Форум @ BelAstro.Net

Pova

Погонял трекер в связке с компом, лил данные на СОМ.
Пока подтвердилось то, что писали на форуме:
http://www.gpspassion.com/forumsen/topic.asp?TOPIC_ID=108384&whichpage=38
Картинку стянул оттуда же

Если слушать трекер штатным кабелем, то получаем вот что:

Deimos

Великолепно! Изумительно! Я счастлив!
А если по делу, то вопросы следующие:
1. на какой скорости идёт обмен?
2. что требуется для поддержания всего этого безобразия со стороны микроконтроллера?
3. Какие данные надо разбирать и каким образом для получения информации о положении и высоте? (больше интересует именно высота)

Pova

1. Данный обмен на 19200
2. Вопрос не сильно понятен. Да вроде ничего не требуется кроме СОМ
3. Данные, которые надо разбирать (NMEA), пока не получены. Надо к шестому пину подбираться

Deimos

2. Нужно ли слать какие-то управляющие команды для того, чтобы этот обмен оживить?

Lupus

Вскрытие, т.е. опыты, покажут, но заранее могу предположить с большой уверенностью, что ничего не надо -- GPS-приёмник самостоятельно льёт информацию, как только на него подано напряжение. Я имел дело только с двумя, оба Garmin разной серии, и оба вели себя так.

Я так понял, что нужен провод типа "long cable", только Tx-провод которого подсоединён к пину 6 а не 5? Нужно ехать на Жданы за разъёмом. Но вот как его паять...

Очень уж он мелкий.

Deimos

Походу нам будет достаточно лишь трёх проводов - Tx (6), Vcc, GND.

Lupus

Сегодня купил ещё одну партию электроники:

1). Пять цифровых датчиков температуры LM75AD в корпусе SO8.
2). Две микросхемы L293DNE -- двойной Н-мост, для управления моторчиком. Корпус DIP16.
3). Две микросхемы 74HC4050D для самодельного SD-шилда (см. ниже).
4). Аналоговый датчик давления MPX2202AP.
5). Часы реального времени DS1305N (SPI-интерфейс).

Для часов нужно купить ещё на Жданах кварц 32768 Гц, и в принципе на этом всё -- останется только мелочёвка.

Итого, у нас остаётся последняя заморская закупка электроники -- магнитный компас и акселерометр.

Сегодня сделал домотканый SD-шилд, тестовая версия. Контактные провода в Arduino снабжены маркерами, на плате есть подписи под все выводы. Я надеюсь, теперь у нас получится логирование данных на карту памяти...

С Лёши -- схема для управления моторчиком и сервой. Если схема будет завтра, то плату смогу отдать после работы в четверг. Возможно, также сделаю платы датчиков температуры

Pova

Отлично вышло!
Ждём позитивных результатов теста. Ну и надо на этой неделе с заморскими закупками определиться.

Deimos

С SD-картой поигрался сегодня. Всё работает на ура. С чем вас и поздравляю.

Lupus

Отлично, что получилось с нашим SD-шилдом-- заморского ждать месяц и стоит он $15, а наш -- $1 и одна ночь...

За вчера-сегодня сделал шилд для движков (сервы и азимутального моторчика) и шилд для термодатчиков. Все выводы снабжены маркерами.

Шилд для моторчиков сделан на основе микрухи L293DNE, ток -- до 600 мА, напряжение питания микросхемы 5 В, двигателей 6 В. Управление двигателями -- ШИМ-сигналы (2 независимых ШИМ).

Термодатчики -- на основе LM75A, цифровые по протоколу I²C, адреса задаются хардово (адреса прописаны на платах термодатчиков и на распределительной плате). Питане 5В.

Deimos

Сегодня были проведены эксперименты по проверке работоспособности свежеразработанных плат, а также в совместном функционировании имеющихся в наличии компонентов.
Вывод: плата для управления движками работает, как по части ДПТ, так и по части сервопривода, термодатчики работают, связка с SD-картой тоже работает.
Из того, что не касается железа, я проверил концепцию работы планировщика задач и сделал каркас системы сохранения телеметрии. Я вполне удовлетворён результатами сегодняшней работы, однако предстоит сделать ещё очень много всего...
Я не буду рассматривать все аспекты, остановлюсь на своих, программных:
1. Оживить режим управления ориентацией по основной схеме (после покупки компаса), так и по резервной (поворот на свет), компенсация вращения системы.
2. Управление нагревателями системы терморегулирования
3. Программная связь с фотоаппаратом, циклограммы съёмки
4. Детектирование падения и сброс шара как по основной (g=0), так и по резервной схеме (время в полёте)
5. Поддержка работы научной аппаратуры (цветовой датчик)
6. Подслушивание NMEA-данных с GPS-трекера
7. Работа с часами реального времени
И много других страшных вещей.

biz_0n

интересно, а главное вовремя
http://habrahabr.ru/blogs/arduino/115176/

Lupus

Я её видел ещё до того, как начал делать SD-шилд. Smile

Но решил делать с микрухой, а не на делителях.

Pova

Кстати, наш скромный, но очень талантливый и работящий штатный программист (Алексей) осилил чтение ардуиной NMEA с трекера...
Так что наш пепелац будет знать, где он и что с ним!
Кстати, может под это дело сгодится:
http://blog.sovgvd.info/2010/12/arduino-gps-holux-m-1000.html
http://habrahabr.ru/blogs/arduino/108797/

специально не искал, так, подвернулось Wink

Lupus

Общая структура зонда Yy озвучена выше -- оболочка массой 600 г., наполненная водородом, соединяется 30 м нейлоновой ниткой с куполом парашюта. Парашют снабжён жёстким каркасом, к которому крепятся стропы. Концы строп крепятся к площадке, к которой крепится коробка с полезной нагрузкой, способная свободно вращаться относительно площадки со стропами вокруг вертикальной оси. Предварительные тесты показали обнадёживающие результаты на счёт подобной системы ориентации.

Теперь о полезной нагрузке.

Общая структура полезной нагрузки второго стратосферного зонда (Yy)

Итак, структура полезной нагрузки нашего второго стратосферного зонда следующая (см. картинку в аттаче):

1). Центральным электронным блоком является плата Arduino Mega 2560. Эта плата отвечает за сбор данных с датчиков, запись этой информации на SD-карту, управление активной ориентацией коробки с полезной нагрузкой а также за управление процессом съёмки фотоаппаратом. Плата куплена и протестирована.
2). Система ориентации состоит из трёх датчиков:
а). Гироскоп -- электронная плата "Single Axis ±300°/s Gyro Breakout Board - LISY300AL", определяющая угловую скорость вращения коробки с полезной нагрузкой (вокруг вертикальной оси Oz). На основе информации об угловой скорости Arduino производит активную коррекцию ориентации коробки по азимуту. Питание осуществляется от Arduino. Плата куплена и протестирована.
б). Компас -- электронная плата с цифровым магнитным компасом, которая отвечает за определение ориентации системы по азимуту относительно розы ветров. Предоставляет систему отсчёта для гироскопа, совместно с которым позволяет определять текущую ориентацию коробки относительно сторон горизонта и прогнозировать ориентацию для последующих моментов времени. С целью уменьшения уровня помех со стороны металлических и электронных частей зонда компас будет помещён в специальную коробочку и вынесен за пределы коробки с полезной нагрузкой на диэлектрической штанге длиной 30-50 см. Питание осуществляется от Arduino. Плата будет у нас в наличие в течении ближайшего месяца.
в). Акселерометр -- электронная плата, определяющая ускорения полезной нагрузки вдоль трёх осей (Ox, Oy и Oz). Акселерометр имеет встроенный датчик невесомости, что позволит отследить момент лопания оболочки зонда. Питание осуществляется от Arduino. Плата будет у нас в наличие в течении ближайшего месяца.
3). Исполнительным устройством активной системы ориентации является коллекторный электромотор "Micro motor-reductor 250:1", ось редуктора которого будет крепится к площадке со стропами и осуществлять поворот коробки по азимуту. Arduino, получая информацию с компаса и гироскопа, будет выдавать управляющие импульсы на электромотор, чтобы компенсировать случайное вращение коробки. Питание осуществляется от 6 В. Мотор куплен и протестирован.
4). Основным по значимости бортовым устройством является GPS-трекер с GPRS-модемом TK102, который мы использовали в первом запуске. Трекер определяет координаты и высоту зонда от старта до высоты 18 км при взлёте и от 18 км до посадки при спуске. Основная задача устройства -- передать на web-сервер по GPRS координаты места приземления зонда. Данные о координатах и высоте также будут сохранятся на бортовую SD-карточку (первые тесты этой опции уже проведены). Питание трекера будет производится от 5 В с момента старта, что позволит подзаряжать его собственный аккумулятор и продлит время активной работы устройства после приземления.
5). Вторым по значимости бортовым устройством является цифровой фотоаппарат Canon (модель будет окончательно выбрана позже, весьма вероятно, что полетит тот же фотоаппарат, что и в первом зонде -- "Canon PowerShot A540"), который будет крепится на выносных штангах в подвесе сбоку коробки с полезной нагрузкой. Фотоаппарат будет иметь свой независимый источник питания (2 литиевые батарейки AA-формата).
6). Фотоаппарат будет поворачиваться относительно горизонтальной оси при помощи рулевой машинки (серво-привод) EMAX ES08D, которая управляется Arduino. За счёт активной ориентации коробки вокруг вертикальной оси система будет противодействовать неконтролируемому повороту коробки по азимуту , серво-привод будет задавать направление "взгляда" фотоаппарата в направлении вверх-вниз. Это позволит снимать круговые панорамы и видео-ролики на разной высоте, заранее наводясь на нужный азимут и высоту относительно горизонта. Питание осуществляется от 6 В. Рулевая машинка куплена и протестирована.
7). Управление затвором фотоаппарата и режимами съёмки осуществляет Arduino посредством специальной платы -- шилд шуттера, который питается от 5 В. Arduino будет не только назначать моменты съёмки (при достижении коробки и фотоаппаратом нужной ориентации), но и режимами съёмки фото/видео. Фотоаппарат будет иметь обратную связь с Arduino (на рисунке не показана), сообщая о завершении того или иного этапа своей работы. Тестовая плата шилда шуттера будет готова в ближайшее время.
8). Управление электромотором азимутальной ориентации и рулевой машинкой осуществляется через специальную плату -- шилд двигателей на основе H-моста L293DNE. Arduino через эту плату может управлять обоими моторами, потребляющими значительный ток. К плате подводится отдельная шина питания 6 В. Тестовая плата изготовлена и протестирована.
9). Зонд будет снабжён пятью цифровыми датчиками температуры LM75A. Один датчик (№1) -- внешний, будет измерять температуру за бортом, датчик №2 будет измерять температуру внутри коробки, датчик №3 -- температуру на аккумуляторе трекера, №4 -- температуру внутри фотометра (см. ниже), а №5 -- температуру компаса. Датчики передают информацию о температуре в Arduino по интерфейсу I²C, что позволяет использовать единую четырёхпроводную шину (для этого термодатчики подключаются к "концентратору"). Тестовые платы термодатчиков и "концентратора" шины I²C изготовлены и протестированы.
10). Термоизолированная коробка с бортовой электроникой, GPS-трекер, магнитный компас и фотометр будут снабжены резистивными нагревателями (красные квадраты с буковой "Н" на картинке), которые будут управляться Arduino посредством специальной платы -- шилд ключей нагревателей (на рисунке нк показана). Нагреватели и шилд ключей будут питаться от 3-9 В. Как видно из рисунка, вся электроника кроме фотоаппарата, двигателей, компаса, внешнего термодатчика и фотометра помещена в термоизолированную коробку, в которой будет поддерживаться режим термостабилизации -- работа нагревателей будет контролироваться Arduino по показаниям датчиков температуры внутри коробки и на аккумуляторе GPS-трекера. Режим термостабилизации также будет поддерживаться в коробке компаса и фотометра. Режим термостабилизации будет тестироваться в будущем.
11). Дополнительный бортовым устройством будет фотометр -- для исследования степени рассеивания солнечного света с высотой. В настоящее время ведётся разработка фотометра.
12). БП -- бортовой блок питания зонда. Будет выдавать напряжение 5 В, 6 В и 9 В и ток до 1-2 А. Основан на литиевых батарейках CR2-формата (6 В и 9 В), напряжение 5 В будет производиться за счёт использования "кренки". 6 В будут потреблять электродвигатели, нагреватели и шилд ключей нагревателей, 9 В -- Arduino, 5 В -- GPS-трекер и шилд шуттера. Остальная электроника будет запитываться от Arduino. Блок питания будет создан в будущем.
13). Для привязки значений, получаемых с датчиков, ко времени, а также для предотвращения потери этой привязки, зонд будет снабжён бортовыми часами на основе микросхемы DS1305N. Часы будут подключены к Arduino в ближайшее время.
14). Ещё одним важным элементом бортовой аппаратуры будет датчик давления MPX2103AP, который позволит фиксировать давление на всём протяжении полёта. Эту информацию можно использовать и для определения высоты подъёма зонда, когда выше 18 км GPS-трекер не будет выдавать значение высоты зонда. Датчик куплен, в ближайшее время будет создана плата для его подключения к Arduino.
15). Вся информация с датчиков (температура в 5 точках, значение угловой скорости и ускорения, давление, координаты, высота и скорость с GPS-трекера, время, азимут по компасу, данные фотометра) будет записываться на SD-карточку на борту. Для этого используется специальная плата -- шилд SD, в которую вставляется SD-карточка и подсоединяется к Arduino. Тестовая версия шилда SD создана и протестирована.

Вот, пожалуй, общая схема электронной начинки второго зонда. Некоторые моменты могут поменяться в будущем, но основная идея такая.

Отдельно стоит ещё остановится на моментах, не отражённых на рисунке:
1). Аварийная система ориентации -- на основе фоторезисторов (куплены). Если перед самым запуском будет магнитная буря, мы не сможем использовать компас как источник привязки к сторонам горизонта. В этом случае придётся ориентировать зонд по Солнцу, использую фотодатчики. Такую аварийную систему мы будем скоро делать и тестировать, но у меня уже сейчас возникают опасения, что мы сможем одним тумблером (бод защитной крышкой с замком блокиратором! Very Happy

) переключить Arduino c одного режима в другой... А уж о самостоятельном выборе Arduino режима работы и речи быть не может!
2). Возможно, если будет время и силы, на борту разместится счётчик Гейгера. Smile

Он у меня есть, весит мало, считать будет просто импульсы за единицу времени, оптронная развязка будет. Но это пока так -- в проектах. Сначала нужно фотометр сделать нормальный (maxastro, как там идеи?).
3). В принципе, радиодиапазон 433-434 МГц является безлицензионным для мощностей передатчика до 10 мВт (вроде бы). Радиолюбители из России запускали подобный передатчик и прекрасно ловили его даже на портативные антенны! Можно купить FSK-передатчик типа RFM02-433-S2 за $7, который имеет SPI-интерфейс, и передавать телеметрию на землю -- будем её принимать в режиме реального времени. FSK (частотная манипуляция) хороша тем, что помехоустойчива. Жаль, что передать сигнал на зонд с земли такой мощностью не получится -- а то бы можно было и шарик отделять по команде с земли, и ещё много чего... В общем, можно подумать над этим и разузнать в БелГИЭ подробнее.
4). Вообще-то, мы планируем отделять шарик от зонда. На этот раз без пиротехники. Smile

Моторчик с редуктором вынимает штифт -- и всё. Команду на отсоединение шарика можно осуществить двумя способами:
а). Радиопередатчик-приёмник: передатчик, управляемый Arduino, и приёмник к нему, вроде бы, решат нашу задачу. Кроме этого, после приземления передатчик можно использовать для испускания сигналов, по которым его можно искать.
б). Использование ИК: ИК-диод управляется Arduino, приёмник -- TSOP1730 и контроллер, или использовать микросхему SIS-2. После приземления диод можно использовать для поиска зонда в темноте (обычным глазом местных аборигенов не видно, а через мобилу/фотик или камеру -- отлично видно).
В обоих случаях цена вопроса порядка $10-$15. Остаётся решить, нужно ли нам оно...

И последнее. Даже если активная стабилизация у нас не получится, мы сможем использовать наши датчики для съёмки панорам, но в этом случае не наводясь на нужный азимут, а ожидая, когда коробка сама повернётся на нужный угол. Так что в любом случае вся эта электроника не зря куплена (и будет докуплена). Wink

vdg

Софт для отображения траектории будет? Хоть бы и в гугльэсе.

Deimos

Он есть, с прошлого полёта вся наземка остаётся.

Pova

Внезапно.
http://www.megachip.ru/pdf/WAVECOM/Q2501B-IP.pdf
у нас продают за 40$
http://baraholka.onliner.by/viewtopic.php?t=1902124

Lupus

Только сегодня говорил Максу (biz_0n), что жалею, что у нас нет на борту ещё одного запасного GPS. Smile

Итак, по многочисленным просьбам -- список предстоящих тестов (основных, побочные -- отдельным списком, пока не публикую). Порядок пунктов не отражает порядок проведения. Подробно не расписывал -- всё равно это будет по месту придумываться. Это мой беглый взгляд, т.е. IMHO, так что дискуссия приветствуется.

Предстоящие тесты:

1). Аварийная система ориентации (АСО):
а). Протестировать поворот коробки с полезной нагрузкой за источником света (схема на двух фоторезисторах).
б). Полётная АСО: испытание в солнечный день.

2). Штатная система ориентации (ШСО):
а). Тесты поворота коробки с полезной нагрузкой на заданные углы по показаниям гироскопа и компаса. Определение параметров гистерезиса углового поворота (в помещении и на улице).
б). Имитация свободного падения (получение сигнала g=0 от акселерометра).

3). Система съёмки:
а). Управление режимами съёмки с Arduino. Переключение между режимами. Проверка корректности алгоритма съёмки при штатной и аварийной системах ориентации, а также при пассивной ориентации.
б). Калибровка угловых поворотов рулевой машинки.
в). Получение сигнала от фотоаппарата о готовности к дальнейшим действиям (на время съёмкии и записи ролика фотик занят).
г). Проверка возможности переключения в RAW и изменение экспозиции (нужно для научной части).

4). Давление: калибровка датчика в барокамере (Pova имеет к ней доступ).

5). Температура:
а). Калибровка датчиков от -15 ^oС до +50 ^oС, внешнего датчика -- от -60 ^oС до +50 ^oС.
б). Тест алгоритма термостатирования.

6). Отделение шарика.

7). Тесты в воздухе:
а). Проверка всех систем на воздушном змее (режим ШСО, АСО и пассивная ориентация).
б). Пробная съёмка панорам.
в). Отделение от змея по таймеру.

Deimos

Надо сделать селектор режимов работы ардуины. Это делается выносным набором перемычек, при личной встрече расскажу, что это будет, а к тому времени прикину необходимые ресурсы по пинам ардуины.
Фактически этим будут определяться лишь допускаемые к планированию задачи управления. По управлению задачи предполагаются независимыми, воздействие по принципу "кто первый встал - того и тапки".