czANSO blog

Vesmírný nákup – GPS, foťák a termobox

May 8, 2010 Komponenty balónu 1 Comment

V obchodě Sparkfun byl konečně naskladněn GPS modul Copernicus a tak nastal čas na další objednávky.

Objednávám:

Copernicus DIP Module
Antenna GPS Embedded SMA
JST 2 Pin power connector
SMA Connector
ACS712 Breakout

Dále jsem na aukčním serveru Aukro objevil nabídku zcela nového digitálního fotoapáratu Canon PowerShot A470, za přijatelnou cenu 1400,- Kč.

Poslední položkou těchto nákupů je termobox, který pravděpodobně použijeme jako ochranou schránku pro foťák, elektroniku a baterie. Uvažovali jsme také o variantě sestavení vlastní krabice ze samostatných styrofoam (případně polystyren) desek.
Parametry zakoupeného boxu:

Vnější rozměr: 280 x 230 x 185 mm
Objem: 3,6 litrů
síla stěn je 35 mm
víko má osazení (zámek)

Jakmile objednané zboží dorazí, přidám samozřejmě fotky.

Bezpečnostní cut-down zařízení

May 1, 2010 Komponenty balónu 5 Comments

Dnes udělal Martin Sekera velký kus práce na bezpečnostním cut-down zařízení. Je to součást, která odstřihne balon na náš pokyn ze země.

Proč je toto zařízení nutné? Existuje šance, že balon nevystoupá do předepsané výšky a mohl by se pohybovat na určité hladině v atmosféře bez toho, aby prasknul. To by samozřejmě byla katastrofa, protože balon by mohl odcestovat stovky kilometrů daleko. Proto potřebujeme mechanizmus, který odstřihne nebo odpojí balon a náklad se okamžitě začne vracet na zem.

Další text patří přímo Martinovi, díky moc.

***
**
*

Vyzkoušel jsem dvě metody odstřižení balonu – elektrickým žhavičem a pyrotechnicky.

Elektrický odstřih
Kolem hlavního lana je v jednom místě omotán odporový drát a ze strojovny je k tomu přiveden dostatečně tlustým kabelem proud. Palubní počítač to sepne přes výkonový MOSFET tranzistor, drát se rozžhaví a přetaví nylonové lano napůl.

V dnešním testu jsem palubní zdroj nahradil autobaterkou a výkonový MOSFET tranzistor levou rukou.

Analýza: na 0:05 je slyšet, jak se pod tíhou 1kg závaží přetrhaly odporové dráty, ale naštěstí se to tou tíhou rozpletlo a uvolnilo. Půjde to vyřešit volnějším vázáním a volnou smyčkou, která bude představovat rezervu.

Pyrotechnický odstřih
Lano prochází kanálkem pyrotechnického střihače, který po vykonání práce zůstane na straně balonu a nebude tak představovat pro náš padák riziko. Proti elektrice má výhodu v tom, že k sepnutí mu stačí minimum proudu, tak nepotřebuje dedikovanou baterii (překlene se to kondenzátorem).

Nejdřív jsem udělal testovací dutinku s nalisovanou složí na změření rychlosti hoření (video):

Vyšlo to na krásných 5 mm/s, takže jsem pro prototyp střihače zvolil nálož 10 mm dlouhou – 2 sekundy hoření. Dutinka je i po 14 s hoření prakticky netknutá.
Pro větší bezpečnost (aby plameny nešlehaly dolů na padák) jsem nálož uzavřel do oddělené dutiny a horké plyny vedl k lanu kolmým kanálkem – plyny tak tryskají bezpečně do stran. Pyro je k lanu připevněno drátem, do boxu vedou jen vodiče k palníčku. Ty jsou připevněny tak, aby šly odtrhnout malou silou.

Test připraven

A samotná zkouška (video):

Analýza: zkouška proběhla perfektně nominálně. Od zážehu do 100% vyhasnutí uběhlo 2.3 s, nic nezhořelo. Pyro bylo v dobrém stavu:

Po testu

Vnitřní uspořádání:

Vnitřní uspořádání

Pro náš let použijeme odstřih elektrický, protože pyro by nemuselo být v dané výšce, tlaku a teplotě zcela funkční.

Měření teploty senzorem DS18B20

Apr 17, 2010 Komponenty balónu, Testování 1 Comment

Jakmile jsem vybral vhodné teplotní čidla, vrhnul jsem se na jejich praktické zapojení a otestování.

Ze zásob jsem vyhrabal i starý LCD displej 16×2, který několik let zobrazoval informace v mé počítačové skříni a napadlo mě změřenou teplotu ihned zobrazovat.

Teplotní čidlo Dallas DS18B20 umožňuje měření teploty za pomoci sběrnice 1-wire. Dokonce napájení čidla může zajišťovat přímo datový vodič. Při minimálním zapojení jsou tedy potřeba pouze 2 dráty – tomuto zapojení se říká parazitní napájení.

Zapojení a další důležité informace lze nalézt v datasheetu součástky. Napájení je v rozsahu 3 – 5.5V, takže není třeba zvláštní napájecí úroveň.

Moje zapojení včetně displeje vypadalo následovně:

Prototyp GSM modulu a první SMS

Apr 9, 2010 Komponenty balónu, Testování Leave a comment

Poté co dorazil první balíček komponent, začal jsem studovat datasheety GSM modulu GM862. Načrtnul jsem si základní schema a začal jej připravovat.
Nejprve jsem vyrazil do obchodu GM nakoupit nějaké diskrétní součástky, konektory, diody atd.

Desku GM862 Evaluation Board – Basic 50-Pin jsem opatřil konektory:

Opatrně jsem nasadil GSM/GPRS modul GM862 na titěrný konektor a připojil modul na nepájivé kontaktní pole, které využívám při vývoji prototypů.

Dále bylo potřeba vyřešit napájení, protože GSM modul potřebuje ke svému provozu 3.4-4.2V. Zakoupil jsem tedy nastavitelný regulátor napětí, vypočítal hodnoty odporů a otestoval. Tento modul může ve špičkách odebírat proud až 2A, zdroj proto musí být schopný takovému požadavku vyhovět.
Poslední problém představovali rozdílné logické úrovně – Seeeduino má 5V TTL logiku a GSM modul 2.8V CMOS logiku. Zařadil jsem tedy dělící můstky a pull-up rezistory.

U mobilního operátora Vodafone jsem zakoupil předplacenou SIM kartu a vložil ji do modulu. Celkové sestavení vypadalo následovně:

Další den jsem pracoval na softwarové části a naštěstí jsem nalezl knihovnu, která z velké části uměla s modulem pracovat a posílam mu definované AT příkazy.

Je potřeba:

inicializace modulu
nastavení přenosové rychlosti
zadání PIN kodu
nastavení evropského kmitočtového pásma
přihlášení do sítě
odeslání SMS na zadané číslo

Po pár hodinách se věc podařila, modul se přihlásil do sítě a po mém příkazu odeslal první SMS na můj mobil. Prototyp je funkční. Ukázkové video je zde:

czANSO – GSM module GM862 works fine! from Pavel Richter on Vimeo.

Schema vytvořím později až budou hotové další moduly.

Seeeduino žije a máme oficiální Flickr stream!

Apr 7, 2010 Komponenty balónu, Testování Leave a comment

Dostal jsem se konečně k otestování naší Seeeduino platformy. První prográmek je v podstatě Hello World, který pouze bliká LED diodou Celkem nuda, ale je dobré vědět, že žije.

czANSO – Seeeduino Mega – First test from Pavel Richter on Vimeo.

Další poznámka se týká našich fotografií – založil jsem oficiální czANSO Flickr stream.

Máme balóny

Mar 22, 2010 Komponenty balónu 4 Comments

Po výběru balónu, následovalo jejich objednání, zaplacení pomocí Paypalu a čekání.

Objednal jsem 2x balon KCI-1200 a padák. Celková cena byla 195,-USD = 3800,-CZK.

A dnes se objevil posel, který kromě dobré zprávy nesl i náš malý balíček obsahující latexové hroudy.

Fotky jsou zde:

XBee moduly jsou doma

Mar 19, 2010 Komponenty balónu Leave a comment

Když jsem se rozhodl pro přenos telemetrie balonu pomocí modulů Xbee, netušil jsem ještě, že pro jejich získání bude potřeba vyvinout značné úsilí Několik dní jsem hledal distributory Development Kitu, ale vždy jsem narazil na problémy typu:

nedodávájí soukromým osobám, pouze firmě
cena je abnormálně vysoká
americký ofic. obchod Digi prodá Xbee jenom na adresu v USA
přeposílací služby dopravu prodraží
platba pouze bankovním převodem (pomocí IBAN a BIC)

Dokonce místní české zastoupení německého obchodu mi nabízelo produkt o 500Kč dražší než vyjde standardně z Německa.

Rozhodl jsem se tedy zakoupit Development Kit XBee-PRO 868 od německého distribura Atlantik Elektronik.
Za výrazné pomoci kolegy DOKISe jsme nakonec zaplatili za převod peněz bankovním převodem pouze 2EURa.

Celková cena byla 143,85EUR = 3770,- CZK včetně dopravy.

A teď už fotky:

Jak a čím bude balón fotit

Mar 12, 2010 Komponenty balónu 2 Comments

Záznamové zařízení rozhodne o kvalitách výstupu našeho projektu – o kvalitách fotek a videa z letu našeho balonu.

Nejprve jsem uvažoval nad základním rozdělením… foťák nebo kameru? Průběžné úvahy z diskuze:

FOŤÁK
+jsou relativně levně dostupné
-nutné určit správnou dobu uzávěrky, aby fotografie byly ostré a nepřepálené
+pomocí upraveného CHDK firmwaru lze jednodušše nastavit automatické snímání (nemusí být ovládán elektronikou)
+jsou lehčí a méně energeticky náročné

KAMERA
+vizuálně lepší výsledky
+sama ostří a nastavuje scénu
-kamera ja drahá záležitost, několikrát nákladnější než základní foťák
+HD video by bylo prestižnější, existuje pouze několik málo existujících, amatersky natočených
-náklad není stabilizován a tak většinu času bude obraz neostrý a chaotický

Z následné porady jsem určil foťák jako primární záznamové zařízení. Protože se bude jednat o první let, prototyp, budeme chtít udržet náklady nízko a musíme se soustředit na odzkoušení procedur, technologie a celkového konceptu. Druhý let může vynést například HD kameru, ale to předbíháme.

Jaký digitální fotoaparát tedy vybrat? Jaký hledám?

kvalitní a osvědčenou značku kompaktu
musí být cenově přijatelný (do 2 tisíc Kč)
měl by podporovat CHDK
mít standardní napájení
umět fotit fotky v maximální kvalitě (k dané ceně) a umět natáčet videa

Osobně vlastním digitální zrcadlovku Canon EOS 350D, takže jsem se ihned podíval na kompakty od Canonu. Zaujal mě Canon PowerShot A480, který splňuje částečně kritéria, ale jeho podpora v CHDK v současné době není. Navíc cena i použitého přístoje překračovala 2000,- Kč.

Existuje ovšem starší model Canon PowerShot A470, který se pravděpodobně stane vítězem mého skromného výběrového řízení. Na aukčních serverech se dá sehnat za přijatelnou sumu a měl by plně uspokojit naše prvotní požadavky.

Canon Powershot A470

O nastavení a způsobu snímání ještě napíši podrobnější článek.

Teplotní čidla

Mar 10, 2010 Komponenty balónu 1 Comment

Naše sonda bude měřit minimálně 2 parametry okolí – teplotu vnější a teplotu vnitřní (tedy v boxu).
Pro měření teploty musím vybrat vhodná čidla. Začal jsem hledat dostupná čidla, která by zvládala extrémní teplotu, která může dosahovat -60 až -70°C.
Nejprve mohu doporučit velice pěkný článek Teplota a její měření.

Nejrozšířenější běžná čidla, která jsem v GM Electronics nalezl, mají dolní limit kolem -50°C. Je to dáno touto měřící technologií.
Pro nižší teploty už je nutné použít pokročilejší technologie – termočlánek, například nějaké chromel-konstantan čidlo, tabulku s rozsahem naleznete zde. Takové čidlo je ale spíše průmyslové a cenově nedostupné.

Nakonec jsem se rozhodl pro klasické digitální sezory teploty firmy Dallas.

Čidlo DS18B20 má rozsah měření -55..+125°C v kompaktním pouzdře To92. Rozlišení 9-12bit, což je v důsledku 0,5; 0,25; 0,125; 0,0625°C.