte analog lydudgang, dette kræver tilføjelse af et lille lydkort via USB eller oprette et simpelt kredsløb, der genererer lyden gennem to PWM GPIO-porte. Vi forsøgte den første løsning med USB -lydkort, men det blev genstartet hver gang radioen blev sat til TX (Stranger Things). I slutningen brugte vi lydoutput gennem PWM -stiften. Med flere komponenter kan du oprette et filter for at få en bedre lyd.

Vi samlede det komplette kredsløb med to kanaler, L og R -lyd, men du har kun brug for en. Desuden, og som du kan se på billederne og skemaet, har vi tilføjet en 600 ohm lydtransformator som galvanisk isolering. Transformatoren er valgfri, men vi foretrak at bruge den for at undgå interferens.

Trin 6: Radiomodul VHF

Det anvendte modul var DRA818V. Kommunikationen med modulet sker via en seriel port, så vi skal aktivere den i GPIO -benene. I de sidste RPI -versioner er der et problem med at gøre det, fordi RPI har et Bluetooth -modul, der bruger de samme pins. Til sidst fandt jeg en løsning til at lave dette i linket.

Takket være uart kan vi etablere kommunikation med modulet for at tildele radiofrekvent transmission, modtagelse (husk det er transceiver) samt andre specificitetsfunktioner. I vores tilfælde bruger vi kun modulet som sender og altid på samme frekvens. Takket være en GPIO -pin aktiverer den PTT (Push to talk) radiomodulet, når vi vil sende billedet.

En meget vigtig detalje ved denne enhed er, at den ikke tåler 5v forsyning, og vi siger dette ved … "erfaring". Så vi kan se i skemaet, at der er en typisk diode 1N4007 til at reducere spændingen til 4,3V. Vi bruger også en lille transistor til at aktivere PTT -funktionen. Modulets effekt kan indstilles til 1w eller 500mw. Du kan finde flere oplysninger om dette modul på databladet.

Trin 7: Antenne

Det er en vigtig komponent i kapslen. Antennen sender radiosignaler til basestationen. I andre kapsler testede vi med ¼ lambda -antenne. For at sikre en god dækning designer vi imidlertid en ny antenne kaldet Turnstile (krydset dipol). For at bygge denne antenne skal du bruge et stykke kabel på 75 ohm og 2 meter aluminiumsrør med en diameter på 6 mm. Du kan finde beregningerne og et 3D -design af stykket, der holder dipolen i bunden af kapslen. Vi testede dækningen af antennen før lanceringen, og endelig sendte den billeder over 30 km med succes.

-Værdier til beregning af antennens dimensioner (med vores materialer)

Frecuency af SSTV i Spanien: 145.500 Mhz Hastighedsforhold af aluminium: 95%Hastighedsforhold på 75 ohm kabel: 78%

Trin 8: Strømforsyning

Du kan ikke sende et alkalisk batteri op i stratosfæren, det bliver ned til -40'C, og de holder bare op med at fungere. Selvom du vil isolere din nyttelast, vil du gerne bruge engangs lithiumbatterier, de fungerer godt ved lave temperaturer.

Hvis du bruger en DC-DC converter en ultra-low drop out regulator, kan du vride mere flyvetid fra din power-pack

Vi bruger en vandmåler til at måle det elektriske forbrug og beregner dermed, hvor mange timer det kunne fungere. Vi købte modulet og monterede i en lille kasse, vi blev hurtigt forelskede i denne enhed.

Vi bruger et 6-pack AA litiumbatteri og denne trin-down.

Trin 9: Designkapsel

Vi bruger "skum" til at bygge en let og isoleret kapsel. Vi laver det med CNC på Lab´s Cesar. Med en fræser og pleje introducerede vi alle komponenterne i det. Vi pakket den grå kapsel med et termisk tæppe (som de rigtige satellitter;))

Trin 10: Lanceringsdagen

Vi lancerede ballonen den 2018-02-25 i Agon, en by nær Zaragoza, lanceringen var kl. 9:30 og flyvetiden var 4 timer, med en maksimal højde på 31, 400 meter og en minimum udetemperatur på - 48º Celsius. I alt kørte ballonen omkring 200 km. Vi var i stand til at fortsætte sin rejse takket være en anden Aprs -kapsel og service på www.aprs.fi

Banen blev beregnet takket være tjenesten www.predict.habhub.org med stor succes, som det kan ses på kortet med de røde og gule linjer.

Maksimal højde: 31, 400 meter Maksimal registreret hastighed nedstigning: 210 km / t Registreret terminal nedstigningshastighed: 7 m / s Registreret udendørs minimumstemperatur: -48ºC til 14.000 meter høj

Vi lavede SSTV -kapslen, men dette projekt kunne ikke have været udført uden hjælp fra de andre samarbejdspartnere: Nacho, Kike, Juampe, Alejandro, Fran og flere frivillige.

Trin 11: Fantastisk resultat

Takket være Enrique har vi en opsummerende video af flyvningen, hvor du kan se hele lanceringsprocessen. Uden tvivl den bedste gave efter hårdt arbejde

Første præmie i Space Challenge