کپسول SSTV برای بالن های ارتفاع بالا: 11 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

این پروژه پس از بالون ServetI در تابستان 2017 با ایده ارسال تصاویر در زمان واقعی از استراتوسفر به زمین متولد شد. تصاویری که گرفته ایم در حافظه rpi ذخیره شده و پس از آن ، به لطف تبدیل به سیگنال صوتی ، ارسال شده است. تصاویر باید هر 'x' به ایستگاه کنترل ارسال شوند. همچنین پیشنهاد شد که این تصاویر داده هایی مانند دما یا ارتفاع و همچنین یک شناسه را ارائه می دهند تا هرکسی که تصویر را دریافت می کند ، بداند در مورد چیست.

به طور خلاصه ، یک Rpi-z تصاویر می گیرد و مقادیر سنسور (دما و رطوبت) را جمع آوری می کند. این مقادیر در یک فایل CSV ذخیره می شوند و بعداً ، می توانیم از آن برای انجام چند گرافیک استفاده کنیم. این کپسول تصاویر SSTV را با استفاده از فرم آنالوگ از طریق رادیو ارسال می کند. این همان سیستم مورد استفاده ISS (ایستگاه فضایی بین المللی) است ، اما تصاویر ما وضوح کمتری دارند. به لطف آن ، زمان کمتری برای ارسال تصویر لازم است.

مرحله 1: چیزهایی که ما نیاز داریم

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

Rtc DS3231

سنسور دما و فشار فشارسنج: BMP180-ماژول رادیو: DRA818V

فقط چند جزء:

-10UF خازن الکتریکی x2

-0.033UF خازن سرامیکی یکپارچه x2

-150 مقاومت OHM x2

-270 OHM RESISTOR x2

-600 OHM AUDIO TRANSFORMER x1

دیود -1N4007 x1

خازن الکترولیتی -100uF

-10nf خازن سرامیکی یکپارچه x1-10K مقاومت x3

-1K RESISTOR x2

-56nH INDUCTOR x2*-68nH INDUCTOR x1*-20pf خازن سرامیکی یکپارچه x2*

-36pf خازن سرامیکی یکپارچه x2*

*اجزای توصیه شده ، کپسول می تواند با آنها کار کند

مرحله 2: Pi-Zero

Rpi Zero ما نیاز به نصب Raspbian با محیط گرافیکی داریم ، دسترسی به منوی raspi-config رابط دوربین ، I2C و Serial را فعال می کنیم. البته رابط گرافیکی اجباری نیست اما من از آن برای آزمایش سیستم استفاده می کنم. با تشکر از WS4E ، زیرا او راه حلی برای SSTV از طریق RPID توضیح می دهد پوشه SSTV را در مخزن ما بارگیری کرده و آن را به فهرست "/home/pi" خود بکشید ، کد اصلی sstv.sh نامیده می شود ، وقتی کد شروع می شود ، ارتباط با رادیو را فعال می کند ماژول و سنسور bmp180 ، همچنین عکس می گیرد و آن را به صدا تبدیل می کند تا از طریق سیستم رادیویی به صدا منتقل شود.

شما می توانید سیستم را با استفاده از کابل صوتی مستقیم مردانه تا 3.5 میلی متری یا با استفاده از ماژول رادیو و سایر دستگاهها برای دریافت اطلاعات مانند SDR یا هر شخص واکی تاکی با یک برنامه اندرویدی Robot36 امتحان کنید.

مرحله 3: دستگاه ها

واحدهای RTC و BMP180 را می توان با هم روی یک pcb نصب کرد ، به لطف آن می توانند رابط عرضه و ارتباط یکسانی را به اشتراک بگذارند. برای پیکربندی این ماژول ها می توانید دستورالعمل های صفحات زیر را که به من کمک کردند ، دنبال کنید. bmp180 را نصب و پیکربندی کنید ماژول RTC را نصب و پیکربندی کنید

مرحله 4: تنظیمات دوربین

در پروژه ما می توانیم از هر دوربینی استفاده کنیم اما ترجیح می دهیم از raspi-cam v2 از نظر وزن ، کیفیت و اندازه استفاده کنیم. در اسکریپت ما از برنامه Fswebcam برای گرفتن عکس و قرار دادن اطلاعات در مورد نام ، تاریخ و مقادیر حسگر از طریق OSD (روی داده های صفحه) استفاده می کنیم. برای تشخیص درست دوربین توسط نرم افزار ما باید به این دستورالعمل ها مراجعه کنید.

مرحله 5: خروجی صدا

Rpi-zero خروجی صوتی آنالوگ مستقیم ندارد ، این امر نیاز به افزودن یک کارت صوتی کوچک توسط USB یا ایجاد یک مدار ساده دارد که صدا را از طریق دو درگاه GPIO PWM تولید می کند. ما اولین راه حل را با کارت صوتی USB امتحان کردیم ، اما هر بار که رادیو روی TX (Stranger Things) قرار می گرفت ، راه اندازی مجدد می شد. در پایان ، ما از خروجی صدا از طریق پین PWM استفاده کردیم. با چندین جزء ، می توانید یک فیلتر ایجاد کنید تا صدای بهتری دریافت کنید.

ما مدار کامل را با دو کانال صوتی L و R مونتاژ کردیم اما شما فقط به یک مورد نیاز دارید. علاوه بر این ، و همانطور که در تصاویر و طرح می بینید ، ما یک ترانسفورماتور صوتی 600 اهم مانند عایق گالوانیک اضافه کرده ایم. ترانسفورماتور اختیاری است اما ما ترجیح دادیم از آن برای جلوگیری از تداخل استفاده کنیم.

مرحله 6: ماژول رادیویی VHF

ماژول مورد استفاده DRA818V بود. ارتباط با ماژول از طریق پورت سریال است ، بنابراین ما باید آن را در پین های GPIO فعال کنیم. در آخرین نسخه های RPI مشکلی در انجام آن وجود دارد زیرا RPI دارای یک ماژول بلوتوث است که از پین های مشابه استفاده می کند. در پایان ، یک راه حل برای ساختن این در پیوند پیدا کردم.

به لطف uart ما می توانیم با ماژول ارتباطی را برای تعیین انتقال فرکانس رادیویی ، دریافت (به یاد داشته باشید که فرستنده گیرنده است) و سایر ویژگیهای دیگر برقرار کنیم. در مورد ما ، ما فقط از ماژول به عنوان فرستنده و همیشه در فرکانس یکسان استفاده می کنیم. به لطف پین GPIO ، هنگامی که می خواهیم تصویر را ارسال کنیم ، ماژول رادیویی PTT (Push to talk) را فعال می کند.

جزئیات بسیار مهم این دستگاه عدم تحمل منبع تغذیه 5 ولت است و ما این را با "تجربه" می گوییم. بنابراین می توانیم در طرح مشاهده کنیم که یک دیود معمولی 1N4007 برای کاهش ولتاژ به 4.3 ولت وجود دارد. ما همچنین از یک ترانزیستور کوچک برای فعال کردن عملکرد PTT استفاده می کنیم. قدرت ماژول را می توان در 1w یا 500mw تنظیم کرد. می توانید اطلاعات بیشتری در مورد این ماژول در برگه داده پیدا کنید.

مرحله 7: آنتن

این جزء مهم کپسول است. آنتن سیگنال های رادیویی را به ایستگاه پایه ارسال می کند. در کپسول های دیگر ما با آنتن ¼ lambda آزمایش کردیم. با این حال ، برای اطمینان از پوشش خوب ، آنتن جدیدی به نام Turnstile (دوقطبی متقاطع) طراحی می کنیم. برای ساخت این آنتن ، شما نیاز به یک قطعه کابل 75 اهم و 2 متر لوله آلومینیومی به قطر 6 میلی متر دارید. می توانید محاسبات و طرح سه بعدی قطعه ای را که دو قطبی را در پایین کپسول نگه داشته است ، بیابید. ما پوشش آنتن را قبل از پرتاب آزمایش کردیم و در نهایت ، تصاویر را با موفقیت بیش از 30 کیلومتر ارسال کرد.

-ارزش محاسبه ابعاد آنتن (با مواد ما)

فرکانس SSTV در اسپانیا: 145.500 مگاهرتز نسبت سرعت آلومینیوم: 95٪ نسبت سرعت کابل 75 اهم: 78٪

مرحله 8: منبع تغذیه

شما نمی توانید یک باتری قلیایی را به استراتوسفر بفرستید تا دمای -40 درجه سانتیگراد برسد و آنها کار خود را از دست می دهند. اگرچه بار خود را عایق بندی می کنید ، اما می خواهید از باتری های لیتیوم یکبار مصرف استفاده کنید ، در دمای پایین به خوبی کار می کنند.

اگر از مبدل dc-dc با تنظیم کننده افت بسیار کم استفاده می کنید ، می توانید زمان پرواز بیشتری را از پاورپک خود جمع کنید

ما از یک واتیمتر برای اندازه گیری مصرف برق و در نتیجه محاسبه اینکه چند ساعت می تواند کار کند ، استفاده می کنیم. ما ماژول را خریداری و در یک جعبه کوچک نصب کردیم ، ما به سرعت عاشق این دستگاه شدیم.

ما از یک بسته 6 عددی باتری لیتیوم AA و این مرحله به مرحله استفاده می کنیم.

مرحله 9: طراحی کپسول

ما از "فوم" برای ساختن یک کپسول سبک و عایق استفاده می کنیم. ما آن را با CNC در Lab´s Cesar تولید می کنیم. با برش و مراقبت ، ما تمام اجزای داخل آن را معرفی کردیم. ما کپسول خاکستری را با یک پتو حرارتی پیچیدیم (مانند ماهواره های واقعی ؛))

مرحله 10: روز راه اندازی

بالن را در 2018-02-25 در آگون ، شهری در نزدیکی ساراگوسا پرتاب کردیم ، پرتاب در ساعت 9:30 و زمان پرواز 4 ساعت بود ، با حداکثر ارتفاع 31 ، 400 متر و حداقل دمای بیرون - 48 درجه سانتیگراد درجه سانتیگراد در مجموع این بالون حدود 200 کیلومتر پیمود. ما به لطف کپسول Aprs دیگر و سرویس www.aprs.fi توانستیم به سفر آن ادامه دهیم

مسیر به لطف سرویس www.predict.habhub.org با موفقیت زیادی محاسبه شد ، همانطور که در نقشه با خطوط قرمز و زرد دیده می شود.

حداکثر ارتفاع: 31 ، 400 متر حداکثر سرعت ثبت شده: 210 کیلومتر بر ساعت ثبت سرعت فرود نهایی: 7 متر بر ثانیه حداقل دمای ثبت شده در فضای باز: -48 درجه سانتیگراد تا 14000 متر ارتفاع

ما کپسول SSTV را ساختیم اما این پروژه بدون کمک سایر همکاران: ناچو ، کیک ، جوامپه ، آلخاندرو ، فران و داوطلبان دیگر انجام نمی شد.

مرحله 11: نتیجه شگفت انگیز

به لطف انریکه ، ما یک فیلم خلاصه از پرواز داریم که در آن می توانید کل مراحل پرتاب را مشاهده کنید. بدون شک بهترین هدیه بعد از کار سخت

جایزه اول در چالش فضایی