SSTV-Kapsel für Ballons in großer Höhe - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Dieses Projekt entstand nach dem ServetI-Ballon im Sommer 2017 mit der Idee, Bilder in Echtzeit von der Stratosphäre zur Erde zu senden. Die von uns aufgenommenen Bilder wurden im Speicher des rpi gespeichert und anschließend gesendet, um sie in ein Audiosignal umzuwandeln. Bilder sollten alle 'x' Mal an die Kontrollstation gesendet werden. Es wurde auch vorgeschlagen, dass diese Bilder Daten wie Temperatur oder Höhe sowie eine Identifizierung liefern, damit jeder, der das Bild erhält, weiß, worum es geht.

Zusammenfassend macht ein Rpi-z Bilder und sammelt die Werte des Sensors (Temperatur und Luftfeuchtigkeit). Diese Werte werden in einer CSV-Datei gespeichert und später können wir damit einige Grafiken erstellen. Die Kapsel sendet SSTV-Bilder in analoger Form über das Radio. Es ist das gleiche System, das von der ISS (International Space Station) verwendet wird, aber unsere Bilder haben eine geringere Auflösung. Dank dessen dauert es weniger Zeit, das Bild zu senden.

Schritt 1: Dinge, die wir brauchen

-Das Gehirn Pi-Zero: https://shop.pimoroni.com/products/raspberry-pi-ze… 10$-Uhr:

Rtc DS3231

-Sensortemperatur- und Luftdrucksensor: BMP180-Funkmodul:DRA818V

Nur ein paar Komponenten:

-10UF ELEKTROLYTISCHER KONDENSATOR x2

-0.033UF MONOLITHISCHER KERAMIK-KONDENSATOR x2

-150 Ohm WIDERSTAND x2

-270 Ohm WIDERSTAND x2

-600 OHM AUDIOTRANSFORMER x1

-1N4007 Diode x1

-100uF ELEKTROLYTISCHER KONDENSATOR

-10nf MONOLITHISCHER KERAMIK-KONDENSATOR x1-10K WIDERSTAND x3

-1K WIDERSTAND x2

-56nH INDUKTOR x2*-68nH INDUKTOR x1*-20pf MONOLITHISCHER KERAMIKKONDENSATOR x2*

-36pf MONOLITHISCHER KERAMIK-KONDENSATOR x2*

*Empfohlene Komponenten, die Kapsel kann ohne sie funktionieren

Schritt 2: Pi-Zero

Rpi Zero Wir müssen Raspbian mit grafischer Umgebung installieren, indem wir auf das Menü raspi-config zugreifen, um die Kameraschnittstelle, I2C und Seriell zu aktivieren. Natürlich ist die grafische Oberfläche nicht zwingend erforderlich, aber ich nutze sie, um das System zu testen. Dank WS4E, weil er eine Lösung für SSTV über RPI erklärt Laden Sie den SSTV-Ordner in unserem Repository herunter und ziehen Sie ihn in Ihr "/home/pi" -Verzeichnis. Der Hauptcode heißt sstv.sh, wenn der Code gestartet wird, ermöglicht er die Kommunikation mit dem Radio Modul und bmp180-Sensor, nimmt auch Bilder auf und wandelt sie in Audio um, um sie per Funksystem in Audio zu übertragen.

Sie können das System mit direktem Audiokabel männlich zu männlich 3,5 mm oder mit einem Funkmodul und einem anderen Gerät zum Empfangen von Daten wie SDR oder jedem Walkie-Talkie mit einer Android-Robot36-Anwendung ausprobieren.

Schritt 3: Geräte

RTC und die BMP180-Einheiten können zusammen auf einer Leiterplatte montiert werden, wodurch sie sich die gleiche Versorgungs- und Kommunikationsschnittstelle teilen können. Um diese Module zu konfigurieren, können Sie den Anweisungen auf den folgenden Seiten folgen, die mir geholfen haben. Installieren und konfigurieren Sie bmp180Installieren und konfigurieren Sie das RTC-Modul

Schritt 4: Kameraeinstellungen

In unserem Projekt könnten wir jede Kamera verwenden, aber wir bevorzugen die raspi-cam v2 nach Gewicht, Qualität und Größe. In unserem Skript verwenden wir die Fswebcam-Anwendung, um Bilder aufzunehmen und Informationen über Name, Datum und Sensorwerte über OSD (On-Screen-Daten) bereitzustellen. Für die richtige Erkennung der Kamera durch unsere Software benötigen wir diese Anleitung.

Schritt 5: Audioausgabe

Rpi-zero hat keinen direkten analogen Audioausgang, dies erfordert das Hinzufügen einer kleinen Audiokarte über USB oder die Erstellung einer einfachen Schaltung, die das Audio über zwei PWM-GPIO-Anschlüsse erzeugt. Wir haben die erste Lösung mit einer USB-Audiokarte ausprobiert, aber diese wurde jedes Mal neu gestartet, wenn das Radio auf TX (Stranger Things) gestellt wurde. Am Ende haben wir den Audioausgang über den PWM-Pin verwendet. Mit mehreren Komponenten können Sie einen Filter erstellen, um ein besseres Audio zu erhalten.

Wir haben die komplette Schaltung mit zwei Kanälen zusammengestellt, L- und R-Audio, aber Sie brauchen nur einen. Darüber hinaus, und wie Sie auf den Bildern und dem Schema sehen können, haben wir einen 600-Ohm-Audiotransformator als galvanische Isolierung hinzugefügt. Der Transformator ist optional, aber wir haben ihn bevorzugt verwendet, um Störungen zu vermeiden.

Schritt 6: Funkmodul VHF

Als Modul wurde das DRA818V verwendet. Die Kommunikation mit dem Modul erfolgt über die serielle Schnittstelle, daher müssen wir sie in den GPIO-Pins aktivieren. In den letzten RPI-Versionen gibt es ein Problem, da RPI ein Bluetooth-Modul hat, das die gleichen Pins verwendet. Am Ende habe ich eine Lösung gefunden, um dies im Link zu machen.

Dank des uart können wir eine Kommunikation mit dem Modul herstellen, um Funkfrequenzübertragung, -empfang (denken Sie daran, dass es sich um einen Transceiver handelt) sowie andere Besonderheiten zuzuweisen. In unserem Fall verwenden wir das Modul nur als Sender und immer auf der gleichen Frequenz. Dank eines GPIO-Pins wird das PTT-Funkmodul (Push to talk) aktiviert, wenn wir das Bild senden möchten.

Ein sehr wichtiges Detail dieses Gerätes ist, dass es keine 5V-Versorgung verträgt und wir sagen dies aus … "Erfahrung". So können wir im Schema sehen, dass es eine typische Diode 1N4007 gibt, um die Spannung auf 4,3 V zu reduzieren. Wir verwenden auch einen kleinen Transistor, um die PTT-Funktion zu aktivieren. Die Modulleistung kann auf 1w oder 500mw eingestellt werden. Weitere Informationen zu diesem Modul finden Sie im Datenblatt.

Schritt 7: Antenne

Es ist ein wichtiger Bestandteil der Kapsel. Die Antenne sendet Funksignale an die Basisstation. In anderen Kapseln haben wir mit ¼ Lambda-Antenne getestet. Um jedoch eine gute Abdeckung zu gewährleisten, entwickeln wir eine neue Antenne namens Turnstile (gekreuzter Dipol). Um diese Antenne zu bauen, benötigen Sie ein Stück Kabel von 75 Ohm und 2 Meter Aluminiumrohr mit 6 mm Durchmesser. Sie finden die Berechnungen und ein 3D-Design des Teils, das den Dipol im Boden der Kapsel hält. Wir haben die Reichweite der Antenne vor dem Start getestet und schließlich Bilder über 30 km erfolgreich gesendet.

-Werte zur Berechnung der Abmessungen der Antenne (mit unseren Materialien)

Frequenz von SSTV in Spanien: 145.500 MhzGeschwindigkeitsverhältnis von Aluminium: 95%Geschwindigkeitsverhältnis von 75 Ohm Kabel: 78%

Schritt 8: Netzteil

Sie können eine Alkalibatterie nicht in die Stratosphäre schicken, sie wird bis zu -40 ° C und sie funktionieren einfach nicht mehr. Obwohl Sie Ihre Nutzlast isolieren, möchten Sie Einweg-Lithiumbatterien verwenden, die bei niedrigen Temperaturen gut funktionieren.

Wenn Sie einen DC-DC-Wandler und einen Ultra-Low-Drop-Out-Regler verwenden, können Sie Ihrem Netzteil mehr Flugzeit entlocken

Mit einem Wattmeter messen wir den Stromverbrauch und berechnen so, wie viele Stunden er arbeiten könnte. Wir haben das Modul gekauft und in einer kleinen Box montiert, wir haben uns schnell in dieses Gerät verliebt.

Wir verwenden einen 6er-Pack AA-Lithiumbatterien und diesen Schritt nach unten.

Schritt 9: Design-Kapsel

Wir verwenden "Schaum", um eine leichte und isolierende Kapsel zu bauen. Wir machen es mit CNC bei Lab´s Cesar. Mit einem Cutter und Sorgfalt haben wir alle Komponenten darin eingeführt. Wir haben die graue Kapsel mit einer Wärmedecke umwickelt (Wie die echten Satelliten;))

Schritt 10: Der Starttag

Wir starteten den Ballon am 25.02.2018 in Agon, einer Stadt in der Nähe von Saragossa, der Start war um 9:30 und die Flugzeit betrug 4 Stunden, mit einer maximalen Höhe von 31.400 Metern und einer minimalen Außentemperatur von -48º Celsius. Insgesamt legte der Ballon etwa 200 km zurück. Dank einer weiteren Aprs-Kapsel und dem Service von www.aprs.fi konnten wir seine Reise fortsetzen

Die Trajektorie wurde dank des Dienstes www.predict.habhub.org mit großem Erfolg berechnet, wie in der Karte mit den roten und gelben Linien zu sehen ist.

Maximale Höhe: 31.400 Meter Maximale aufgezeichnete Abstiegsgeschwindigkeit: 210 km/h Registrierte Endabstiegsgeschwindigkeit: 7 m / s Registrierte Außenminimaltemperatur: -48ºC bis 14.000 Meter Höhe

Wir haben die SSTV-Kapsel hergestellt, aber dieses Projekt wäre ohne die Hilfe der anderen Mitarbeiter nicht möglich gewesen: Nacho, Kike, Juampe, Alejandro, Fran und weitere Freiwillige.

Schritt 11: Erstaunliches Ergebnis

Dank Enrique haben wir ein zusammenfassendes Video des Fluges, in dem Sie den gesamten Startvorgang sehen können. Ohne Zweifel das beste Geschenk nach harter Arbeit

Erster Preis bei der Space Challenge