czANSO blog

Plošný spoj – komunikační XBee modul

Aug 8, 2010 Komponenty balónu 2 Comments

Na řadu přišel také plošný spoj pro komunikační systém modulů XBee. Tento modul bude velice jednoduchý, protože se jedná pouze o vyvedení potřebných pinů.

Moduly XBee mají atypické konektory s roztečí 2mm. Pro jednodušší práci na prototypu jsem objednal Breakout Board for XBee Module, který z rozteče 2mm udělá standardní rozměr 2.54mm, který lze jednodušše zasadit do nepájivého kontaktního pole.

První testy proběhli v pořádku a moduly komunikovaly na vzdálenost několika desítek metrů. Později uděláme i test na 10 a 20+km, abysme se ujistili, že zvládnou hlavní úkol.

schema a DPS - czANSO komunikační XBee modul

Plošný spoj – napájecí modul

Jul 29, 2010 Komponenty balónu Leave a comment

Různé moduly vyžadují různá napájecí napětí. Proto jsem navrhnul napájecí a diagnostický modul.

Primární baterie bude mít napětí 9V. Z této hodnoty pomocí dvou nastavitelných regulátorů získáme 3.8V a 3.2V.

Doplňková napětí 5V a 3.3V získáme přímo ze Seeeduina (pouze pro malé proudové odběry).

Zařadil jsem i měření napětí baterie, které je pomocí odporového děliče sníženo na přípustný rozsah analogového vstupu Seeeduina – 5V. Pro měření odebíraného proudu je zařazen modul ACS712, jehož princip jsem nastínil v předchozím článku.

schema a DPS - czANSO napájecí modul

Měříme proud pomocí ACS712

Jul 21, 2010 Komponenty balónu 1 Comment

Pro dobrou diagnostiku našeho systému budeme měřit napětí hlavní baterie a také proud, který je právě odebírán. K tomuto účelu jsem zakoupil modul ACS712 Board.

ACS712 Breakout

Tento modul dokáže měřit průchozí proud až do hodnoty 5A.
Uvnitř pouzdra je Hall effect proudový senzor , který pracuje na následujícím principu:

Hall Effect - princip

Směr proudu označuje j, magnetické pole B a napětí U (neboli rozdíl potenciálů – měříme kolmo k j a B).

Hallův jev je proces generace Hallova elektrického pole v polovodiči za současného působení vnějšího elektrického i magnetického pole. Důsledkem toho se hromadí na jedné straně látky záporný náboj a na straně druhé náboj kladný. Díky tomu, že póly mají různý potenciál, vzniká Hallovo napětí.

Proud tedy změříme nepřímo pomocí generovaného napětí. Modul potřebuje pouze napájení 5V, zem GND a několik filtračních kondenátorů. Výstupem je analogová hodnota napětí na pinu Vout. Tu potom změříme jednodušše pomocí analogového vstupu Seeeduina. Tento vstup má 10-bitové rozlišení a proto napětí 0V přečteme jako hodnotu 0 a napětí 5V jako hodnotu 1024.

Měřením jsem zjistil, že proud 0mA generuje napětí uprostřed rozsahu, tedy 2.5 V

Provedl jsem jeden test, kdy jsem nejprve změřil proudový odběr několika vysoce-svítivých diod pomocí multimetru:

Měření proudu multimetrem

Následně jsem vyzkoušel změřit proudový odběr naším ACS712 modulem a na seriový výstup posílal naměřenou hodnotu:

Měření proudu pomocí modulu ACS712

Jak je vidět, měření odpovídá až na běžnou odchylku, neboť modul ACS712 má minimální krok proudu, který je schopen rozeznat.

Plošný spoj – GSM/GPRS modul

Jul 17, 2010 Komponenty balónu Leave a comment

Plošný spoj tohoto modulu bude zřejmě největší ze všech. Velké místo zabírá zejména breakout board pro samotný modul GM862 (pomocí kterého budeme posílat sms s pozicí balonu).

Na schematu jsou vyřešeny spínací bloky pro ON/OFF a RESET. Dále úprava logických úrovní mezi procesorem a GSM modulem a LED dioda zobrazující aktuální stav připojení k síti.

Pro velký obrázek klikněte:

schema a DPS - czANSO GSM/GPRS modul

Plošný spoj – GPS modul

Jul 14, 2010 Komponenty balónu Leave a comment

Díky tomu, že jsme zakoupili GPS modul Copernicus na desce DIP, odpadla náročná práce s pájením miniaturních SMD kontaktů samotného modulu. Přesto jsem vyrobil ještě jednu desku, která už bude mít pouze napájecí a datové rozhraní.

Rozmístění součástek plně podlehlo požadavku jednostranného plošného spoje.

Konektor SV2 bude sloužit pro nastavení ovládání signálu RESET.

Pozice jumperu:
1-2 = reset nepoužit
2-3 = ovládání resetu externě mikroprocesorem

schema a DPS - czANSO GPS modul

Nové součástky pro Eagle schémata

Jul 6, 2010 Komponenty balónu Leave a comment

Obchod SparkFun Electronics obsahuje stovky skvělých součástek a desek. Pro jednodušší práci při vytváření elektronických schémat vznikl projekt SFE (SparkFun Elect.) Library Eagle. Takto knihovna součástek obsahuje stovky zařízení, jejich schemat a fyzických pouzder pro tvorbu PCB (plošných spojů).

Ovšem my jsme zakoupili několik desek a zařízení, které nejsou v této skvělé knihovně obsaženy. Jsou to:

ACS712 Breakout
GPS Copernicus DIP Module
GM862 Evaluation Board – Basic 50-Pin

Proto jsem se rozhodl tyto boardy vytvořit jako samostatné součástky a dát k dispozici, kdyby je chtěl také někdo použít. Pojmenoval jsme ji czANSO device library – ke stažení zde.

Zde je souhrný obrázek (po kliknutí se otevře originální velikost):

czANSO device library

Automatické ovládání foťáku

Jun 15, 2010 Komponenty balónu, Software Leave a comment

Při výběru fotoaparátu jsem jako jedno z kritérií zvolil podporu CHDK. Co to znamená?

CHDK je software, který lze jednodušše nahrát do digitálního fotoaparátu a který rozšiřuje jeho stávájící schopnosti. Umožňuje například fotit do RAWu (surová data bez JPEG komprese), úplné programové ovládání všech tlačítek, parametrů a funkcí, intervalové snímání a pro nás nejdůležitější skriptování.

Pomocí jazyka uBASIC a Lua můžeme napsat skript, který nastaví potřebné parametry (ISO, časování uzávěrky, ostření, zoom) a poté periodicky mačká spoušť a pořizuje tak zcela automaticky fotografie. Po menších problémech se mi podařilo přepnout do video módu a zachytit také 30s video.

Je potřeba říci, že ne všechny fotoaparáty CHDK podporují. Pro náš Canon A470, ale verze existuje. Výběr samotného souboru ke stažení mi hodně zjednodušil Autobuild server, který nabídne všechny verze CHDK pro různé originální firmware.
První úkol je zjistit verzi firmware, jakou foťák obsahuje. To se provede tak, že do hlavního adresáře SD paměťové karty nahrajete soubor s názvem ver.req nebo vers.req. Foťák se nastaví do modu prohlížení fotek a zapne. Poté se stiskne tlačítko SET (a drží se) a zároveň stlačí tlačítko DISP. Poté lze na displeji přečíst verzi firmware. V mém případě je to firmware 1.02C
Pak už můžete stahnout z Autobuild serveru správnou verzi a nahrát ji na paměťovou kartu.

Bohužel pro karty větší jak 2GB nastavá menší komplikace. CHDK se neumí automaticky spustit z karty větší než 2GB (konkrétně je problém v souborovém systému FAT32).
Řešení spočívá ve vytvoření malého oddílu, například jenom 5-10MB, v souborovém systému FAT16. Jakmile se CHDK načte, objeví druhý oddíl a fotografie se již normálně ukládájí na tento velký oddíl paměťové karty.

Vytvořím tedy skript, který

• nastaví parametry fotek
• udělá například 20 fotek s intervaly 3s
• pořídí 30-60s videa, počká pár vteřin, dokud se záznam neuloží na kartu
• začne znovu od začátku

Abysme měli na kartě dostatek místa, zakoupil jsem KINGSTON Secure Digital 8GB Class 4.

KINGSTON Secure Digital 8GB Class 4

Tato kapacita poskytne dostatek místa na několik stovek fotografií a desítek minut videa.

Problém s příjmem pozice vyřešen

May 27, 2010 Komponenty balónu, Testování Leave a comment

První testy s GPS modulem nebyly bohužel úspěšné, ale problém se podařilo vyřešit.

Celé zapojení jsem několikrát zkontroloval, ale fyzická chyba nebyla objevena. Proto jsem celé zařízení rozmontoval a umístil GPS modul na samostatnou desku, oddělil napájení, zařadil lepší filtrování výstupu ze stabilizátoru a použil co nejkratší drátové propojky.

Zapojení nyní vypadá následovně:

Nejprve se začali objevovat první viditelné satelity (01, 02):

$GPGGA,,,,,,0,01,,,,,,,*67
$GPVTG,,,,,,,,,N*30
$GPGGA,,,,,,0,02,,,,,,,*64
$GPVTG,,,,,,,,,N*30

Lepší výhled potom znamenal plný GPS fix a první platné poziční věty (pozici jsem odstranil, na místech podtržítek):

$GPGGA,223130.00,____._____,N,_____._____,E,1,05,2.80,00258,M,045,M,,*6A
$GPVTG,310.6,T,310.3,M,000.4,N,000.8,K,A*2A

Tyto čísla znamenají:

• UTC čas – 22:31:30
• pozice
• 1 = platná pozice
• 5 viditelných satelitů
• nadmořská výška 258m

Ve druhé větě například:

• rychlost 000.8 km/h (nepřesnost, modul stál na místě)

Příjem GPS pozice komplikuje rušení

May 23, 2010 Komponenty balónu 1 Comment

Poté, co konečně GPS modul dorazil, začal jsem pracovat na jeho testování.

GPS modul jsem umístil na prototypovou desku a přidal napájení pomocí regulovatelného stabilizátoru 3.2V.
Spojení se Seeeduinem zajišťoval pouze odporový dělič kvůli rozdílným logickým úrovním.

Nejprve jsem nechal pouze vypisovat data zasílaná GPS modulem a na první pohled vše vypadalo dobře. Přicházeli tyto datové věty, tedy prázdné NMEA věty:

$GPGGA,,,,,,0,00,,,,,,,*66
$GPVTG,,,,,,,,,N*30

Bohužel i po 20 minutách modul zasílal stále tyto prázdné navigační věty, tedy před GPS fixem = žádné viditelné satelity.

Nejprve jsem myslel, že je to tím, že mám modul pouze u okna a nemá tak přímý výhled na celou oblohu. Vystrčil jsem tedy celou sestavu více z okna, ale ani tento pokus nevyšel, žádné platné údaje.
Pak mě napadlo, že by mohlo jít o rušení od mého počítače nebo monitoru. Přidal jsem tedy samostatné napájení a abych viděl přichazející data, zapojil jsem také 16×2 LCD displej.

Zapojení poté vypadalo následovně:

Zařízení jsem vzal na ulici a modul měl nejlepší možný výhled na celou oblohu. Přesto ani po 30 minutách se neobjevila platná poziční data.

V následujích dnech napadlo Martina použít referenční bluetooth GPS modul, který mám ke svému mobilnímu telefonu. A ukázalo se, že zdrojem potíží je opravdu nějaký druh rušení pocházející z našeho systému. Vedle našeho systému se ani referenční modul nebyl schopný fixnout a sdělovat polohu. Naopak, pokud referenční modul sděloval polohu, po zapnutí našeho systému se okamžitě GPS fix ztratil.

Musíme zjistit, v čem spočívá tento problém a jak ho ostranit.

Objednávky obrazem aneb GPS konečně doma

May 18, 2010 Komponenty balónu 1 Comment

Dorazili další komponenty a termobox z předchozích objednávek:

Především GPS modul Copernicus dorazil po několika měsících vyhlížení skladu Sparkfunu, takže bezesporu fajn pocit mít ho konečně doma. Takže zde je nový hardware:

Termobox také dorazil a nyní můžeme projektovat vnitřní uspořádání a rozložení komponent: