Máme nový padák
Mar 31, 2011 Komponenty balónu, Principy a limity
Při propočítávání sestupové rychlosti našeho nákladu se ukázalo, že náš původně zamýšlený padák bude lépe nahradit větším a odolnějším kolegou.
Prohledal jsem svoje zápisky ze začátku analýzy a našel jsem obchod, který jsem si poznamenal. Jsou to stránky Rocketman’s Online Store. Tato společnost se specializuje na padáky, které dodávají většinou raketovým modelářům. A některé jsou opravdu obrovské…
Huge Rocketman Parachute - ukázka
Emailem jsem zjistil dostupnost a vybral jsem 5 stop velký padák.
Z jejich tabulky sestupových rychlostí je viditelné, že pro velikost 5 feet (cca 150 cm) a při zatížení 5.7lb (cca 2600 gramů) je sestupová rychlost 17.67 ft/s, což je po přepočtu 5.38m/s.
| WEIGHT | FT/SEC. | MPH. | WEIGHT | FT/SEC. | MPH. | |
| 3FT. | 1.7lb | 15.95 | 10.87 | 2.1lb. | 17.9 | 12.2 |
| 4FT. | 3.0lb | 15.95 | 10.87 | 3.7lb. | 17.83 | 12.15 |
| 5FT. | 4.7lb | 15.63 | 10.6 | 5.7lb. | 17.67 | 12.04 |
O 14 dní později padák dorazil a musím říci, že vypadá vážně skvěle.
Cena tohoto 5stop velkého padáku je 50USD.
Zdroj energie balónu – baterie
Feb 18, 2010 Komponenty balónu, Principy a limity, Testování
Elektronika na palubě balónu bude napájena pomocí baterií.
Není ale možné vzít první baterie v supermarketu, které uvidíme a to především díky hlubokému mrazu, který ve výšce panuje. Obyčejné baterie nebo akumulátory v mrazu rychle ztrácejí účinnost. Nesmí se také stát, že budou předčasně vyčerpány.
Požadavky tedy jsou:
- vysoká odolnost vůči mrazu
- vysoká kapacita
- nízká hmotnost
Tyto podmínky splňují zejména lithiové baterie. Nalezl jsem konkrétní model Energizer Ultimate Lithium.
Energizer Ultimate Lithium balení 2ks
Tyto nenabíjitelné baterie mají velmi pěkné vlastnosti:
- baterie AA s nejdelší vydrží na světě
- funguje výborně v extrémních teplotách (od -40°C do +60°C)
- hmotnost jednoho článku pouhých 19g
- kapacita 2900mAh
- napětí klasických 1,5V
Testy ještě ukaží zda zvolíme palubní napětí 9 nebo 12V.
Pokud zvolíme 9V, použijeme 6 článků, které dohromady váží 114 gramů. Pokud by kapacita nestačila, zdvojíme celou sadu a získáme tak téměř 6Ah. Pokud by let trval 3 hodiny, bylo by možné stále odebírat až 2A.
Příjem pozice, GPS moduly a jejich omezení
Feb 15, 2010 Komponenty balónu, Obecné myšlenky, Principy a limity
Minule jsem popisoval výběr přenosového systému telemetrie. Primární obsah přenášených dat je pozice balónu.
Global Positioning System, zkráceně GPS, umožňuje zjistit přesnou polohu a čas kdekoli na Zemi. A to nejen na povrchu, ale i ve výšce. Dobře pro nás …
Mezi veřejností není příliš známé, že GPS systém provozuje Ministerstvo obrany Spojených států amerických a všechny potřebné finanční prostředky na provoz (kolem 800 milionů dolarů ročně) pocházejí z rozpočtu USA.
Původně byl systém plánován pro 24 družic, dnes jich je maximální možný počet a to 32. Družice obíhají na střední oběžné dráze ve výšce 20200km nad Zemí. Nebudu vypisovat podrobnosti principu GPS systému, ten lze najít na mnoha a mnoha webech.
GPS družice - zdroj wikipedia.org
Zastavím se u části, která je důležitá pro náš projekt. Uživatele systému GPS lze rozdělit do dvou skupin: autorizovaní uživatelé a ostatní uživatelé.
Autorizovaní uživatelé jsou v podstatě pouze členové armády USA. Ti mají k dispozici zaručenou vyšší přesnost. Musí ovšem znát dekodovací klíče.
Ostatní uživatelé jsou všichni v civilním sektoru. Do této oblasti spadá veškeré použití, které pravděpodobně znáte.
Tento signál je tedy dostupný všem, bohužel i těm, kteří by jej mohli využít pro navádění zbraní – mezikontinentálních a jiných střel – s cílem destrukce. Proto byla zavedena COCOM omezení.
V systému GPS to znamená následující: přijímač GPS se musí vypnout pokud je přesažena výška 60 000 stop (18km) a zároveň rychlost vyšší než 515 m/s.
To by nebyl problém, protože oba limity najednou balón zcela jistě nepřekročí. Problém je v tom, že někteří výrobci GPS modulů si pravidla vyloží přísněji a přijímač se vypne při překročení jedné z těchto hranic. Pro nás by to znamenalo, že by se GPS přijímač vypnul ve výšce nad 18km.
Naštěstí existují i moduly, které COCOM omezení interpretují správně a jsou použitelné i ve výšce 30km. Takové tedy hledáme.
Při hledání informací narazil Martin na velmi zajímavou tabulku přijímačů, které prošli testem 60K feet. To nás tedy přivedlo k výrobci Trimble.
Prvním kandidátem přijímacího modulu GPS je:
12 Channel Lassen IQ GPS Receiver with DGPS - zdroj sparkfun.com
12 Channel Lassen IQ GPS Receiver with DGPS, ke kterému je zapotřebí ještě konektor Lassen iQ SMD Mating Header, kabel Interface Cable SMA to Lassen IQ Hirose HFL a anténa Antenna GPS Embedded SMA.
Celková cena těchto komponent je 80USD. Problém spočívá zejména v titěrných rozměrech komunikačního konektoru. Bude zapotřebí vyrobit spojovací desku a to bude stát čas a další prostředky.
Poté jsem nalezl podstatně novější modul od stejného výrobce, který je navíc osazen na desce:
Copernicus DIP Module - zdroj sparkfun.com
Copernicus DIP Module a k němu anténa Antenna GPS Embedded SMA. Cena těchto komponent je 87USD. Bohužel není v době psaní tohoto článku tento modul skladem a není známé, kdy bude.
Rozhodnutí, který modul zvolíme tedy zatím odsouvám.
Zima, opravdu velká zima
Feb 5, 2010 Principy a limity
Když jsem se minule zmínil o tom, že je potřeba sledovat rozsah pracovních teplot komponent, nerozváděl jsem to dále, protože si tato problematika zaslouží samostatný článek.
Ve 30km nad Zemí je totiž už opravdu velká zima, konkrétně kolem -65°C.
Atmosféra Země je složitá struktura. Teplotní křivka s rostoucí výškou je znázorněna na tomto grafu (zdroj vortex.plymouth.edu) :
Teplota v závislosti na výšce od Země
Jak je vidět, po překročení určité výšky (10-11km) začne teplota stagnovat a od přibližně 20km se teplota začne paradoxně opět zvyšovat! Tomu jevu se říká stratopauza.
V horních vrstvách stratosféry (kolem 50km) se tak teplota dostane opět nad nulu. Tato vrstva obsahuje velké množství ozonu, které pohlcuje záření Slunce a způsobuje tak ohřívání.
Připomínám, že udávaná výška, kterou má dosahnout náš balón je 33 kilometrů a tak se stále budeme potýkat s teplotou pod -50°C.
Tags: atmosfera, mraz, ozon, strafosfera, stratopauza, teplota
