تله متری موشک/ردیاب موقعیت: 7 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

این پروژه برای ثبت اطلاعات پرواز از یک ماژول سنسور 9 DOF به یک کارت SD و انتقال همزمان مکان GPS آن از طریق شبکه های تلفن همراه به یک سرور در نظر گرفته شده است. این سیستم اجازه می دهد تا موشک در صورتی که منطقه فرود سیستم فراتر از LOS باشد ، پیدا شود.

مرحله 1: لیست قطعات

سیستم تله متری:

1 عدد میکروکنترلر ATmega328 (Arduino UNO ، Nano)

1x Micro SD Breakout -

1 کارت Micro SD - (اندازه فرقی نمی کند FAT 16/32 فرمت شده است) - پیوند آمازون

1x Gy -86 IMU - پیوند آمازون

ردیابی موقعیت:

1x میکروکنترلر ATmega328 (Arduino UNO ، Nano) (هر سیستم به میکرو مخصوص خود نیاز دارد)

1 عدد ماژول Sim800L GSM GPRS - پیوند آمازون

سیم کارت 1 برابر (باید دارای برنامه داده باشد) - https://ting.com/ (هزینه استفاده از دستگاه فقط هزینه است)

1x ماژول GPS NEO 6M - Amazon LInk

بخشهای کلی:

1 عدد باتری لیپو 3.7 ولت

مبدل افزایش 1x 3.7-5v (در صورت عدم ساخت PCB)

1x Raspberry pi یا هر رایانه ای که بتواند سرور php را میزبانی کند

-دسترسی به چاپگر سه بعدی

-BOM برای pcb در صفحه گسترده ذکر شده است

-Gerbers در repo github هستند -https://github.com/karagenit/maps-gps

مرحله 2: زیر سیستم 1: ردیابی موقعیت

آزمایش کردن:

هنگامی که قطعات سیستم (NEO-6M GPS ، Sim800L) را در دست دارید ، باید عملکرد سیستم ها را به طور مستقل آزمایش کنید تا هنگام تلاش برای ادغام سیستم ها دچار مشکل نشوید.

تست GPS:

برای آزمایش گیرنده GPS ، می توانید از نرم افزار ارائه شده توسط Ublox (نرم افزار U-Center) استفاده کنید

یا طرح تست پیوند داده شده در repo github (تست GPS)

1. برای آزمایش با نرم افزار U-center ، کافی است گیرنده GPS را از طریق USB به برق متصل کرده و پورت com را در مرکز U انتخاب کنید ، پس از آن سیستم باید به طور خودکار شروع به ردیابی مکان شما کند.

2. برای آزمایش با میکروکنترلر ، طرح تست GPS را از طریق IDE در آردوینو بارگذاری کنید. سپس 5V و GND را به پین های دارای برچسب روی گیرنده به arduino و پین GPS RX را به دیجیتال 3 و پین TX را به دیجیتال 4 در آردوینو وصل کنید. در نهایت مانیتور سریال را بر روی arduino IDE باز کنید و نرخ baud را روی 9600 تنظیم کنید و صحت مختصات دریافتی را بررسی کنید.

توجه: شناسه تصویری قفل ماهواره در ماژول NEO-6M این است که نشانگر قرمز قرمز هر چند ثانیه چشمک می زند تا اتصال را نشان دهد.

تست SIM800L:

برای آزمایش ماژول تلفن همراه شما باید یک سیم کارت با یک برنامه داده فعال ثبت کرده باشید ، من Ting را توصیه می کنم زیرا آنها فقط برای آنچه شما استفاده می کنید به جای برنامه داده ماهانه ، هزینه دریافت می کنند.

هدف ماژول Sim ارسال درخواست HTTP GET به سرور با مکانی است که توسط گیرنده GPS دریافت می شود.

1. برای آزمایش ماژول سلول ، سیم کارت را داخل ماژول قرار دهید و انتهای پهن آن رو به بیرون باشد

2. ماژول سیم را به GND و منبع 3.7-4.2v متصل کنید ، از 5v استفاده نکنید !!!! ماژول قادر به کار با 5 ولت نیست. ماژول Sim RX را به آنالوگ 2 و TX را به آنالوگ 3 در آردوینو وصل کنید

3. طرح انتقال سریال را از github بارگذاری کنید تا بتوانید دستورات را به ماژول سلول ارسال کنید.

4. این آموزش را دنبال کنید ، یا برنامه آزمایشی AT Command Tester را بارگیری کنید تا عملکرد HTTP GET را آزمایش کنید

پیاده سازی:

پس از تأیید اینکه هر دو سیستم به طور مستقل کار می کنند ، می توانید بارگذاری طرح کامل را در github میکروکنترلر انجام دهید. می توانید مانیتور سریال را در 9600 baud باز کنید تا بررسی کنید که سیستم داده را به سرور وب ارسال می کند.

*فراموش نکنید IP و سرور سرور را به خود تغییر دهید و مطمئن شوید که APN را برای ارائه دهنده تلفن مورد استفاده خود پیدا کرده اید.

به مرحله بعدی که سرور را راه اندازی کرده ایم بروید

مرحله 3: راه اندازی سرور

برای راه اندازی سرور برای نمایش موقعیت موشک ، من از رزبری pi به عنوان میزبان استفاده کردم ، اما شما می توانید از هر رایانه ای استفاده کنید.

این آموزش مربوط به تنظیم lightphp در RPI را دنبال کنید و سپس فایل های php را از github در پوشه/var/www/html RPI خود کپی کنید. پس از آن فقط از دستور استفاده کنید

سرویس sudo lighttpd Force-reload

برای بارگذاری مجدد سرور

اطمینان حاصل کنید که پورت های مربوط به سرور را در روتر خود ارسال کنید تا بتوانید از راه دور به داده ها دسترسی پیدا کنید. در rpi باید پورت 80 باشد و پورت خارجی می تواند یک عدد دلخواه باشد.

ایده خوبی است که یک IP ثابت برای RPI تنظیم کنید تا پورت هایی که به جلو می برید همیشه به سمت آدرس RPI نشان دهند.

مرحله 4: زیر سیستم 2: ثبت تله متری

برنامه تله متری بر روی میکروکنترلر جداگانه ای از سیستم ردیابی موقعیت اجرا می شود. این تصمیم به دلیل محدودیت حافظه در ATmega328 گرفته شد و مانع از اجرای هر دو برنامه بر روی یک سیستم شد. انتخاب دیگر میکروکنترلر با مشخصات پیشرفته می تواند این مشکل را برطرف کرده و امکان استفاده از یک پردازنده مرکزی را فراهم کند ، اما من می خواستم از قطعاتی که در دست دارم برای سهولت استفاده استفاده کنم.

ویژگی ها: این برنامه بر اساس مثال دیگری است که به صورت آنلاین در اینجا پیدا کردم.

• این برنامه بطور طبیعی ارتفاع نسبی (خواندن ارتفاع در هنگام راه اندازی صفر) ، دما ، فشار ، شتاب در جهت X (شما باید جهت شتاب خوانی را بر اساس جهت فیزیکی سنسور تغییر دهید) و یک زمان (در میلی ثانیه) را می خواند.)
• برای جلوگیری از ورود اطلاعات هنگام نشستن روی صفحه راه اندازی و هدر دادن فضای ذخیره سازی ، سیستم فقط زمانی که تغییرات ارتفاع را تشخیص داد (قابل تنظیم در برنامه) ، نوشتن داده ها را شروع می کند و هنگامی که تشخیص داد موشک به حالت اولیه خود بازگشته است ، نوشتن داده ها را متوقف می کند. ارتفاع ، یا پس از گذشت زمان پرواز 5 دقیقه.
• سیستم نشان می دهد که از طریق یک LED نشانگر واحد روشن شده و داده ها را می نویسد.

آزمایش کردن:

برای آزمایش سیستم ابتدا بریکت کارت SD را وصل کنید

کارت SD آردوینو

پین 4 ---------------- CS

پین 11 -------------- DI

پین 13 -------------- SCK

پین 12 -------------- انجام دهید

حالا GY-86 را از طریق I^2C به سیستم وصل کنید

آردوینو GY-86

پین A4 -------------- SDA

پین A5 -------------- SCL

پین 2 ---------------- INTA

در کارت SD یک فایل در فهرست اصلی با نام datalog.txt ایجاد کنید ، این جایی است که سیستم داده ها را به آن می نویسد.

قبل از بارگذاری طرح Data_Logger.ino روی میکروکنترلر ، مقدار ALT_THRESHOLD را به 0 تغییر دهید تا سیستم ارتفاع را برای آزمایش نادیده بگیرد. پس از بارگذاری ، مانیتور سریال را در 9600 baud باز کنید تا خروجی سیستم را مشاهده کنید. اطمینان حاصل کنید که سیستم قادر است به سنسور متصل شود و داده ها روی کارت SD نوشته می شوند. سیستم را جدا کرده و کارت SD را در رایانه خود وارد کنید تا مطمئن شوید که داده ها روی کارت نوشته شده است.

مرحله 5: ادغام سیستم

پس از تأیید اینکه هر قسمت از سیستم با همان پیکربندی کار می کند که در PCB اصلی استفاده می شود ، زمان آن فرا رسیده است تا همه چیز را جمع آوری کرده و برای راه اندازی آماده شود! من فایل های Gerbers و EAGLE را برای PCB و شماتیک را در github قرار داده ام. برای تولید ژربرها باید آنها را در تولید کننده ای مانند OSH park یا JLC بارگذاری کنید. این تخته ها دو لایه هستند و به اندازه ای کوچک هستند که در اکثر صنف های تولید کننده 10cmx10cm برای تخته های ارزان قیمت جای می گیرند.

هنگامی که تخته ها را از تولید بازگردانید ، زمان آن رسیده است که همه اجزای موجود در صفحه گسترده و لیست قطعات را روی صفحه بچسبانید.

برنامه نويسي:

بعد از اینکه همه چیز لحیم شد ، باید برنامه ها را روی دو میکروکنترلر بارگذاری کنید. برای صرفه جویی در فضای برد ، من هیچ گونه عملکرد USB را وارد نکردم ، اما ICSP و پورت های سریال را خراب کردم تا بتوانید برنامه را بارگذاری و نظارت کنید.

• برای بارگذاری برنامه ، این آموزش استفاده از برد Arduino به عنوان برنامه نویس را دنبال کنید. SimGpsTransmitter.ino را در درگاه ICSP_GPS و Data_Logger.ino را در درگاه ICSP_DL بارگذاری کنید (پورت ICSP روی PCB همان چیدمانی است که در بردهای استاندارد Arduino UNO یافت می شود).

• پس از بارگذاری همه برنامه ها ، می توانید دستگاه را از ورودی باتری با 3.7-4.2V تغذیه کنید و از 4 چراغ نشانگر برای تأیید عملکرد سیستم استفاده کنید.

  • دو چراغ اول 5V_Ok و VBATT_OK نشان می دهد که باتری و ریل 5 ولت تغذیه می شوند.
  • سومین چراغ DL_OK هر 1 ثانیه چشمک می زند تا نشان دهد که ورود از راه دور فعال است.
  • هنگامی که ماژول های تلفن همراه و GPS متصل شده و داده ها به سرور ارسال می شوند ، آخرین چراغ SIM_Transmit روشن می شود.

مرحله 6: محوطه سازی

موشکی که من این پروژه را در اطراف آن طراحی می کنم دارای قطر داخلی 29 میلی متر است ، به منظور محافظت از قطعات الکترونیکی و اجازه مونتاژ در بدنه استوانه ای موشک ، من یک قاب چاپ سه بعدی ساده دوبعدی ساختم که پیچ خورده است و دارای درگاه های مشاهده چراغ های نشانگر فایلهای STL برای چاپ و فایلهای اصلی.ipt در repo github قرار دارند. من از این مدل استفاده نکردم زیرا از باتری مورد استفاده در آن زمان مطمئن نبودم ، اما به صورت دستی یک باتری 120 میلی آمپر ساعتی ایجاد کردم تا در قسمت پایین کیس هم سطح باشد. تخمین زده می شود که این باتری حداکثر 45 دقیقه پوند برای سیستم با مصرف برق 200 میلی آمپر (به همراه داشته باشد.

مرحله 7: نتیجه گیری

این پروژه پیاده سازی نسبتاً ساده ای از دو سیستم مجزا بود ، زیرا من فقط از ماژول های مجزایی که در آمازون یافت می شد استفاده می کردم ، ادغام کلی سیستم کمی مبهم است زیرا اندازه کلی پروژه نسبت به آنچه انجام می دهد بسیار بزرگ است. با توجه به پیشنهادات برخی از تولید کنندگان ، استفاده از SIP که شامل تلفن همراه و GPS می شود ، حجم کلی بسته را تا حد زیادی کاهش می دهد.

من مطمئن هستم که پس از آزمایش بیشتر در پرواز ، باید برخی تغییرات را در برنامه ایجاد کنم و مطمئن باشم که Gipub repo را با هر تغییری به روز می کنم.

امیدوارم از این پروژه لذت برده باشید ، در صورت داشتن هرگونه سوال با من تماس بگیرید.