Witam.
Pewnie część z Was zauważyła iż w temacie poświęconemu sprzętowi podstawowemu postanowiłem zbudować zintegrowany logger wszystkiego co się da w miarę możliwości na 1 procesorze.
Na razie w ogólnym zarysie przedstawię jak to widzę na dzień dzisiejszy, czyli jak w polityce, dużo gadania mało konkretów a Wy piszczie co się wam nie podoba, a ja będę to poprawiać, zmieniać i dopisywać szczgóły.
Mam zamiar zrobić układ, na tym co się da dostać w normalnych sklepach, bez wykorzystania cud nowych technologii za duża kasę.
Priorytetami mają być masa, dostępność podzespołów, koszt urządzenia.
1) Anteny:
- zewnętrzna, aktwna GPS z zyskiem 28dB, przyszła, uszczelniona - tak sobie... 4x większa powierzchnia samej anteny niż tej w Larku no i faktycznie widac poprawe w poziomie sygnału.
- zewnętrzna GSM - ze starego telefonu,
- UKF - do nadawania na bieżąco pozycji balonu, 144MHz
2) Czujniki:
- wilgotności: SY-HS-230 moduł wilgotności 10-90% (z magstrala I2C)
- ciśnienia MPX2200DP - 0-200kPa (60zł)
- temperatury KTY81 (-55-150st. C) (na zewnątrz, wewnątrz, czujnika ciśnienia - kompensacja błędu, może wybranych elementów)
- czujniki różnych gazów
- pomiar napięcia akumulatorów - jakby za szybko spadało, można odłączyć zasilanie nadajnika UKF - najbardziej prądożernego i włączać go co np 20 min. na wysłanie np 3 paczek danych
- predkosc wiatru
3) Budowa układu
- procesor ATMEGA do APRS
- procesor ATMEGA644P (! uważać na P na końcu)
- 8-kanałowy ADS7828, 12 bitowy przetwornik A/C z wyjsciem I2C - wiem, ATMEGA ma swój A/C ale jakoś do pomiarów wolę zewnętrzny (dokładniejszy), no i ma więcej wejść jakby co,
- odbiornik GPS - z jakiejś nawigacji, testowałem z Larka, przyzwoity moduł, tani i lekki, na oko 30x20x3mm, ten larkowy działa do 18000m
- elektronika tel. komórkowego siemens C65 (taki mam, na takim będę testować, łatwo się z nim dogadać przez rs232 - niskonapięciowy)
- nadajnik UKF
- zasilanie - akumulatory li-ion/li-pol oraz zasilacz impulsowy DC/DC na 3,3V (procesor,GPS,GSM) i 15V (czujniki, A/C). Dzięki niemu będziemy mieli mniejsze straty prądu na ciepło, niż przy zastosowaniu np. zwykłych stabilozatorów, choć z 2 strony może warto podgrzewać wnętrze?
- telefon GSM - dowolny Siemens
4) Komunikacja
- GSM - jeśli jest zasięg to po wysłaniu SMSa od razu kolejny. SMS z pozycją, czasem z gps, może z jakimiś danymi z czujników
- UKF 144MHz - APRS
5) Zapis danych.
Na karcie SD, wszystkiego co się da i jak szybko się da.
GPS co 1 sek, a w przerwach zbieranie danych z AC i reszty. Jakby się układy nie wyrabiały (sczególnie A/C, czas przetwarzania 1 kanału to chyba było w tym co mam 200-300ms) to myślę że jakby GPS był zapisywany co 2 sek, to nic by sie nie stało.
6) Problemy
Potrzebna osoba z uprawnieniami UKF.
Tak sobie jeszcze myślę, że może warto by dać 2 antenę GPS pasywną, na wypadek, gdyby chińszczyzna nie wytrzymała niskiej temperatury. W razie czego sygnał będzie trochę słabszy, ale będzie, pozostanie tylko dorobienie przełącznika sygnału antenowego.
7) Bilans prądu (na oko):
- płytka APRS: 15mA
- antena GPS aktwna: 15mA
- odbiornik GPS: < 60mA
- procesor + A/C + jakieś peryferia: max 50mA
- czujniki gazów (jeśli będa): pewnie kilkadziesiąt mA/czujnik
- telefon GSM: 250mA (proponuję wyłączenie po utracie zasięgu, zapamiętanie ciśnienia i ponowne włączenie po osiągnięciu troche niższego ciśnienia niż zapamiętane - w końcu opada szybciej)
- nadajnik UKF... zależy od mocy. Przy nadawaniu pewnie ok 2A.
Tak więc myślę, że bez radia w zupełności powinny wystarczyć 4 aku Li-Ion 18650 2200mAh 3,7V. Wystarczyły by 2, ale nie wiem jak w niskiej temperaturze się zachowają, na pewno stracą wydajność prądową.
Proponuję je połączyć równolegle, ale przez diody shotkiego(mają niski spadek napięcia, 0,2-0,3V zamiast 0,7 w zwykłych), co w prosty sposób zabezpieczy ciągłe zasilanie, a w razie uszkodzenia któregoś z nich (zwarcia/rozwarcia) nie uszkodzi pozostałych.
8 ) Rozmiary:
- płytka procesora na oko 5x5cm, myślę że max 7x7, nad nią moduł gsm więc wysokość max 1cm
- czujniki, te które wytrzymają niską temperaturę, na płytce na zewnątrz, jakaś mała 4x2 cm, max
- płytka zasilacza impulsowego- 2x3..4cm, wysokość 0,5cm
- plytka komórki, 10x4x1cm
Waga, może z 200-300g
- akumulatorki 4x100g
Schemat blokowy (robiony na szybko, tak tylko żeby rozjaśnic sprawę):
A tu do pełnej wersji link.
http://skrzyp.ovh.org/b/blokowy.jpgTen układ MAporty RS232.
1 - wejście gps - co sie podepnie to będzie działać. Z tym wyjątkiem, że poziomy sygnałów to TTL (5v), więc niezbędny by był konwerter aby komp symulował gpsa!
2 - transmisja danych do komórki
Postanowiłem dać jednak 2 przetworniki A/C, 8 kanałów wydaje mi się będzie za mało (4 do pomiaru napięcia baterii słonecznych, 3xtemperatura, 4x napięcie akumulatorów... kto wie co kto jeszcze wymyśli)
Aha, wymyśliłem sobie, że tak jak gps wysyła komunikaty zaczynające się np $GPGSA, tak z A/C będzie $ADC.
Wlasnie dopadlem dane katalogowe jednego z odbiornikow GPS i opisali tam polecenia wysylane do GPSa. W tym miedzy innymi to:
$PNMRX110,10,maximum_altitude w metrach.
A mi się właśnie coś ważnego przypomniało.
Akumulatory Li-Ion z laptopów maja... bezpiecznik cisnieniowy, zabezpiecza przed przegrzaniem, wtedy "odpala" wypuszcza nadmiar gazów i... odłącza elektrodę, a więc nie mamy wtedy zasilania.
Przypuszczam ze do czegoś takiego dojdzie na wyższej wysokości, więc nie wiem teraz czy nie lepsze by były zwykłe baterie alkaliczne (mają też większą wydajność prądową)
Pozdrawiam, Krzysiek.
Edit: 21.07.2010 10:00Ponieważ wcześniej pojawiały się prośby o opis algorytmu, no to
powolutku go będę uzupełniał
Oto w takim małym zbliżeniu on:
1 - inicjalizacja zmiennych
2 - odczyt konfiguracji z pliku na karcie sd
3 - inicjalizacja portów procesora, portów rs232, spi, i2c....
4 - otwarcie pliku logu na karcie sd, o nazwie: gpsxxx.txt gdzie xxx to cyfry z zakresu 0-999
5 - główna pętla programu:
- jesli chcemy odcinac po przekroczeniu odleglosci od pkt startowego to:
- jesli znaleziono fixa z >3 satelit, po ok 30 sek ustawiany jest pkt startowy
- jesli przekroczono odczynaną z konfiga odleglość od pkt. startowego, odcinamy*
- jeśli określono max. wysokość i jesli urzymuje się ona mniej więcej stabilnie (tolerancja określona w pliku cfg) i jest ona większa od 2000mnpm
przez 10 min to umożliwiwiamy odcięcie (jeszcze nie odcinamy)
- jeśli określono minimalne ciśnienie i jeśli utrzymuje się ono mniej więcej stabilnie (tolerancja określona w pliku cfg) i jest ono mniejsze od 780kPa
przez 10 min to umożliwiamy odcięcie (jeszcze nie odcinamy)
- jeśli określono max wysokość i min. ciśnienie i oba te pomiary zaznaczono do odcinania - odcinamy*
- jeśli określono tylko max wys. lub tylko min. cisnienie i został spełniony jeden z powyższych warunków (ciśnienia lub wysokości) - odcinamy*
- co określoną w konfigu ilość sekund, zapisywane na kartę SD są:
- informacje z GPS
- jeśli została włączona obsługa w konfigu - dane z przetwornika A/C
- jeśli skonfigurowano przelicznik ciśnienia, to przeliczana jest wartość z 1 kanału A/C na ciśnienie
- jeśli została włączona obsługa w konfigu - dane z wilgotnościomierza
- wysyłany SMS na określony w konfigu numer telefonu
- jeśli wysokośc spadła poniżej 8000m npm włączany jest nadajnik AM opracowywany przez Leszka na 443MHz i nadawany jest kod
morsa odczytany z konfiga (to do celów lokalizacji)
* - ustawia "jedynkę" na PORTC7 na okres 3 min.
To tak na szybko. Obecnie nie mam przetestowanego wilgotnościomierza i ciśnieniomierza z powodu ich braku oraz wysyłania smsów. Okazało się, że musiałem poprawiać program na którym bazuję i znalezienie błędów zajęło mi troche czasu.
Część dotycząca nadawania w morsie też nie jest zrobiona, ponieważ wynikła niedawno.
Dodatkowo, dane z GPS, oraz informacje o stanie loggera są przekazywane na port RS232. Dane o stanie loggera są również zapisywane na karcie SD.
Planuję do wyjścia RS232 podłączyć mini nadajnik na 433 lub 868MHz, wyłączany po wystartowaniu. Kompatybilny z nim odbiornik podłączony do portu RS232 komputera + napisane do niego przezemnie oprogramowanie pozwolą na szybkie i bezprzewodowe sprawdzenie działania całego sprzętu przed wypuszczeniem.
PLIKI DO POBRANIA:SOFT:Źródła + hex + schemat ostatecznej wersji 2011-05-07:
http://skrzyp.ovh.org/H1/Rejestrator.rar
Wątek: Następne misje - Zintegrowany GPS, stacja meteo, nadajnik UKF. (Przeczytany 80361 razy)