Yüksek İrtifa Balonları için SSTV Kapsülü: 11 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Bu proje, 2017 yazındaki Servet balonundan sonra görüntüleri gerçek zamanlı olarak Stratosfer'den Dünya'ya gönderme fikriyle doğdu. Çektiğimiz görüntüler rpi'nin hafızasında tutuldu ve sonrasında ses sinyaline dönüştürülerek gönderildi. Görüntüler her 'x' zamanında kontrol istasyonuna gönderilmelidir. Ayrıca, bu görüntülerin sıcaklık veya yükseklik gibi verilerin yanı sıra, görüntüyü alacak herkesin ne hakkında olduğunu bilmesi için bir kimlik sağlaması da önerildi.

Özetle, bir Rpi-z görüntü alır ve sensörün değerlerini (sıcaklık ve nem) toplar. Bu değerler bir CSV dosyasında saklanır ve daha sonra bazı grafikler yapmak için kullanabiliriz. Kapsül, radyo aracılığıyla analog formu kullanarak görüntüleri SSTV'ye gönderir. Bu, ISS (Uluslararası Uzay İstasyonu) tarafından kullanılan sistemin aynısıdır, ancak görüntülerimiz daha az çözünürlüğe sahiptir. Bu sayede görüntüyü göndermek daha az zaman alır.

Adım 1: İhtiyacımız Olan Şeyler

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

Rtc DS3231

-Sensör sıcaklığı ve barometrik basınç sensörü: BMP180-Radyo modülü:DRA818V

Sadece birkaç bileşen:

-10UF ELEKTROLİTİK KONDANSATÖR x2

-0.033UF MONOLİTİK SERAMİK KONDANSATÖR x2

-150 OHM DİRENÇ x2

-270 OHM DİRENÇ x2

-600 OHM SES TRANSFORMATÖRÜ x1

-1N4007 diyot x1

-100uF ELEKTROLİTİK KONDANSATÖR

-10nf MONOLİTİK SERAMİK KONDANSATÖR x1-10K DİRENÇ x3

-1K DİRENÇ x2

-56nH İNDÜKTÖR x2*-68nH İNDÜKTÖR x1*-20pf MONOLİTİK SERAMİK KONDANSATÖR x2*

-36pf MONOLİTİK SERAMİK KONDANSATÖR x2*

*Önerilen bileşenler, kapsül bunlarla çalışabilir

2. Adım: Pi-Sıfır

Rpi Zero Raspbian'ı grafik ortamı ile kurmamız gerekiyor, raspi-config menüsüne erişerek kamera arayüzü, I2C ve Serial'i etkinleştireceğiz. Elbette grafiksel arayüz zorunlu değil ama ben sistemi test etmek için kullanıyorum. WS4E sayesinde, RPID üzerinden SSTV için bir çözüm açıkladığı için depomuzdaki SSTV klasörünü indirip "/home/pi" dizininize sürüklediği için ana kodun adı sstv.sh, kod ne zaman başlayacak, radyo ile iletişimi sağlıyor modül ve bmp180 sensörü, ayrıca fotoğraf çekecek ve radyo sistemi tarafından sese iletmek için sese dönüştürecektir.

Bir android Robot36 uygulaması ile herhangi birinin telsizinden SDR gibi verileri almak için doğrudan erkek - erkek 3.5mm ses kablosu kullanarak veya radyo modülünü ve diğer cihazları kullanarak sistemi deneyebilirsiniz.

3. Adım: Cihazlar

RTC ve BMP180 üniteleri bir pcb üzerine birlikte monte edilebilir, bu sayede aynı besleme ve iletişim arayüzünü paylaşabilirler. Bu modülleri yapılandırmak için aşağıdaki sayfalarda bana yardımcı olan talimatları takip edebilirsiniz. bmp180'i kurun ve yapılandırın RTC modülünü kurun ve yapılandırın

4. Adım: Kamera Ayarları

Projemizde herhangi bir kamera kullanabilirdik ancak ağırlık, kalite ve boyut olarak raspi-cam v2 kullanmayı tercih ettik. Scriptimizde Fswebcam uygulamasını kullanarak fotoğraf çekmek ve OSD (ekran verileri) üzerinden isim, tarih ve sensör değerleri hakkında bilgi vermek için kullanıyoruz. Kameranın yazılımımız tarafından doğru algılanması için bu talimatları görmemiz gerekiyor.

Adım 5: Ses Çıkışı

Rpi-zero, doğrudan analog ses çıkışına sahip değildir, bunun için USB ile küçük bir ses kartı eklenmesi veya iki PWM GPIO bağlantı noktası aracılığıyla ses üreten basit bir devre oluşturulması gerekir. İlk çözümü USB ses kartıyla denedik ama bu, radyo TX'e (Stranger Things) her takıldığında yeniden başlıyordu. Sonunda ses çıkışını PWM pini üzerinden kullandık. Birkaç bileşenle daha iyi bir ses elde etmek için bir filtre oluşturabilirsiniz.

Komple devreyi iki kanallı, L ve R ses ile kurduk ama sadece birine ihtiyacınız var. Ayrıca resimlerde ve şemada da göreceğiniz gibi galvanik izolasyon gibi 600 ohm ses trafosu ekledik. Transformatör opsiyoneldir ancak parazit olmaması için kullanmayı tercih ettik.

Adım 6: Radyo Modülü VHF

Kullanılan modül DRA818V idi. Modül ile iletişim seri port üzerinden olduğundan GPIO pinlerinde etkinleştirmemiz gerekir. Son RPI sürümlerinde, RPI aynı pinleri kullanan bir Bluetooth modülüne sahip olduğu için bunu yaparken sorun yaşanmaktadır. Sonunda, bunu bağlantıda yapmak için bir çözüm buldum.

Uart sayesinde modül ile radyo frekansı iletimi, alım (bunun alıcı-verici olduğunu unutmayın) ve diğer özellikler işlevlerini atamak için iletişim kurabiliriz. Bizim durumumuzda modülü sadece verici olarak ve her zaman aynı frekansta kullanıyoruz. GPIO pini sayesinde resim göndermek istediğimizde PTT (Bas konuş) telsiz modülünü aktif hale getirecektir.

Bu cihazın çok önemli bir detayı, 5v beslemeye tahammül etmemesidir ve bunu … "deneyim" ile söylüyoruz. Böylece şemada voltajı 4.3V'a düşürmek için tipik bir diyot 1N4007 olduğunu görebiliriz. Ayrıca PTT işlevini etkinleştirmek için küçük bir transistör kullanıyoruz. Modül gücü 1w veya 500mw olarak ayarlanabilir. Bu modül hakkında daha fazla bilgiyi veri sayfasında bulabilirsiniz.

Adım 7: Anten

Kapsülün önemli bir bileşenidir. Anten, baz istasyonuna radyo sinyalleri gönderir. Diğer kapsüllerde ¼ lambda anten ile test ettik. Ancak iyi bir kapsama alanı sağlamak için Turnike (çapraz dipol) adı verilen yeni bir anten tasarlıyoruz. Bu anteni kurmak için 75 ohm'luk bir kablo parçasına ve 6 mm çapında 2 metre alüminyum boruya ihtiyacınız var. Kapsülün alt kısmında dipolü tutan parçanın hesaplamalarını ve 3 boyutlu tasarımını bulabilirsiniz. Fırlatmadan önce antenin kapsama alanını test ettik ve sonunda 30 km'den başarılı bir şekilde görüntü gönderdi.

-Antenin boyutlarını hesaplamak için değerler (malzemelerimizle birlikte)

İspanya'da SSTV frekansı: 145.500 MhzAlüminyum hız oranı: %95 75 ohm kablonun hız oranı: %78

Adım 8: Güç Kaynağı

-40'C'ye düştüğünde stratosfere bir alkalin pil gönderemezsiniz ve sadece çalışmayı bırakırlar. Yükünüzü yalıtacak olsanız bile, düşük sıcaklıklarda iyi çalışan tek kullanımlık lityum piller kullanmak istersiniz.

Bir dc-dc dönüştürücü kullanıyorsanız, ultra düşük çıkış regülatörü kullanıyorsanız, güç paketinizden daha fazla uçuş süresi elde edebilirsiniz.

Elektrik tüketimini ölçmek için bir wattimetre kullanıyoruz ve böylece kaç saat çalışabileceğini hesaplıyoruz. Modülü satın aldık ve küçük bir kutuya monte ettik, bu cihaza çabucak aşık olduk.

6 paket AA lityum pil kullanıyoruz ve bu adım aşağı.

9. Adım: Kapsül Tasarlayın

Hafif ve yalıtkan bir kapsül oluşturmak için "köpük" kullanıyoruz. Lab´s Cesar'da CNC ile yapıyoruz. Kesici ve özenle içindeki tüm bileşenleri tanıttık. Gri kapsülü termal battaniye ile sardık (Gerçek uydular gibi;))

Adım 10: Lansman Günü

Zaragoza yakınlarındaki Agon kasabasında 25.02.2018 tarihinde balonu fırlattık, kalkış saat 9:30'da ve uçuş süresi 4 saat, maksimum yükseklik 31.400 metre ve minimum dış sıcaklık - 48º Santigrat. Toplamda balon yaklaşık 200 km yol kat etti. Bir başka Aprs kapsülü ve www.aprs.fi hizmeti sayesinde yolculuğuna devam edebildik.

Haritada kırmızı ve sarı çizgilerle görülebileceği gibi, yörünge www.predict.habhub.org hizmeti sayesinde büyük bir başarıyla hesaplandı.

Maksimum rakım: 31, 400 metre Kaydedilen maksimum hız: 210 kph Kayıtlı terminal iniş hızı: 7 m / s Kayıtlı dış ortam minimum sıcaklığı: -48ºC ila 14.000 metre yükseklik

SSTV kapsülünü yaptık ama bu proje diğer işbirlikçilerin, Nacho, Kike, Juampe, Alejandro, Fran ve daha fazla gönüllünün yardımı olmadan gerçekleştirilemezdi.

Adım 11: Şaşırtıcı Sonuç

Enrique sayesinde, tüm fırlatma sürecini görebileceğiniz uçuşun özet bir videosu var. Şüphesiz sıkı çalışmadan sonra en iyi hediye

Uzay Yarışmasında Birincilik Ödülü