Užitočný náklad pre balónové experimenty
V poslednom čase žijeme obdobie, keď rádioamatérov ubúda, v ére počítačov a mobilných telefónov, mladých ľudí už radioamatértsvo nefascinuje. Upútať ich pozornosť je možné len so špecifickými činnosťami. Takáto činnosť môže byť aj vypúšťanie heliových balónov (umelá družica chudobného človeka). V dnešnej dobe je to už pomerne finančne nenáročné a spojuje v sebe technickú a prevádzkovú činnosť rádioamatérstva a umožňuje získať aj základné vedomosti z meteorologie. Aby som ušetril čas ostatným - ktorý by museli venovať vývoji - som vyvinul toto zariadenie.
Užitočný náklad - medzinárodne nazývaný payload - bol vyvinutý v troch verziach:
1. na pásmo 144 MHz, ktorý vysiela údaje s moduláciou FM podľa pravidiel APRS
2. na pásmo 434 MHz, ktorý vysiela údaje s moduláciou FSK - RTTY podľa pravidiel UKHAS
3. na pásmo 434 MHz, ten vysiela signál ako varianta 2, ale je použitý hotový modul vysielača, preto jeho výroba je jednoduchšia
Všetky typy môžu byť napájané z jednej 1,5V batérie (najlepšie z líthiovej), alebo z 1,2V akumulátorom dobíjaného zo slnečrných článkov. Doba činnosti s batériou RAVER LITHIUM Model L6/2B je približne 50 až 60 hodín, podľa nastaveného výkonu. V prípade napájania so slnečným článkom je samozrejme neobmedzená - kým funguje akumulátor. Celú činnosť riadi mikroprocesor typu PIC18F26K22. Ten nastavý potrebné parametre rádia (kmitočet, výkon, odskok), prečíta údaje o polohe, ktoré prichádzajú z GPS prijímača, dekóduje ich a upravý podľa potreby, prečíta teplotu zo snímačov teplôt, jednotlivé napätia, prípadne tlak vzduchu. Podľa nastavených parametrov ich zoradí a v danom čase zapne vysielač a namerané údaje odvysiela. Po odvysielaní údajov procesor vypne GPS prijímač ako aj vysialač a svoj hodinový kmitočet prepne na 500 kHz. V takomto polo-hybernovanom stave čaká kým nepríde čas na ďalšiu činnosť. Ak slnečný článok nie je pripojený tak 1. varianta payloadu čaká toľko minút, koľko je nastavená príkazom HOLD OFF. Varianty 2. a 3. každú minutu pípnu 2x po sebe. Keď slnečný článok je pripojený, tak cez deň, keď na článok svieti slnko, pípnu každú minutu. V noci len za každé 2 minúty, a čas medzi vysielaniami správ sa tiež zdvojnásobí. Verzia č. 1 nepípne, ale cez deň vysiela balíky podľa nastaveného času príkazom HOLD_OFF, a v noci tento čas zdvojnásobí.
Popis jednotlivých variant a ich nastavenie
K nastaveniu parametrov potrebujeme uvedený prevodník úrovne TTL - RS232, a na počítači terminálový program (Hyperterminal alebo podobný).
Obr. 1. Schéma varianty 1 a 2
Obr. 2. Osadenie varianty 1 a 2
Varianta 1.
Popis
Pracuje v pásme 144 MHz moduláciou FM a vysiela APRS balíky. Balíky sú kódované a komprimované podľa pravidiel MIC-E, aby na prenos údajov potreboval čo najkratší čas. Tento balík obsahuje údaj o polohe, výške, rýchlosti a smeru. K balíku je možné pripojiť takzvaný "chvost" (tail text). Je obyčajný nekódovaný text, čo môže obsahovať ďalšie informácie, ako je teplota, napätie, prúd, tlak vzduchu atď. Príkazom CWID ON je možné zapnúť vysielanie identifikácie morzeovými znakmi. Má to výhodu v tom, že k dekódovaniu základných údajov nepotrebujeme okrem rádia nič len uši a "kompjúter" medzi ušami. Doporučujem to zapnúť hlavne vtedy, keď plánujeme celú akciu spojiť aj s rádio-orientačným behom (ROB) a chceme payload po pristaní aj nájsť. Keď balón už letel vyššie ako 1500m, tak pri klesaní, keď sa výška dostane pod 300m, zapne sa takzvaný vyhľadávací režim. V takomto prípade payload začne vysielať svoju značku a polohu moduláciou CW s rýchlosťou asi 50 slov za minútu (je to nastaviteľné). Polohu vysiela ako QTH lokátor s desiatimi znakmi, čo znamená, že poloha je s presnosťou niekoľkých metrov. Zároveň značku a polohu vysiela aj ako UI rámec protokolu AX25. V tomto prípade nekódovane, aby bol prijímateľný a dekódovateľný obyčajným packet-terminálovým programom. Môžeme však pripojiť slnečný článok a akumulátor a balón naplniť plynom tak, že výška balónu sa v určitej výške ustáli a bude vo vzduchu dlhší čas. Nemusíme mať obavy ani v tomto prípade, pretože procesor zistí polohu a nastaví kmitočet rádia podľa potreby na takú hodnotu, akú používajú v danej oblasti. Ďalšou možnosťou je zapnutie vysielania textu modulaciou FSK ako RTTY text (7 databitov, 2 stopbity, rýchlosť 100Bd) príkazom RTTY ON. Kmitočet pre prípad vysielania RTTY textu je možné nastaviť príkazom RFRQ (prednastavená hodnota je 144600000 Hz volací kanál RTTY). RTTY text obsahuje údaj o čase, polohe, výške, vnútornej teplote, napätie batérie a v prípade pripojeného slnečného článku aj napätie slnečného článku a nabíjacieho prúdu batérie.
Na pásmo 144 MHz môžeme použiť klasickú GP anténu (žiarič pripojíme do bodu P4 a protiváhy do P5, P6, P7 a P8), alebo J anténu. Ja používam modifikovanú J-anténu, ako je to na výkrese.
Obr. 3. J-anténa 144,8 MHz
Úsek 1 a 2 je 300 ohmový plochý TV kábel a úsek 3 je lakovaný medený drôt priemeru 0,4mm.
Ako GPS anténu použijeme čipovú anténu typu JTI_Antenna-1575AT43A40_2006-09, alebo kúsok drôtu dĺžky 47 a priemeru 0,7 mm.
Nastavenie
Pripojíme prevodník úrovne k payload (dávame pozor na správnu orientáciu). Spustíme terminálový program a nastavíme prenosovú rýchlosť na 9600 8N1. Po zapnutí payloadu musíme vidieť na obrazovke text: "BALLOON PAYLOAD V 5.0 BY OM3BC". Teraz do piatích sekúnd musíme stlačiť SPACE, a objaví sa nám text "Type Help for Info" a "cmd>". V opačnom prípade payload prejde do normálneho pracovného režimu. Keď sme v príkazovom móde a napíšeme help tak sa nám objaví text:
Commands (with example):
DISP - Display all setings
MYCall - (mycall OM3BC-11)
TRace - (xmit/off) for debugging only
TXDelay - txdelay n 0<n<100 (n x 10 ms)
TXTail - TX tail time (n x 10 ms)
UNProto - (unproto aprs v wide1-1) - 3 digis max
SYMBOL - 2 APRS symbols - default is BALLOON (/O)
FRQ - frequency in Hz
RFRQ - frequency for RTTY in Hz
RTTY - ON or OFF
OFFSET - modem frequency offset in Hz (max. +-30000)
DEV - deviation in Hz
BAUD - baudrate for RTTY transmitting
DBITS - number of databits
SBITS - number of stopbits 1.5 = 15
POWER or POUT - output power in mW
REF - XO or TCXO frequency in Hz (min. 10000000, max. 32000000
UBLOX - ON = UBLOX, OFF = QUECTEL
PRESSure - ON = BMP180 present, OFF = not present
HOLDoff - hold off time in minutes
CWID - send CW identifier ON or OFF
CWSP or IDSP - speed of CW identifier in WPM
SOLARcell - mounted - ON or not mounted - OFF
ECHO - ON or OFF
SLEEP - switch the GPS receiver - ON or OFF
SERGPS - baudrate of GPS receiver (4800 or 9600 or 19200)
CALIBRATE - calibrate 1200Hz
DATA - identification of radio chip
VER - software version
EXIT - end of command interpreter
TAIL (tail text every n)-(on,off,n)-n=0 is off and 1<n<9 every n-th message
TTEXT - tail text - 250 chars max
Tail text commands:
\U - send batery voltage
\V - send system voltage
\S - send solar voltage
\I - send solar current
\T - send internal temperature
\X - send external temperature
\W - send radiochip temperature
\P - send pressure
\F - send temperature from pressure sensor
\B - send number of received satellites
\Z - software version
OK
cmd>
Pri zadávaní príkazu treba písať len časť, ktorá je písaná veľkými písmenami.
Teraz si vysvetlíme význam jednotlivých príkazov.
DISP - výpis parametrov
MYCall - Pretože APRS je rádioamatérska sieť (používame kmitočty vyhradené pre radioamatérsku činnosť), payload musí mať rádioamatérsku značku. Za pomĺčkou napíšeme číslo 11, pretože podľa doporučenia kommunity APRS, toto číslo je vyhradené pre letiace objekty.
UNProto - Nie je nutné prepísať v tomto konkrétnom prípade BC znamená om3BC, PL je PayLoad a 50 je verzia programu. Táto kombinácia znakov však ajtak nebude odvysielaná, pretože pri kódovaní polohy medódou MIC-E sa to prepíše kombináciou znakov určujúcich polohu.
FREQUENCY - kmitočet vysielača v jednotkách Hz. Kmitočet 144,800 je určený pre APRS sieť, a používa sa v celej európe. (V oblasti IARU Region 1.). Záverečné nuly nie je nutné písať napr. 1448 = 144800 = 144800000.
RTTY FREQUENCY - kmitočet vysielača v jednotkách Hz pre vysielanie RTTY textu. Prednastavená hodnota je 144,250 MHz. Ani tu nie je nutné písať nuly na konci (14425 = 144250000).
RTTY - zapínanie alebo vypínanie vysielania textu s RTTY.
OFFSET - posuv kmitočtu pre RTTY vysielanie
DEV - zdvih kmitočtu pre RTTY vysielanie
BAUD - rýchlosť RTTY vysielania
DBITS - počet dátových bitov pre RTTY vysielanie
SBITS - počet stopbitov pre RTTY vysielanie
POWER OUT - Možná hodnote je od 1 do 100 mW, je to približný výkon vysielača - závisí to vo veľkej miere od napájacieho napätia a konkrétneho čipu.
CWSP - rýchlosť kľúčovania morzeových značiek, udáva počet slov (PARIS) za minútu.
CWID - zapínanie, alebo vypínanie vysielania identifikácie morzeovkou.
TCXO FREQUENCY- kmitočet referenčného oscilátora. Pre túto variantu payloadu je v každom prípade nutné používať ako zdroj referencie oscilátor typu VCTCXO, čo znamená napätím riadený, tepelne kompenzovaný krištálový oscilátor. Ako referenciu môžeme použiť oscilátor, ktorý má kmitočet od 10 do 32 MHz (najlepšie okolo 30 MHz). S uvedeným príkazom zapíšeme skutočný kmitočet oscilátora, aký sa nám podarilo zohnať (v mojom prípade 19,2 MHz). Tento príkaz slúži aj na kalibráciu, pretože skutočný kmitočet nikdy nebude súhlasiť s údajom uvedeným na púzdre. Keď máme presný merač kmitočtu, tak môžeme odmerať kmitočet a nameraný údaj zapísať, alebo metódou "pokusov a omylov" nájdeme vhodný údaj, keď výstupný kmitočet vysielača bude presne 144,800 MHz (100-200Hz nehraje rolu). Po zápise nového údaja zariadenie treba vypnúť a znova zapnúť, aby sa uplatnila nová hodnota.
TXDelay - čas medzi zapnutím vysielača a začiatkom vysielania infirmácií jednotkách 10 ms. V skutočnosti je to počet synchronizačných bajtov na začiatku vysielania.
TXTail - ako v predchádzajúcom prípade, ale týka sa to konca vysielania.
SYMBOL - tieto dva znaky úrčujú, aký symbol sa objavý na webovej stránke www.aprs.fi. /O je určený pre balóny, ale z tabuľky symbolov môžeme zvoliť aj iný symbol.
HOLD off - čas medzi vysielaním balíkov v minútach. Proces vysielania prebieha nasledovne: Procesor čaká na ubehnutie času určeného prikazom HOLD OFF. Procesor zistí polohu z GPS prijímača, údaj zakóduje a odvysiela. Zistí, či je treba odvysielať aj TailText, ak ano, tak odvysiela aj ten. Teraz čaká 20 sekúnd a proces opakuje. Keď je namontovaný aj slnečný článok, tak procesor zistí či je dostatočné napätie na slnečných článkoch. Ak áno, tak obnový čas HOLD OFF a prejde do hybernovaného stavu. Keď solárne články nie sú osvetlené, tak čas HOLD OFF sa zdvojnásobí, kvôli šetreniu energie.
TRace - slúži na testovanie zariadenia. Keď je nastavené TRace ON, tak pripravené údaje, ktoré by boli odvysielané, sú presmerované na sériový výstup. Týmto spôsobom môžeme prekontrolovať, či bude zariadenie vysielať to, čo potrebujeme, alebo treba niektorý parameter upraviť.
ECHO - zariadenie prijatý znak cez sériový port vráti späť. Je to dobré mať zapnuté, pretože hneď zistíme, či máme nastavenú správnu rýchlosť v terminálovom programe.
SOLAR - určíme, či je pripojený slnečný článok, alebo zariadenie je napájané z batérie.
UBLOX - Plošný spoj je navrhnutý tak, že na miesto GPS prijímača je možné pripojiť buď GPS prijímač L70 od fy QUECTEL, alebo MAX6C, MAX7C, MAX8C od fy UBLOX. Jednotlivé GPS prijímače síce majú podobné zapojenie, ale obsahujú rôzné čipy, preto ich treba iným spôsobom nastavovať. ON znamená že používame GPS prijímač od fy UBLOX, a OFF znamená že je namontovaný prijímač L70.
PRESSURE - povoliť - zakázať užívanie snímača tlaku vzduchu
SLEEP - povoliť - zakázať stav hybernácie medzi vysielaním balíkov.
RTTY - povoliť - zakázať vysielanie informácie s RTTY.
SERGPS - prenosová rýchlosť sériového kanála medzi zariadením a GPS prijímačom.
CALIBRATE - na PORTA.2 (pin č. 4 procesora) môžeme prekontrolovat presnosť modulačného kmitočtu. Upraviť možeme príkazmi U (hore), D (dole) a zapísať s príkazom E.
DATA - verzia rádiového čipu - slúži na prekontrolovanie správneho osadenia rádiového čipu. Správne osadenie a zacínovanie tohoto čipu, je vysoko najnáročnejšia úloha celej výroby dosky.
TAIL - určuje či chceme vysielať dodatočný text na konci APRS balíka alebo nie.
TTEXT - príkaz slúži na zápis dodatočného textu. Tento text slúži aj na vysielanie telemetrických údajov. Kombinácia znakov "\x" (zpätné lomítko a písmeno) určuje typ telemetrického údaju:
\U - napätie batérie (alebo akumulátoru)
\V - napätie systému (napätie procesora, GPS prijímača a radia)
\S - napätie slnečného článku
\I - prúd nabíjania akumulátora
\T - vnútorná teplota
\X - vonkajšia teplota, ak je pripojené čidlo MCP9700, umiestnené mimo izolačného obalu
\W - teplota rádiového čipu
\P - tlak vzduchu, ak je pripojený modul snímača tlaku BMP180 na konektor ICSP
\F - teplota vzduchu, nameraná snímačom tlaku BMP180
\B - počet prijímaných družíc
\Z - verzia softvéru
Pri oživovaní môžeme potrebovať istú pomoc. Slúžia na to príkazy TEST 1 a TEST 2. Keď napíšeme príkaz TEST 1, procesor bude periodicky prepínať zariadenie z hybernovaného do normálneho stavu. Toto môžeme kontrolovať meraním prúdu odobraného z batérie. Príkaz TEST 2 slúži na kontrolu komunikácie medzi procesorom a GPS prijímačom. Túto rýchlosť môžeme zvýšiť s U (Up) alebo znížiť s D (Down). Pri izbovej teplote budeme postupne znižovať rýchlosť (D). Keď uvidíme falošné znaky v prenose, tak si zapamätáme hodnotu konštanty. Teraz začneme prenosovú rýchlosť zvyšovať (U). Robíme to tak dlho kým znova uvidíme chyby v prenose. Správna hodnota konštanty je stredná hodnota medzi minimálnou a maximálnou hodnotou ((Kmin + Kmax) / 2). Nastavíme strednú hodnotu a túto uložíme príkazom S (Save), alebo vystúpime bez zapísania novej hodnoty príkazom E (End). Kto má merač výkonu, ten môže presne nastaviť výstupný výkon príkazom SETP. Tak, ako v predchádzajúcom prípade výkon zvyšujeme príkazom U, znižujeme príkazom D, uložíme príkazom S alebo ukončíme bez uloženia príkazom E.
Obr. 4. Schéma prevodníka úrovne
Ak sme zvedaví aké parametre sú aktuálne nastavené, tak napíšeme príkaz DISP (úplne jedno či veľkými alebo malými písmenami), a dostaneme výpis parametrov.
cmd>disp
MYCall OM3BC-11
UNProto BCPL50 V WIDE1-1 V WIDE2-2
FREQUENCY: 144800000 Hz
RTTY FREQUENCY: 144600000 Hz
DEVIATION: 850 Hz
SPEED: 100 Bd
DATA BITS: 7
STOP BITS: 2
MODEM OFFSET: 1200 Hz
POWER OUT: 100 mW
CWSP: 20 WPM
CWID OFF
TCXO FREQUENCY: 19200007 Hz
TXDelay 26
TXTail 2
SYMBOL /O
HOLD off 3
TRace OFF
ECHO ON
SOLAR OFF
UBLOX OFF
PRESSURE OFF
SLEEP ON
RTTY ON
SERGPS 9600 Bd
TAIL Every 2
TTEXT BCTRACK v.\Z - Ubat= \uV, T1= \tC, Sats= \b
OK
cmd>
Varanta 2 a 3
Popis
Tieto verzie pracujú v pásme 430 MHz. s moduláciou FSK. Vysielaný text je vytvorený podľa doporučení UKHAS a kódovaný ako RTTY signál. Vysielací cyklus v tomto prípade je nasledovný: Procesor pomocou GPS prijímača zistí polohu, podľa nastavených parametrov odmerá teploty, napätia, prípadne tlak vzduchu. Ak je potrebné odvysiela identifikátor a určené údaje morzeovou abecedou. Čaká 2 sekundy, vytvorí text a odvysiela ho ako RTTY správu. Znova čaká 2 sekundy, opätovne zistí polohu a potrebné údaje a znova ich odvysiela. Keď je výška vyššia ako 5000 metrov, tak procesor zistí napätie batérie. Keď je napätie väčšie ako 1,2 V, tak zvýši výstupný výkon na dvojnásobok, a znova odvysiela pripravený text, čím dáva väčšiu šancu na príjem z veľkej vzdialenosti. Po ukončení vysielania procesor prepne zariadenie do hybernovaného stavu.
Ako anténu v tomto prípade mômeme použiť 5 tenkých drôtov (najlepšie sú pocínované oceľové drôty získané rozmotaním ocelového lanka) dĺžky 17,5cm. Jeden zacínujeme do bodu P4 a bude smerovať dole, dve na ľavú stranu, ktoré budú vodorovné a smerujú doľava a dopredu a dve na pravú stranu ktoré smerujú dozadu a doprava. GPS anténu použijeme takú, akú v prípade varianty 1.
Obr. 5. Schéma varianty 3
Obr. 6. Osadenie varianty 3
Nastavenie
Čo sa týka funkcie a nastavovania obidve varianty sú identické. Rozdiel je len v plošnom spoji.
Štruktúra správy je nasledovná:
$$BC04S,10,09:45:59,4815.9080,01949.1967,195.8,17.9,1.40,1.79,118*42
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 19
Fixne dané údaje:
1 - synchronizačné znaky
2 - identifikátor
3 - počet prijímaných družíc, alebo poradové číslo balíka (sentence)
4 - svetový čas UTC
5 - zemepisná šírka
6 - zemepisná dĺžka
7 - výška
19 - kontrolný súčet
Voliteľné údaje:
8 - tlak vzduchu
9 - rýchlosť
10 - smer
11 - vnútorná teplota
12 - teplota rádiového čipu
13 - vonkajšia teplota
14 - napätie systému
15 - napätie batérie alebo akumulátora
16 - napätie slnečného článku
17 - nabíjací prúd
18 - QRA - lokator (6 alebo 10 miestný)
Z voliteľných údajov sa objaví v texte len ten, ktorý sme povolili. V uvedenom príklade je:
8 - vnútorná teplota
9 - napätie batérie
10 - napätie slnečného článku
11 - nabíjací prúd
* identifikátor konce textu nasledovaný kontrolným súčtom
K nastaveniu parametrov používame ten istý prevodník úrovne a terminálový program ako pri 1. variante. Aj vstup do nastavovacieho režimu je podobný. Obsah helpu ako aj možnosti nastavovania parametrov sú trošku odlišné:
Commands (with example):
DISP - display all setings
CALL - identifier for payload
CWCALL - CW identifier
FRQ - frequency in Hz
POWER or POUT - output power in mW
REF - XO or TCXO frequency in Hz (min. 10000000, max. 33000000
TCXO - YES = TCXO, NO = XO
OFFSET - modem frequency offset in Hz (max. +-30000)
DEV - deviation in Hz
BAUD - baudrate for RTTY transmitting
DBITS - number of databits
SBITS - number of stopbits 1.5 = 15
IDSP or CWSP - speed of CW identifier in WPM
CWID - send CW identifier YES or NO
CWBAT - send batery voltage in CW - YES or NO
CWL - send QRA loc. and altitude in CW - YES or NO
COURSE - send course and speed - YES or NO
BATV - send batery voltage - YES or NO
SUPV - send supply voltage - YES or NO
PRESS - pressure sensor mounted - YES or NO and send pressure
SOLAR - solarcell mounted YES or NO
USOL - send solar voltage - YES or NO
ISOL - send solar current YES or NO
UBLOX - ON = UBLOX OFF = QUECTEL
TEMP - send inbox temperature - YES or NO
INTEMP - send radiochip temperature - YES or NO
EXTEMP - send external temperature - YES or NO
LOCATOR- send QRA locator - YES or NO
LOC10 - send 10 char. of QRA loc. ON = 10, OFF = 6 charakters
SENT - send ON = sentence / OFF = visible satelites
SLEEP - switch the GPS receiver to hybernate mode - YES or NO
SERGPS - baudrate of GPS receiver (4800 or 9600 or 19200)
TUNE - set the Xtal frequency
DATA - identification of radio chip
VER - software version
EXIT - end of command interpreter
OK
cmd>
Význam jednotlivých príkazov:
DISP - výpis parametrov
CALL - identifikátor payloadu
CWCALL - identifikátor vysielaný s morze
FRQ - používaný kmitočet
POWER - výstupný výkon 1 - 100 mW
REF - kmitočet referenčného oscilátora
TCXO - určí, či je používaný tepelne kompenzovaný oscilátor, alebo obyčajný kryštál
OFFSET - rozdiel medzi nominálnym kmitočtom a stredným kmitočtom signálu RTTY
DEV - zdvih RTTY signálu
BAUD - rýchlosť prenosu RTTY signálu
DBITS - počet dátových bitov
SBITS - počet stop bitov
IDSP alebo CWSP - rýchlosť vysielania morzeových znakov
CWID - povolenie vysielania identifikátora s morze
CWBAT - vysielanie napätia batérie s morze
CWL - vysielanie lokátora s morze
COURSE - vysielanie rýchlosti a kurzu
BATV - vysielanie napätia batérie
SUPV - vysielanie napätia systému
PRESS - vysielanie tlaku vzduchu
SOLAR - slnečný članok namontovaný alebo nie
USOL - vysielanie napätia slnečného článku
ISOL - vysielanie nabíjacieho prúdu
UBLOX - používaný GPS prijímač ON = Ublox, OFF = QUECTEL
TEMP - vysielanie teploty snímača na plošnom spoji
INTEMP - vysielanie teploty rádiového čipu
EXTEMP - vysielanie teploty vonkajšieho čidla MCP9700
LOCATOR - vysielanie lokátora
LOC10 - vysielanie 10 miestneho lokátora
SENT - ON = vysielanie poradového čísla, OFF = vysielanie počtu prijímaných družíc
SLEEP - prechod do hybernácie alebo nie
SERGPS - rýchlosť sériového portu GPS prijímača
TUNE - korekcia kmitočtu kryštálového oscilátora - s TCXO je nefunkčné
DATA - verzia rádiového čipu
VER - verzia programu
EXIT - výstup z nastavovacieho režimu
Príkazy TEST 1, TEST 2 a SETP fungujú aj u týchto variant.
Doporučené parametre:
UBLOX OFF
SOLARcell OFF
TEMPerature ON
INternalTEMPerature OFF
speed & COURSE OFF
BATVoltage ON
SUPplyVoltage OFF
SolarVoltage ON
SolarCurrent ON
SENTence OFF
CWID ON
CWBAT ON
CWTEMP ON
LOCATOR OFF
LOC10 OFF
CWLOC OFF
PRESSure ON
SLEEP ON
CALL: BC05S
CWCALL: BCPL5
FREQUENCY: 434900000 Hz
DEVIATION: 870 Hz
SPEED: 100 Bd
DATA BITS: 7
STOP BITS: 2
POWER OUT: 50 mW
CWID speed: 20 WPM
MODEM OFFSET: 1200 Hz
TCXO FREQUENCY: 19200006 Hz
SERGPS 9600 Bd
OK
cmd>
Záver
Rádiový modul E10-SMD, ako aj modul BMP180 bol zakúpený cez internet. Ich cena je prijateľná. Rádiový modul má jednu nevýhodu, že nie je na ňom tepelne kompenzovaný oscilátor, ale obyčajný kryštál. Z uvedeného dôvodu presnosť kmitočtu je veľmi závislá od teploty. Keď sa balón dostane do výšky niekoľkých kilometrov, kde teplota je hlboko pod 0 stupňov, stabilita a presnosť kmitočtu sú na hranici únosnosti. Pomôžeme dobrou tepelnou izoláciou payloadu a namontovaním TCXO namiesto kryštálu (je to hodinárska práca pod mikroskopom). Boli vyskúšané aj moduly DRF4463 a RFM26W. Žiaľ konečný výsledok bol v každom prípade rovnaký. Aj z uvedeného dôvodu som pristúpil ku komplikovanejšiemu riešeniu, a navrhol plošný spoj varianty 1 a 2, kde rozdiel je len v hodnotách súčiastok vo výstupnom filtry. Vprípade 3. verzie, keď nepoužijeme slnečné články, stači plošný spoj vyrobiť ako jednostranný, druhá strana obsahuje len súčiastky, ktoré sú potrebné v spojitosti so slnečným článkom.
Výkresová dokumentácia, ako aj program umiestnený v procesore sú duševným majetkom autora! Na komerčné účely ich možno používať len po predchádzajúcom písomnom súhlase autora.
Schéma - varianta 1 a 2
Schéma - varianta 3
Schéma prevodníka úrovne
Plošný spoj - varianta 1 a 2 horná strana, dolná strana
Plošný spoj - varianta 3 horná strana, dolná strana
Plošný spoj prevodníka úrovne
Osadenie - varianta 1 a 2 horná strana-pdf, dolná strana-pdf, png
Osadenie - varianta 3 horná strana-pdf, dolná strana-pdf, png
Osadenie prevodníka úrovne
Firmware varianta 1
Firmware varianta 2
Firmware varianta 3
Nová verzia programu
Časom sa vývoj nezastavil. Výsledkom priebežného vývoja je nový firmware, ktorý zlučuje všetky funkcie do jedného celku. Pomocou nového programu môžeme vysielať súčasne spravy v CW, RTTY aj APRS (samozrejme v tom istom amatérskom pásme). Bol doplnený príkaz TELEMETRY. Tento príkaz umožňuje vysielať telemetrické údaje cez APRS sieť. Telemetrické údaje majú štandardnú formu. Texty PARM, UNIT, EQNS a BITS sú generované a odoslané programom automaticky. Príkazom RAW ON zvolíme kódovanú formu. V tomto prípade namerané údaje sú zakódované do trojcifernéhých císiel, a k dekódovaniu sú potrebné údaje v PARM, UNIT, EQNS a BITS. Príkazom RAW OFF kódovanie vypneme. V takomto prípade však musíme rátať stým, že záporné hodnoty na stránke aprs.fi nebudú správne zobrazené. Už neexistuje príkaz UBLOX, pretož program automaticky zistí, aký GPS modul je nainštalovaný. Novým príkazom je aj GPS ON/OFF. Tento príkaz slúži na testovacie účely. Ak vypneme GPS prijímač príkazom GPS OFF, tak program nebude čakať na text z prijímača, ale vygeneruje fiktívnu pozíciu (niekde na Stredozemnom mori). Výšku bude postupne zvyšovať, kým nedosiahne výšku 10000 metrov, kde výšku začne automaticky znižovať. Pri dosiahnutí výšky 300 metrov, aktivuje takzvaný vyhľadávací režim. Vyhľadávací režim sa zapne aj pri normálnej prevádzke, ak bola dosiahnutá výška minimálne 5000 metrov, a potom výška klesla pod 300 metrov. V tomto prípade na kmitočte, ktorý bol nastavený príkazom RFRQ, vždy začne vysielať aj CW aj RTTY texty v nekódovanej podobe, aby uľahčil vyhľadávanie. CW prevádzkou vysiela 10 miestný lokator, čo má niekoľkometrovú presnosť, preto v najhoršom prípade vystačíme aj s jedným prijímačom. Pri vypnutom GPS môžeme pohodlne v izbe, mimo dosahu GPS satelitov testovať správnosť nastavených parametrov.
Na základe uvedených úprav teraz DISP a HELP vyzerá nasledovne:
cmd>disp
MYCall OM3BC-11
POWER OUT: 10 mW
TCXO FREQUENCY: 19200000 Hz
RTTY & CW FREQUENCY: 144600000 Hz
APRS FREQUENCY: 144800000 Hz
RTTY: ON
DEVIATION: 850 Hz
SPEED: 100 Bd
DATA BITS: 7
STOP BITS: 2
BATVoltage: ON
SUPplyVoltage: OFF
TEMPerature: ON
INternalTEMPerature: OFF
EXternalTEMPerature: OFF
CWID: ON
CWSP: 20 WPM
CWLOC: OFF
CWBAT: OFF
CWTEMP: OFF
LOCATOR: OFF
LOC10: OFF
APRS: ON
UNProto BCPL70 V WIDE1-1 V WIDE2-1
TXDelay: 26
TXTail: 2
SYMBOL: /O
TRace: OFF
TAIL: Every 2
TTEXT: BCTRACK v.\Z - Ubat= \uV, T1= \TC
HOLDOFF: 3
ECHO: ON
SOLAR: OFF
GPS: OFF
PRESSURE: OFF
SLEEP: ON
SERGPS: 9600 Bd
Telemetry: ON
Telemetry data: raw
Ch1: Int.Temp, Ch2: RC.Temp, Ch3: Bat.Volt, Ch4: Sys.Volt, Ch5: Sattelites
OK
cmd>help
Commands (with example):
DISP - Display all setings
MYCall - (mycall OM3BC-11)
TRace - (xmit/off) for debugging only
TXDelay - txdelay n 0<n<100 (n x 10 ms)
TXTail - TX tail time (n x 10 ms)
UNProto - (unproto aprs v wide1-1) - 3 digis max
SYMBOL - 2 APRS symbols - default is BALLOON (/O)
FRQ - frequency for APRS in Hz
RFRQ - frequency for RTTY & CW in Hz
RTTY - ON or OFF
APRS - ON or OFF
DEV - deviation in Hz
BAUD - baudrate for RTTY transmitting
DBITS - number of databits
SBITS - number of stopbits 1.5 = 15
BATV - send batery voltage (RTTY) - YES or NO
SUPV - send supply voltage (RTTY) - YES or NO
TEMP - send inbox temperature (RTTY) - YES or NO
INTEMP - send radiochip temperature (RTTY) - YES or NO
EXTEMP - send external temperature (RTTY) - YES or NO
POUT - output power in mW
REF - XO or TCXO frequency in Hz (min. 10000000, max. 32000000
PRESSure - ON = BMP180 present, OFF = not present
HOLDoff - hold off time in minutes
CWID - send CW identifier ON or OFF
CWBAT - send batery voltage (CW) - YES or NO
CWTEMP - send temperature (CW) - YES or NO
CWSP - speed of CW identifier in WPM
CWL - send QRA loc. and altitude in CW - YES or NO
LOCATOR - send QRA locator - YES or NO
LOC10 - send 10 char. of QRA loc. ON = 10, OFF = 6 charakters
SOLARcell - mounted - ON or not mounted - OFF
USOL - send solar voltage - YES or NO
ISOL - send solar current YES or NO
ECHO - ON or OFF
SLEEP - switch the GPS receiver - ON or OFF
SERGPS - baudrate of GPS receiver (4800 or 9600 or 19200)
CALIBRATE - calibrate 1200Hz
DATA - identification of radio chip
GPS - ON - for normal mode, OFF - for testing without GPS receiver
VER - software version
EXIT - end of command interpreter
TAIL (tail text every n)-(on,off,n)-n=0 is off and 1<n<9 every n-th message
TTEXT - tail text - 100 chars max
Tail text commands:
\U - send batery voltage
\V - send system voltage
\S - send solar voltage
\I - send solar current
\T - send internal temperature
\X - send external temperature
\W - send radiochip temperature
\P - send pressure
\F - send temperature from pressure sensor
\B - send number of received satellites
\Z - software version
TELemetry - ON or OFF
RDATA - set raw telemetric data (0-999)
Avaliable values for telemetry:
1 - onboard temperature
2 - external temperature
3 - radiochip temperature
4 - batery voltage
5 - system voltage
6 - solarcell voltage
7 - charging current
8 - air pressure
9 - heard sattelites
0 - channel not used
OK
cmd>
Staré príkazy odpovedajú už horeuvedeným.
Nový firmware.