Viên nang SSTV cho Bóng bay Độ cao: 11 bước (có Hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Dự án này ra đời sau khinh khí cầu ServetI vào mùa hè năm 2017 với ý tưởng gửi hình ảnh trong thời gian thực từ Tầng bình lưu đến Trái đất. Những hình ảnh mà chúng tôi chụp được lưu trữ trong bộ nhớ của rpi và sau đó, chúng được gửi đi nhờ chuyển đổi thành tín hiệu âm thanh. Hình ảnh phải được gửi mỗi lần 'x' đến trạm điều khiển. Người ta cũng gợi ý rằng những hình ảnh này sẽ cung cấp dữ liệu như nhiệt độ hoặc độ cao, cũng như nhận dạng để bất kỳ ai nhận được hình ảnh đều có thể biết nó nói về cái gì.

Tóm lại, Rpi-z chụp ảnh và thu thập các giá trị của cảm biến (nhiệt độ và độ ẩm). Các giá trị này được lưu trữ trong tệp CSV và sau này, chúng tôi có thể sử dụng nó để thực hiện một số đồ họa. Viên nang gửi hình ảnh SSTV bằng cách sử dụng hình thức tương tự thông qua radio. Nó là cùng một hệ thống được sử dụng bởi ISS (Trạm vũ trụ quốc tế), nhưng hình ảnh của chúng tôi có độ phân giải thấp hơn. Nhờ đó, nó sẽ mất ít thời gian hơn để gửi hình ảnh.

Bước 1: Những thứ chúng ta cần

-Bộ não Pi-Zero: https://shop.pimoroni.com/products/raspberry-pi-ze… 10 $ -Clock:

Rtc DS3231

-Cảm biến nhiệt độ và áp suất khí quyển: BMP180-Mô-đun vô tuyến: DRA818V

Chỉ cần một vài thành phần:

- TỦ ĐIỆN 10UF x2

-0.033UF VỐN GỐM CHÍNH HÃNG x2

-150 OHM KHÁNG SINH x2

-270 OHM KHÁNG SINH x2

-600 OHM BỘ BIẾN ĐỔI ÂM THANH x1

-1N4007 điốt x1

- TỦ ĐIỆN 100uF

-10nf VỐN GỐM CHÍNH TẢ x1-10K ĐIỆN TRỞ x3

-1K KHÁNG SINH x2

-56nH INDUCTOR x2 * -68nH INDUCTOR x1 * -20pf CÔNG SUẤT GỐM CHÍNH TẢ x2 *

-36pf VỐN GỐM CHÍNH TRỊ x2 *

* Các thành phần được đề xuất, viên nang có thể hoạt động với chúng

Bước 2: Pi-Zero

Rpi Zero Chúng ta cần cài đặt Raspbian với môi trường đồ họa, truy cập menu raspi-config, chúng ta sẽ kích hoạt giao diện camera, I2C và Serial. Tất nhiên giao diện đồ họa là không bắt buộc nhưng tôi sử dụng nó để kiểm tra hệ thống. Cảm ơn WS4E, vì anh ấy giải thích một giải pháp cho SSTV qua RPIDTải xuống thư mục SSTV tại kho lưu trữ của chúng tôi và kéo nó vào thư mục "/ home / pi" của bạn, mã chính được gọi là sstv.sh, khi nào sẽ bắt đầu mã, nó cho phép giao tiếp với radio mô-đun và cảm biến bmp180, cũng sẽ chụp ảnh và chuyển nó thành âm thanh để truyền qua hệ thống radio thành âm thanh.

Bạn có thể thử hệ thống bằng cách sử dụng trực tiếp cáp âm thanh nam sang nam 3.5mm hoặc sử dụng mô-đun của radio và thiết bị khác để nhận dữ liệu như SDR o bất kỳ bộ đàm nào với ứng dụng Robot36 android.

Bước 3: Thiết bị

Các đơn vị RTC và BMP180 có thể được gắn với nhau trên một pcb, nhờ đó chúng có thể chia sẻ cùng một giao diện cung cấp và giao tiếp. Để định cấu hình các mô-đun này, bạn có thể làm theo hướng dẫn trên các trang sau, điều này đã giúp tôi.

Bước 4: Cài đặt máy ảnh

Trong dự án của chúng tôi, chúng tôi có thể sử dụng bất kỳ camera nào nhưng chúng tôi thích sử dụng raspi-cam v2 theo trọng lượng, chất lượng và kích thước. Trong kịch bản của chúng tôi, chúng tôi sử dụng ứng dụng Fswebcam để chụp ảnh và đưa thông tin về tên, ngày tháng và các giá trị cảm biến thông qua OSD (trên dữ liệu màn hình). Để phát hiện đúng máy ảnh bằng phần mềm của chúng tôi, chúng tôi cần xem các hướng dẫn sau.

Bước 5: Đầu ra âm thanh

Rpi-zero không hướng đầu ra âm thanh analog, điều này yêu cầu thêm một thẻ âm thanh nhỏ bằng USB hoặc tạo một mạch đơn giản tạo ra âm thanh thông qua hai cổng PWM GPIO. Chúng tôi đã thử giải pháp đầu tiên với thẻ âm thanh USB nhưng điều này sẽ khởi động lại mỗi khi đài được đưa vào TX (Stranger Things). Cuối cùng, chúng tôi sử dụng đầu ra âm thanh thông qua chân PWM. Với một số thành phần, bạn có thể tạo bộ lọc để có được âm thanh tốt hơn.

Chúng tôi đã lắp ráp mạch hoàn chỉnh với hai kênh, âm thanh L và R nhưng bạn chỉ cần một kênh. Hơn nữa, và như bạn có thể thấy trong hình ảnh và sơ đồ, chúng tôi đã thêm một biến áp âm thanh 600 ohm giống như cách điện mạ. Máy biến áp là tùy chọn nhưng chúng tôi ưu tiên sử dụng nó để tránh nhiễu.

Bước 6: Mô-đun vô tuyến VHF

Mô-đun được sử dụng là DRA818V. Giao tiếp với mô-đun là thông qua cổng nối tiếp vì vậy chúng ta phải kích hoạt nó trong các chân GPIO. Trong các phiên bản RPI cuối cùng, có một vấn đề khi thực hiện vì RPI có một mô-đun Bluetooth sử dụng cùng một chân. Cuối cùng, tôi đã tìm thấy một giải pháp để thực hiện điều này trong liên kết.

Nhờ uart, chúng ta có thể thiết lập giao tiếp với mô-đun để chỉ định việc truyền, nhận tần số vô tuyến (hãy nhớ rằng đó là bộ thu phát) cũng như các chức năng cụ thể khác. Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi chỉ sử dụng mô-đun như một máy phát và luôn ở cùng một tần số. Nhờ một chân GPIO, nó sẽ kích hoạt mô-đun radio PTT (Push to talk) khi chúng ta muốn gửi ảnh.

Một chi tiết rất quan trọng của thiết bị này là không chịu được nguồn 5v và chúng tôi nói điều này bằng… "kinh nghiệm". Vì vậy, chúng ta có thể thấy trong sơ đồ có một diode điển hình 1N4007 để giảm điện áp xuống 4.3V. Chúng tôi cũng sử dụng một bóng bán dẫn nhỏ để kích hoạt chức năng PTT. Công suất mô-đun có thể được đặt ở 1w hoặc 500mw. Bạn có thể tìm thêm thông tin về mô-đun này trên biểu dữ liệu.

Bước 7: Ăng-ten

Nó là một thành phần quan trọng của viên nang. Ăng-ten gửi tín hiệu vô tuyến đến trạm gốc. Trong các viên nang khác, chúng tôi đã thử nghiệm với ăng-ten ¼ lambda. Tuy nhiên, để đảm bảo vùng phủ sóng tốt, chúng tôi thiết kế một anten mới có tên là Turnstile (lưỡng cực chéo). Để xây dựng ăng-ten này, bạn cần một đoạn cáp 75 ohm và 2 mét ống nhôm đường kính 6mm. Bạn có thể tìm thấy các tính toán và thiết kế 3D của mảnh chứa lưỡng cực ở đáy viên nang. Chúng tôi đã kiểm tra phạm vi phủ sóng của ăng-ten trước khi phóng và cuối cùng, nó đã gửi hình ảnh thành công hơn 30 km.

-Giá trị để tính toán kích thước của ăng-ten (với tài liệu của chúng tôi)

Tần số tự do của SSTV tại Tây Ban Nha: 145.500 Mhz Tỷ lệ vận tốc của nhôm: 95% Tỷ lệ vận tốc của cáp 75 ohm: 78%

Bước 8: Cung cấp điện

Bạn không thể đưa một viên pin kiềm lên tầng bình lưu, nó xuống đến -40 ° C và chúng ngừng hoạt động.

Nếu bạn sử dụng bộ chuyển đổi dc-dc một bộ điều chỉnh thả cực thấp thì bạn có thể tiết kiệm thời gian bay hơn từ bộ nguồn của mình

Chúng tôi sử dụng một đồng hồ đo để đo mức tiêu thụ điện và từ đó tính toán xem nó có thể hoạt động trong bao nhiêu giờ. Chúng tôi đã mua mô-đun và gắn trong một chiếc hộp nhỏ, chúng tôi nhanh chóng yêu thiết bị này.

Chúng tôi sử dụng một bộ 6 pin AA lithium và bước xuống này.

Bước 9: Thiết kế Capsule

Chúng tôi sử dụng "bọt" để xây dựng một viên nang nhẹ và cách nhiệt. Chúng tôi sản xuất nó bằng CNC tại Cesar của Lab. Với một máy cắt và sự cẩn thận, chúng tôi đã giới thiệu tất cả các thành phần bên trong nó. Chúng tôi bọc viên nang màu xám bằng một tấm chăn nhiệt (Giống như các vệ tinh thực sự;))

Bước 10: Ngày ra mắt

Chúng tôi đã phóng khinh khí cầu vào ngày 2018-02-25 tại Agon, một thị trấn gần Zaragoza, thời gian phóng lúc 9:30 và thời gian bay là 4 giờ, với độ cao tối đa là 31,400 mét và nhiệt độ bên ngoài tối thiểu là - 48º Độ C. Tổng cộng khinh khí cầu đã đi được khoảng 200km. Chúng tôi có thể tiếp tục cuộc hành trình của mình nhờ một viên nang Aprs khác và dịch vụ của www.aprs.fi

Quỹ đạo đã được tính toán nhờ vào dịch vụ www.p Dự đoán.habhub.org rất thành công, có thể thấy trên bản đồ với các đường màu đỏ và vàng.

Độ cao tối đa: 31, 400 mét Tốc độ tối đa được ghi lại khi hạ xuống: 210 kph Tốc độ xuống của thiết bị đầu cuối đã đăng ký: 7 m / s Nhiệt độ tối thiểu ngoài trời đã đăng ký: -48ºC đến 14, 000 mét cao

Chúng tôi đã tạo ra viên nang SSTV nhưng dự án này không thể thực hiện được nếu không có sự giúp đỡ của các cộng tác viên khác: Nacho, Kike, Juampe, Alejandro, Fran và nhiều tình nguyện viên khác.

Bước 11: Kết quả tuyệt vời

Cảm ơn Enrique, chúng tôi có một video tóm tắt về chuyến bay, nơi bạn có thể xem toàn bộ quá trình khởi chạy. Không nghi ngờ gì nữa, món quà tuyệt vời nhất sau khi làm việc chăm chỉ

Giải nhất trong Thử thách không gian