SSTV -kapsel för höghöjdsballonger: 11 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Detta projekt föddes efter ServetI -ballongen sommaren 2017 med idén att skicka bilder i realtid från Stratosfären till jorden. Bilderna som vi tog lagrades i rpi -minnet och sedan skickades de tack vare att de konverterades till en ljudsignal. Bilder ska skickas varje 'x' gång till kontrollstationen. Det föreslogs också att dessa bilder skulle ge data som temperatur eller höjd, samt en identifiering så att alla som skulle ta emot bilden kunde veta vad det handlar om.

Sammanfattningsvis tar en Rpi-z bilder och samlar sensorns värden (temperatur och luftfuktighet). Dessa värden lagras i en CSV -fil och senare kan vi använda det för att göra lite grafik. Kapseln skickar bilder SSTV med analog form via radion. Det är samma system som används av ISS (International Space Station), men våra bilder har mindre upplösning. Tack vare det tar det mindre tid att skicka bilden.

Steg 1: Saker vi behöver

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

Rtc DS3231

-Sensortemp och barometrisk trycksensor: BMP180-Radiomodul: DRA818V

Bara några komponenter:

-10UF ELEKTROLYTISK KAPACITOR x2

-0.033UF MONOLITISK KERAMISK KAPACITOR x2

-150 OHM RESISTOR x2

-270 OHM RESISTOR x2

-600 OHM LJUDTRANSFORMATOR x1

-1N4007 diod x1

-100uF ELEKTROLYTISK KAPACITOR

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

-1K RESISTOR x2

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

-36pf MONOLITISK KERAMISK KAPACITOR x2*

*Rekommenderade komponenter, kapseln kan fungera utan dem

Steg 2: Pi-Zero

Rpi Zero Vi behöver installera Raspbian med grafisk miljö, för att komma åt menyn raspi-config aktiverar vi kamerans gränssnitt, I2C och Serial. Naturligtvis är det grafiska gränssnittet inte obligatoriskt men jag använder det för att testa systemet. Tack vare WS4E, eftersom han förklarar en lösning för SSTV över RPID Ladda ner SSTV -mappen på vårt förråd och dra den till din "/home/pi" -katalog kallas huvudkoden sstv.sh, när kommer koden att starta, möjliggör kommunikation med radio modul och bmp180 -sensor, tar också bilder och konverterar det till ljud för att överföra det med radiosystem till ljud.

Du kan prova systemet med direkt ljudkabel hane till hane 3,5 mm eller med radiomodul och annan enhet för att ta emot data som SDR eller någon walkie-talkie med en Android Robot36-applikation.

Steg 3: Enheter

RTC och BMP180 -enheterna kan monteras tillsammans på ett kretskort, tack vare det kan de dela samma försörjnings- och kommunikationsgränssnitt. För att konfigurera dessa moduler kan du följa instruktionerna på följande sidor, vilket hjälpte mig. Installera och konfigurera bmp180 Installera och konfigurera RTC -modul

Steg 4: Kamerainställningar

I vårt projekt kan vi använda vilken kamera som helst men vi föredrar att använda raspi-cam v2 efter vikt, kvalitet och storlek. I vårt manus använder vi Fswebcam -programmet för att ta bilder och lägga information om namn, datum och sensorvärden via OSD (på skärmdata). För rätt upptäckt av kameran med vår programvara behöver vi se dessa instruktioner.

Steg 5: Ljudutgång

Rpi-zero har inte direkt analog ljudutgång, detta kräver att du lägger till ett litet ljudkort med USB eller skapar en enkel krets som genererar ljudet genom två PWM GPIO-portar. Vi försökte den första lösningen med USB -ljudkort men det startades om varje gång radion sattes till TX (Stranger Things). I slutet använde vi ljudutmatningen via PWM -stiftet. Med flera komponenter kan du skapa ett filter för att få ett bättre ljud.

Vi monterade hela kretsen med två kanaler, L och R -ljud men du behöver bara en. Dessutom, och som du kan se på bilderna och schemat har vi lagt till en 600 ohm ljudtransformator som galvanisk isolering. Transformatorn är valfri men vi föredrog att använda den för att undvika störningar.

Steg 6: Radiomodul VHF

Modulen som användes var DRA818V. Kommunikationen med modulen sker via en seriell port så vi måste aktivera den i GPIO -stiften. I de senaste RPI -versionerna finns det ett problem med att göra det eftersom RPI har en Bluetooth -modul som använder samma stift. I slutet hittade jag en lösning för att göra detta i länken.

Tack vare uart kan vi upprätta kommunikation med modulen för att tilldela radiofrekvensöverföring, mottagning (kom ihåg att det är en sändtagare) samt andra särdragsfunktioner. I vårt fall använder vi bara modulen som en sändare och alltid på samma frekvens. Tack vare en GPIO -pin aktiverar den PTT (Push to talk) radiomodul när vi vill skicka bilden.

En mycket viktig detalj med denna enhet är att den inte tål 5V -strömförsörjning och vi säger detta med … "erfarenhet". Så vi kan se i schemat att det finns en typisk diod 1N4007 för att minska spänningen till 4,3V. Vi använder också en liten transistor för att aktivera PTT -funktionen. Moduleffekten kan ställas in på 1w eller 500mw. Du kan hitta mer information om denna modul på databladet.

Steg 7: Antenn

Det är en viktig komponent i kapseln. Antennen sänder radiosignaler till basstationen. I andra kapslar testade vi med ¼ lambda -antenn. För att säkerställa en bra täckning designar vi dock en ny antenn som heter Turnstile (korsad dipol). För att bygga denna antenn behöver du en kabelbit på 75 ohm och 2 meter aluminiumrör med en diameter på 6 mm. Du hittar beräkningarna och en 3D -design av stycket som håller dipolen i botten av kapseln. Vi testade antennens täckning före lanseringen och slutligen skickade den bilder över 30 km framgångsrikt.

-Värden för att beräkna antennens dimensioner (med vårt material)

Frecuency av SSTV i Spanien: 145.500 MhzHastighetsförhållande av aluminium: 95%Hastighetsförhållande på 75 ohm kabel: 78%

Steg 8: Strömförsörjning

Du kan inte skicka ett alkaliskt batteri upp i stratosfären, det sjunker till -40'C och de slutar bara fungera. Även om du isolerar din nyttolast vill du använda engångs litiumbatterier de fungerar bra vid låga temperaturer.

Om du använder en dc-dc-omvandlare en ultralåg utfällningsregulator kan du vrida mer flygtid från ditt power-pack

Vi använder en vattenmätare för att mäta elförbrukningen och beräknar därmed hur många timmar den kan fungera. Vi köpte modulen och monterade i en liten låda, vi blev snabbt förälskade i den här enheten.

Vi använder ett 6-pack AA litiumbatteri och denna steg-ner.

Steg 9: Design Capsule

Vi använder "skum" för att bygga en lätt och isolerad kapsel. Vi gör det med CNC på Lab´s Cesar. Med en skärare och omsorg introducerade vi alla komponenterna i den. Vi slog in den grå kapseln med en termisk filt (som de riktiga satelliterna;))

Steg 10: Lanseringsdagen

Vi lanserade ballongen 2018-02-25 i Agon, en stad nära Zaragoza, lanseringen var 9:30 och flygtiden var 4 timmar, med en maximal höjd av 31, 400 meter och en minsta utomhustemperatur på - 48º Celsius. Totalt reste ballongen cirka 200 km. Vi kunde fortsätta sin resa tack vare ytterligare en Aprs -kapsel och service på www.aprs.fi

Banan beräknades tack vare tjänsten www.predict.habhub.org med stor framgång, vilket kan ses på kartan med de röda och gula linjerna.

Maximal höjd: 31, 400 meter Maximal hastighet registrerad nedstigning: 210 km / h Registrerad terminalhastighet: 7 m / s Registrerad utomhustemperatur: -48ºC till 14 000 meter hög

Vi gjorde SSTV -kapseln men det här projektet kunde inte ha genomförts utan hjälp av de andra medarbetarna: Nacho, Kike, Juampe, Alejandro, Fran och fler volontärer.

Steg 11: Fantastiskt resultat

Tack vare Enrique har vi en sammanfattande video av flygningen där du kan se hela lanseringsprocessen. Utan tvekan den bästa presenten efter hårt arbete

Första pris i rymdutmaningen