Raketi telemeetria/positsiooni jälgija: 7 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

See projekt on mõeldud lennuandmete registreerimiseks 9 DOF andurimoodulist SD -kaardile ja samaaegse GPS -asukoha edastamise kaudu mobiilsidevõrkude kaudu serverisse. See süsteem võimaldab raketti leida, kui süsteemi maandumisala on väljaspool LOS -i.

Samm: osade loend

Telemeetria süsteem:

1x ATmega328 mikrokontroller (Arduino UNO, Nano)

1x Micro SD Breakout -

1x Micro SD -kaart - (suurus ei loe vormindatud FAT 16/32) - Amazon Link

1x Gy -86 IMU - Amazon Link

Positsiooni jälgimine:

1x ATmega328 mikrokontroller (Arduino UNO, Nano) (iga süsteem vajab oma mikro)

1x Sim800L GSM GPRS -moodul - Amazon Link

1x SIM -kaart (peab olema andmesidepakett) - https://ting.com/ (tingib ainult selle tasu, mida kasutate)

1x NEO 6M GPS -moodul - Amazon LInk

Üldosad:

1x 3,7v lipo aku

1x 3.7-5v võimendusmuundur (kui te ei ehita trükkplaati)

1x Raspberry pi või mis tahes arvuti, mis suudab php -serverit majutada

-Juurdepääs 3D -printerile

-PB jaoks PCB on loetletud arvutustabelis

-Gerberid on githubi repos -https://github.com/karagenit/maps-gps

2. samm: alamsüsteem 1: positsiooni jälgimine

Testimine:

Kui teil on süsteemi osad (NEO-6M GPS, Sim800L) käes, peate süsteemide funktsionaalsust iseseisvalt testima, nii et teil ei tekiks peavalu, kui püüate aru saada, mis süsteemide integreerimisel ei tööta.

GPS -i testimine:

GPS-vastuvõtja testimiseks võite kasutada Ubloxi pakutavat tarkvara (U-Center Software)

või githubi repos lingitud testvisand (GPS -test)

1. U-keskuse tarkvaraga testimiseks ühendage lihtsalt GPS-vastuvõtja USB kaudu ja valige U-keskuses olev komport, süsteem peaks pärast seda automaatselt teie asukoha jälgimist alustama.

2. Mikrokontrolleriga testimiseks laadige GPS-i testimise visand IDD kaudu üles arduino. Seejärel ühendage 5V ja GND vastuvõtja märgistatud tihvtidega arduino ja GPS -i RX -nööpnõelaga digitaalse 3 -ga ja TX -pistik arduino digitaalse 4 -ga. Lõpuks avage arduino IDE jadamonitor ja seadke edastuskiiruseks 9600 ning kontrollige, kas saadud koordinaadid on õiged.

Märkus: NEO-6M mooduli satelliitluku visuaalne identifikaator on see, et punane LED-indikaator vilgub iga paari sekundi tagant ühenduse näitamiseks.

SIM800L testimine:

Mobiilsidevõrgu mooduli testimiseks peab teil olema aktiivse andmesidepaketiga registreeritud SIM -kaart, soovitan Tingi, sest nad võtavad igakuise andmeplaani asemel tasu ainult selle eest, mida kasutate.

Sim -mooduli eesmärk on saata serverile HTTP GET -päring koos asukohaga, mille GPS -vastuvõtja vastu võtab.

1. Rakumooduli testimiseks sisestage SIM -kaart moodulisse nii, et faasitud ots jääb väljapoole

2. Ühenda sim-moodul GND-ga ja 3.7-4.2v allikaga, ära kasuta 5v !!!! moodul ei ole võimeline töötama 5 V juures. Ühendage Arduino Sim -moodul RX analoogiga 2 ja TX analoogiga 3

3. Laadige githubist üles jadajoonise eskiis, et saaksite käsklusi rakumoodulile saata.

4. järgige seda õpetust või laadige alla HTTP -GET -funktsionaalsuse testimiseks AT Command Tester'i prooviversioon

Rakendamine:

Kui olete veendunud, et mõlemad süsteemid töötavad iseseisvalt, saate jätkata täieliku visandi üleslaadimist mikrokontrolleri githubi. saate jadamonitori avada 9600 baudiga, et kontrollida, kas süsteem saadab andmeid veebiserverile.

*ärge unustage muuta serveri IP -d ja porti enda omaks ning leidke kindlasti kasutatava mobiilsideoperaatori APN.

Liikuge järgmise sammu juurde, kus me serveri seadistasime

Samm: serveri seadistamine

Raketi asukoha kuvamiseks serveri seadistamiseks kasutasin hostina vaarika pi, kuid saate kasutada mis tahes arvutit.

Järgige seda õpetust lightphp seadistamiseks RPI -le ja kopeerige seejärel githubist php -failid oma RPI kausta/var/www/html. Pärast käsu kasutamist

sudo teenus lighttpd sundlaadimine

serveri uuesti laadimiseks.

Edastage kindlasti ruuteri serveriga seotud pordid, et saaksite andmetele kaugjuurdepääsu saada. RPI -l peaks see olema port 80 ja väline port võib olla suvaline number.

On hea mõte seada RPI -le staatiline IP, nii et edastatavad pordid osutavad alati RPI aadressile.

4. samm: alamsüsteem 2: telemeetria logimine

Telemeetriaprogramm töötab asukoha jälgimissüsteemist eraldi mikrokontrolleril. See otsus tehti ATmega328 mälu piirangute tõttu, mis takistasid mõlemal programmil töötada ühes süsteemis. Teine valik täiustatud spetsifikatsioonidega mikrokontrollereid võiks selle probleemi lahendada ja lubada ühe keskse protsessori kasutamist, kuid soovisin kasutusmugavuse huvides kasutada käepärast olevaid osi.

Omadused: See programm põhineb teisel näitel, mille leidsin siit Internetist.

• Programm loeb algselt suhtelise kõrguse (käivitamisel nullitud kõrguse näitaja), temperatuuri, rõhu, kiirenduse X suunas (peate kiirenduse lugemise suunda muutma anduri füüsilise orientatsiooni põhjal) ja ajatemplit (millis).
• Et vältida andmete logimist stardiplatvormil istudes ja mäluruumi raiskades, hakkab süsteem andmeid kirjutama alles siis, kui tuvastab kõrguse muutuse (programmis konfigureeritav), ja lõpetab andmete kirjutamise, kui tuvastab, et rakett on oma algse oleku taastanud kõrgusel või pärast 5 -minutilise lennuaja möödumist.
• Süsteem näitab, et see on sisse lülitatud ja kirjutab andmeid ühe indikaator -LED -i kaudu.

Testimine:

Süsteemi testimiseks ühendage esmalt SD -kaardi katkestus

Arduino SD -kaart

Tihvt 4 ---------------- CS

Nööpnõel 11 -------------- DI

Tihvt 13 -------------- SCK

Nööpnõel 12 -------------- TEE

Nüüd ühendage GY-86 süsteemiga I^2C

Arduino GY-86

Tihvt A4 -------------- SDA

Tihvt A5 -------------- SCL

Pin 2 ---------------- INTA

Looge SD -kaardil põhikataloogis fail nimega datalog.txt, kuhu süsteem kirjutab andmed.

Enne Data_Logger.ino eskiisi mikrokontrollerile üleslaadimist muutke väärtuse ALT_THRESHOLD väärtuseks 0, nii et süsteem ignoreerib testimiseks kõrgust. Pärast üleslaadimist avage süsteemiväljundi vaatamiseks 9600 baudiga jadamonitor. Veenduge, et süsteem saaks anduriga ühenduse luua ja andmed kirjutataks SD -kaardile. Ühendage süsteem vooluvõrgust lahti ja sisestage SD -kaart arvutisse, et kontrollida, kas kaardile on kirjutatud andmed.

Samm: süsteemi integreerimine

Pärast seda, kui olete veendunud, et iga süsteemi osa töötab samas konfiguratsioonis, mida kasutatakse peamisel trükkplaadil, on aeg kõik kokku viia ja käivitamiseks valmis olla! Olen lisanud githubi Gerberi ja EAGLE -failid trükkplaadile ja skeemi. nende tootmiseks peate laadijad üles laadima tootjale, näiteks OSH park või JLC. Need plaadid on kahekihilised ja piisavalt väikesed, et sobida enamiku odavate laudade kategooriasse 10cmx10cm.

Kui olete lauad tootmisest tagasi saanud, on kõigi arvutustabelis ja osade loendis leiduvate komponentide jootmine tahvlile.

Programmeerimine:

Kui kõik on joodetud, peate programmid kahele mikrokontrollerile üles laadima. Lauaruumi säästmiseks ei lisanud ma ühtegi USB -funktsiooni, kuid jätsin ICSP- ja jadapordid katki, nii et saate siiski programmi üles laadida ja jälgida.

• Programmi üleslaadimiseks järgige seda õpetust Arduino plaadi programmeerijana kasutamise kohta. Laadige SimGpsTransmitter.ino üles ICSP_GPS -porti ja Data_Logger.ino -porti ICSP_DL (PCB -l olev ICSP -port on sama paigutusega, mis on saadaval Arduino UNO standardplaatidel).

• Kui kõik programmid on üles laaditud, saate seadme toiteallikaks kasutada 3,7–4,2 V akut ja kasutada 4 indikaatortuld, et kontrollida, kas süsteem töötab.

  • Kaks esimest tuld 5V_Ok ja VBATT_OK näitavad, et aku ja 5v rööpad on toitega.
  • Kolmas tuli DL_OK vilgub iga 1 sekundi tagant, näidates, et telemeetria logimine on aktiivne.
  • Viimane tuli SIM_Transmit süttib, kui mobiilside- ja GPS -moodulid on ühendatud ning andmed serverisse saadetakse.

6. samm: ümbris

Raketi, mille ümber ma seda projekti kavatsen teha, siseläbimõõt on 29 mm, et kaitsta elektroonikat ja võimaldada sõlmel mahtuda raketi silindrikujulisse korpusesse, tegin lihtsa kaheosalise 3D trükikoti, mis on kokku keeratud ja millel on indikaatorlampide vaatluspordid. STL -failid printimiseks ja originaalsed.ipt -failid on githubi repos. Ma ei modelleerinud seda, kuna ma ei olnud kindel, millist akut ma toona kasutan, kuid lõin käsitsi 120 mAh aku jaoks süvendi, mis istuks korpuse põhjaga. Arvatakse, et see aku annab süsteemile ~ 45 min maksimaalset tööaega ~ 200 mA voolutarbega (see sõltub protsessori kasutamisest ja andmeedastuse energiatarbimisest; SIM800L on noteeritud, et side ajal puhkeb 2A ülespoole).

Samm 7: Järeldus

See projekt oli kahe lihtsa süsteemi üsna lihtne rakendamine, arvestades, et kasutasin lihtsalt Amazonist leitud diskreetseid mooduleid, on süsteemi üldine integreerimine pisut nõrk, kuna projekti üldmõõtmed on selle jaoks üsna suured. Vaadates mõnede tootjate pakkumisi, vähendaks nii mobiilsidevõrku kui ka GPS -i sisaldava SIP -i kasutamine oluliselt kogu pakendi suurust.

Olen kindel, et pärast rohkem lennutestimist pean ma programmis mõningaid muudatusi tegema ja kindlasti värskendan Githubi repot kõigi muudatustega.

Loodetavasti teile see projekt meeldis, võtke minuga ühendust, kui teil on küsimusi.