Kapsul SSTV untuk Balon Ketinggian: 11 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Proyek ini lahir setelah balon ServetI pada musim panas 2017 dengan ide mengirimkan gambar secara real time dari Stratosfer ke Bumi. Gambar yang kami ambil disimpan dalam memori rpi dan setelah itu dikirim berkat diubah menjadi sinyal audio. Gambar harus dikirim setiap 'x' ke stasiun kontrol. Disarankan juga bahwa gambar-gambar ini akan memberikan data seperti suhu atau ketinggian, serta identifikasi sehingga siapa pun yang akan menerima gambar itu, dapat mengetahui tentang apa itu.

Singkatnya, Rpi-z mengambil gambar dan mengumpulkan nilai sensor (suhu dan kelembaban). Nilai-nilai ini disimpan dalam file CSV dan nanti, kita dapat menggunakannya untuk melakukan beberapa grafik. Kapsul mengirimkan gambar SSTV menggunakan bentuk analog melalui radio. Ini adalah sistem yang sama yang digunakan oleh ISS (Stasiun Luar Angkasa Internasional), tetapi gambar kami memiliki resolusi yang lebih kecil. Berkat itu, dibutuhkan lebih sedikit waktu untuk mengirim gambar.

Langkah 1: Hal-hal yang Kita Butuhkan

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

Rtc DS3231

-Sensor suhu dan sensor tekanan barometrik: BMP180-Modul radio: DRA818V

Hanya beberapa komponen:

-10UF ELECTROLYTIC CAPACITOR x2

-0.033UF KAPASITOR KERAMIK MONOLITIK x2

-150 OHM RESISTOR x2

-270 OHM RESISTOR x2

-600 OHM AUDIO TRANSFORMER x1

-1N4007 dioda x1

-100uF ELECTROLYTIC CAPACITOR

-10nf KAPASITOR KERAMIK MONOLITIK x1-10K RESISTOR x3

-1K RESISTOR x2

-56nH INDUKTOR x2*-68nH INDUKTOR x1*-20pf KAPASITOR KERAMIK MONOLITIK x2*

-36pf KAPASITOR KERAMIK MONOLITIK x2*

*Komponen yang direkomendasikan, kapsul dapat bekerja tanpanya

Langkah 2: Pi-Zero

Rpi Zero Kita perlu menginstal Raspbian dengan lingkungan grafis, mengakses menu raspi-config kita akan mengaktifkan antarmuka kamera, I2C dan Serial. Tentu saja antarmuka grafis tidak wajib tetapi saya menggunakannya untuk menguji sistem. Terima kasih kepada WS4E, karena dia menjelaskan solusi untuk SSTV melalui RPIUnduh folder SSTV di repositori kami dan seret ke direktori "/home/pi" Anda kode utama disebut sstv.sh, ketika akan memulai kode, itu memungkinkan komunikasi dengan radio modul dan sensor bmp180, juga akan mengambil gambar dan mengubahnya menjadi audio untuk ditransmisikan oleh sistem radio menjadi audio.

Anda dapat mencoba sistem menggunakan kabel audio langsung male to male 3.5mm atau menggunakan modul radio dan perangkat lain untuk menerima data seperti SDR atau walkie-talkie siapa saja dengan aplikasi Robot36 android.

Langkah 3: Perangkat

Unit RTC dan BMP180 dapat dipasang bersama pada pcb, berkat itu mereka dapat berbagi antarmuka suplai dan komunikasi yang sama. Untuk mengkonfigurasi modul ini dapat mengikuti petunjuk pada halaman berikut, yang membantu saya. Menginstal dan mengkonfigurasi bmp180 Memasang dan mengkonfigurasi modul RTC

Langkah 4: Pengaturan Kamera

Dalam proyek kami, kami dapat menggunakan kamera apa pun, tetapi kami lebih suka menggunakan raspi-cam v2 berdasarkan berat, kualitas, dan ukuran. Dalam skrip kami, kami menggunakan aplikasi Fswebcam untuk mengambil gambar dan memasukkan informasi tentang nama, tanggal, dan nilai sensor melalui OSD (data di layar). Untuk deteksi kamera yang tepat oleh perangkat lunak kami, kami perlu melihat instruksi ini.

Langkah 5: Keluaran Audio

Rpi-zero tidak memiliki output audio analog langsung, ini memerlukan penambahan kartu audio kecil dengan USB atau membuat sirkuit sederhana yang menghasilkan audio melalui dua port PWM GPIO. Kami mencoba solusi pertama dengan kartu audio USB tetapi ini dimulai ulang setiap kali radio dimasukkan ke TX (Stranger Things). Pada akhirnya, kami menggunakan output audio melalui pin PWM. Dengan beberapa komponen, Anda dapat membuat filter untuk mendapatkan audio yang lebih baik.

Kami merakit sirkuit lengkap dengan dua saluran, audio L dan R tetapi Anda hanya perlu satu. Selain itu, dan seperti yang Anda lihat pada gambar dan skema, kami telah menambahkan trafo audio 600 ohm seperti isolasi galvanik. Trafo adalah opsional tetapi kami lebih suka menggunakannya untuk menghindari gangguan.

Langkah 6: Modul Radio VHF

Modul yang digunakan adalah DRA818V. Komunikasi dengan modul melalui port serial sehingga kita harus mengaktifkannya di pin GPIO. Pada versi RPI terakhir ada masalah dalam melakukannya karena RPI memiliki modul Bluetooth yang menggunakan pin yang sama. Pada akhirnya, saya menemukan solusi untuk membuat ini di tautan.

Berkat uart kami dapat menjalin komunikasi dengan modul untuk menetapkan transmisi frekuensi radio, penerimaan (ingat itu transceiver) serta fungsi kekhususan lainnya. Dalam kasus kami, kami hanya menggunakan modul sebagai pemancar dan selalu pada frekuensi yang sama. Berkat pin GPIO, modul radio PTT (Push to talk) akan aktif ketika kita ingin mengirim gambar.

Detail yang sangat penting dari perangkat ini adalah tidak mentolerir pasokan 5v dan kami mengatakan ini dengan …"pengalaman". Jadi bisa kita lihat di skema bahwa ada dioda khas 1N4007 untuk menurunkan tegangan menjadi 4.3V. Kami juga menggunakan transistor kecil untuk mengaktifkan fungsi PTT. Daya modul dapat diatur pada 1w atau 500mw. Anda dapat menemukan informasi lebih lanjut tentang modul ini di lembar data.

Langkah 7: Antena

Ini adalah komponen penting dari kapsul. Antena mengirimkan sinyal radio ke stasiun pangkalan. Di kapsul lain kami menguji dengan antena lambda. Namun, untuk memastikan jangkauan yang baik, kami merancang antena baru yang disebut Turnstile (crossed dipole). Untuk membuat antena ini, Anda membutuhkan seutas kabel 75 ohm dan tabung aluminium berdiameter 6 mm sepanjang 2 meter. Anda dapat menemukan perhitungan dan desain 3D dari potongan yang memegang dipol di bagian bawah kapsul. Kami menguji jangkauan antena sebelum peluncuran dan akhirnya berhasil mengirim gambar lebih dari 30 km.

-Nilai untuk menghitung dimensi antena (dengan bahan kami)

Frekuensi SSTV di Spanyol: 145.500 MhzRasio kecepatan aluminium: 95%Rasio kecepatan kabel 75 ohm: 78%

Langkah 8: Catu Daya

Anda tidak dapat mengirim baterai alkaline ke stratosfer yang suhunya turun hingga -40'C dan baterai tersebut berhenti bekerja. Meskipun Anda akan mengisolasi muatan Anda, Anda ingin menggunakan baterai lithium sekali pakai yang berfungsi dengan baik pada suhu rendah.

Jika Anda menggunakan konverter dc-dc regulator drop out ultra-rendah maka Anda dapat memeras lebih banyak waktu terbang dari power-pack Anda

Kami menggunakan pengukur waktu untuk mengukur konsumsi listrik dan dengan demikian menghitung berapa jam itu bisa bekerja. Kami membeli modul dan memasangnya di kotak kecil, kami dengan cepat jatuh cinta dengan perangkat ini.

Kami menggunakan baterai lithium AA 6 pak dan step-down ini.

Langkah 9: Desain Kapsul

Kami menggunakan "busa" untuk membuat kapsul yang ringan dan terisolasi. Kami membuatnya dengan CNC di Lab´s Cesar. Dengan pemotong dan perawatan, kami memperkenalkan semua komponen di dalamnya. Kami membungkus kapsul abu-abu dengan selimut termal (Seperti satelit asli;))

Langkah 10: Hari Peluncuran

Kami meluncurkan balon pada 2018-02-25 di Agon, sebuah kota dekat Zaragoza, peluncurannya pada pukul 9:30 dan waktu penerbangan 4 jam, dengan ketinggian maksimum 31.400 meter dan suhu luar minimum - 48º Celsius. Secara total balon menempuh jarak sekitar 200 km. Kami dapat melanjutkan perjalanannya berkat kapsul Aprs lainnya dan layanan dari www.aprs.fi

Lintasan dihitung berkat layanan www.predict.habhub.org dengan sukses besar, seperti yang dapat dilihat pada peta dengan garis merah dan kuning.

Ketinggian maksimum: 31.400 meter Kecepatan maksimum penurunan yang tercatat: 210 kph Kecepatan penurunan terminal terdaftar: 7 m / s Suhu minimum luar ruangan terdaftar: -48ºC hingga ketinggian 14.000 meter

Kami membuat kapsul SSTV tetapi proyek ini tidak dapat dilakukan tanpa bantuan kolaborator lain: Nacho, Kike, Juampe, Alejandro, Fran dan lebih banyak sukarelawan.

Langkah 11: Hasil Luar Biasa

Terima kasih kepada Enrique, kami memiliki video ringkasan penerbangan di mana Anda dapat melihat seluruh proses peluncuran. Tanpa ragu hadiah terbaik setelah kerja keras

Hadiah Pertama dalam Tantangan Luar Angkasa