hamradioshop.ro
Articole > Echipamente si constructii radio Litere mici Litere medii Litere mari     Comentati acest articol    Tipariti

Electronica balonului romanesc ICT3

Eduard Voiculescu YO3ICT

La cererea unor colegi din YO, articolul prezinta schema electrica si realizarea modulului electronic de la bordul balonului ICT3, care a fost lansat pe 25 iulie 2019 din Bucuresti KN34AK. Pe data de 15 august 2019 a trecut din nou prin meridianul de start, 26 grade est, devenind primul balon romanesc care reuseste circumnavigarea globului.

Modulul electronic transmite informatii de localizare, precum si telemetrie, in WSPR si JT9 in banda de 14MHz. Deoarece la board avem un receptor GPS, avem si informatii de timp foarte precise, astfel incat transmisia are la baza un ciclu de 6 minute, care debuteaza la minutele 2, 12, 22, 32, 42, si 52 ale fiecarei ore. S-ar putea adapta si pentru CW, JT65 sau chiar FT8.

Minutul 2 - 20m JT9 - Indicativ + locator 6 caractere
Minutul 3 - 20m JT9 - Caracterele 7+8 ale locatorului extins + Altitudine + Viteza (km/h)
Minutul 4 - 20m WSPR - Mesaj WSPR standard
Minutul 6 - 20m WSPR - Telemetrie speciala WSPR

Minutul 12 - 20m WSPR - Mesaj WSPR standard
Minutul 14 - 20m WSPR - Telemetrie speciala WSPR
Minutul 16 - 20m WSPR - Mesaj WSPR standard

Minutul 22 - 20m WSPR - Mesaj WSPR standard
Minutul 24 - 20m WSPR - Telemetrie speciala WSPR
Minutul 26 - 20m WSPR - Mesaj WSPR standard

Minutul 32 - 20m JT9 - Indicativ + locator 6 caractere
Minutul 33 - 20m JT9 - Caracterele 7+8 ale locatorului extins + Altitudine + Viteza (km/h)
Minutul 34 - 20m WSPR - Mesaj WSPR standard
Minutul 36 - 20m WSPR - Telemetrie speciala WSPR

Minutul 42 - 20m WSPR - Mesaj WSPR standard
Minutul 44 - 20m WSPR - Telemetrie speciala WSPR
Minutul 46 - 20m WSPR - Mesaj WSPR standard

Minutul 52 - 20m WSPR - Mesaj WSPR standard
Minutul 54 - 20m WSPR - Telemetrie speciala WSPR
Minutul 56 - 20m WSPR - Mesaj WSPR standard

Mesajele WSPR standard sunt de forma YO3ICT KN34 10 iar cele de telemetrie arata de forma QF5NTM KB65 1. Indicativul de telemetrie se modifica la fiecare transmisie, cu mentiunea ca primul si al treilea caracter sunt tot timpul Q, respectiv 5.

Pentru cei interesati, o descriere mai detaliata a protocolului de telemetrie se gaseste la adresa http://www.qrp-labs.com/ultimate3/ve3kcl-balloons/ve3kcl-s4.html#protocol

Blocurile functionale ale modulului sunt prezentate in urmatoarea schema bloc:

Sursa de alimentare consta in 6 celule solare conectate in serie, de dimensiuni 39*19mm. La un consum de 100mA, tensiunea este in jur de 3.6V.

Nu exista regulatoare liniare sau in comutatie dupa cele 6 celule, asa ca electronica se alimenteaza direct. Am incercat multiple configuratii cu mici surse ridicatoare (in comutatie), dar fara success prea mare din cauza caracteristicii V-I a celulei solare.

Microcontrollerul folosit este binecunoscutul ATMEGA328P, in varianta TQFP32, configurat pentru resonator extern de 4MHz si Brownout Detection la 1.8V.

Pinul de reset al microcontrollerului este comandat de un supervisor de reset MIC2775 de 2.5V. Acesta are rolul de a tine activa linia de reset atat timp cat tensiunea de alimentare este sub 2.5V pentru a asigura ca pornirea microcontrollerului se realizeaza fiabil si in conditii bine determinate la fiecare rasarit de soare.

Temperatura se citeste folosind dioda integrata in cip iar formula de conversie a fost calibrata manual intre -40 si 30 grade Celsius. O versiune mai avansata va utiliza un sensor de temperatura dedicat.

Tensiunea de alimentare se citeste folosind convertorul analog-numeric, deasemenea integrat in cip.

Emitatorul este defapt un simplu generator de ceas Si5351, cu o singura iesire activa, unde este conectata antena dipol pentru banda de 20m. Puterea de emisie este de aproximativ 10mW, nivelul fiind prea slab pentru a justifica instalarea unui filtru trece jos.

Avantajul major al lui Si5351 este faptul ca iesirile sunt deja adaptate pentru o impedanta caracteristica de aproximativ 50 ohmi.

Comunicatia cu microcontrollerul se realizeaza pe interfata I2C iar referinta lui Si5351 provine de la un oscillator termocompensat de 27Mhz produs de firma Taitien. Am fost foarte impresionat de stabilitatea acestuia la temperaturi negative.

Intreg ansamblul Si5351-TCXO se alimenteaza printr-un high-side switch MIC94092 comandat de asemenea de microcontroller. In acest fel, reducem dramatic consumul de energie in stand-by si ne asiguram ca fiecare runda de emisie porneste in conditii bine determinate.

Receptorul GPS folosit este Ublox M8C. Acesta comunica cu microcontrollerul pe UART iar softul a fost dezvoltat astfel incat la fiecare iesire din reset a microcontrollerului GPS-ul trece in modul de zbor iar daca nu exista locatie valida pentru mai mult de cateva minute, GPS-ul se reseteaza.

Cuvintele sunt de prisos in ceea ce priveste Ublox M8C. Aceste module sunt folosite de foarte mult timp de pasionatii zborurilor cu baloane si si-au dovedit fiabilitatea de foarte multe ori.

Antena este o sarma otelita (coarda de chitara) de 4.5cm lungime.

Schema electrica este prezentata in continuare:

Schema intr-o imagine cu rezolutie mare poate fi accesata la aceasta adresa.

Cablajele au fost realizate in China, la JLCPCB. Din cate stiu, au o promotie, oferind transport gratuit prin DHL la prima comanda. Dimensiunea cablajelor este 28x13mm, laminatul fiind de 0.6mm.

Absolut toate componentele sunt de tip SMD, pasivele fiind 0603 si 0402.

In continuare sunt cateva poze prin microscop de la asamblarea primului modul, pentru ICT1.

Precum si un modul asamblat in totalitate:

In incheiere, mai prezint doua fotografii realizate de prietenul meu Ben, PE2BZ. Pentru comparatie, bateria din fotografie este de tip AAA.

La final, doresc sa multumesc prietenilor Ben PE2BZ, Mike SA6BSS, Dave VE3KCL, Bob ZL1RS, Petronel YO8SEP, Costi YO7FWS, Marius YO3GEJ si altii, pentru sfaturile si suportul oferite de-a lungul dezvoltarii si concretizarii acestui proiect precum si celor din YO care au trimis raportari catre platforma WSPR.

De asemenea, multumesc si asociatiei Vanguard Technology pentru ajutorul oferit cu operatiunile de lansare ale balonului. Pagina lor este https://www.facebook.com/VGTorg/

Din pacate, interesul YO a fost unul foarte scazut, fapt ce mi se pare regretabil.

Eduard Voiculescu YO3ICT

Articol aparut la 17-8-2019

3081

Inapoi la inceputul articolului

Comentarii (7)  

  • Postat de Constantin - YO7FWS (yo7fws) la 2019-08-18 04:39:03 (ora Romaniei)
  • Bravo Edy, excelenta descriere a modulului in articol. De foarte mult timp eram curios cum este proiectata arhitectura balizei, dar n-am indraznit niciodata sa te intreb. O parte din etaje le-am anticipat si eu, dar la celelalte nici macar nu m-am gindit. Ma refer la blocarea microcontrolerului in lipsa nivelului de tensiune corespunzatoare alimentarii si deconectarea acesteia in intrvalul minutelor x6...x2. Un alt aspect destul de interesant il reprezinta miniaturizarea excesiva la nivel de amator si lupta cu gramele in plus, hi! O singura intrebare am: cum ai protejat cablajul impotriva umiditatii si intemperiilor de la mare altitudine?
    Succes pe mai departe in proiectele tale si zbor lin peste mari si tari! 73, Costi YO7FWS

  • Postat de Eduard Voiculescu - YO3ICT (yo3ict) la 2019-08-18 07:48:52 (ora Romaniei)
  • Costi, s-a folosit lac special pentru cablaj precum si banda kapton. Nu sunt intemperii atat de sus, altfel balonul s-ar incarca cu apa/gheata si nu ar mai pluti. Protectia placii este mai mult de ordin termic, dat fiind ca acolo sus temperatura pe timpul zilei este de aproximativ -60 Celsius.

  • Postat de Morel - 4X1AD (4x1ad) la 2019-08-18 15:03:27 (ora Romaniei)
  • Proiect interesant care in ochii mei cel putin, subliniaza din nou valoarea modurilor digitale moderne destinate semnalelor slabe. Aceasta in special in lumina unei propagari foarte problematice si in paralel cu cresterea neincetata a zgomotelor radioelectrice de diverse proveniente.
    Felicitari pentru prima traversare completa, eforturile si timpul investite in documentarea multidisciplinara si realizarea practica s-au dovededit fructuoase.
    Nu te preocupa de (aparent) putinii interesati, este luna de concedii, unii intr-adevar nu sunt interesati (legitim totusi), altii nu poseda suficient background tehnic ca sa inteleaga detaliile tehnice dar exista si acel public tacut care citeste, noteaza dar nu reactioneaza la scena deschisa.
    Succes pentru proiectele viitoare.
    73 de Morel 4X1AD ex.YO4BE
      Comentariu modificat de autor.

  • Postat de Morel - 4X1AD (4x1ad) la 2019-08-18 15:16:28 (ora Romaniei)
  • Acum cativa ani a mai fost un proiect cu balon, care a primit suport uman si tehnic de la SRR. Actiunea a fost destul de bine mediatizata, cred ca a adus un serviciu comunitatii radioamatorilor YO insa eu unul nu am mai auzit de vreo continuare a proiectelor sau vreo implementare de eventuale concluzii trase din activitatea de atunci.

    73 de Morel, 4X1AD ex.YO4BE

  • Postat de Cristi - YO3FFF (yo3fff) la 2019-08-18 19:40:36 (ora Romaniei)
  • Felicitari Edy pentru experiment! Poate ca n-ar fi rau sa mediatizezi evenimentul. In afara de Dumitru Prunaru si cursele aeriene TAROM, nu stiu ca "ceva romanesc" sa fi facut inconjurul pamantului prin aer! Oricum nu ceva facut in totalitate de un roman...
    Fara suparare, sunt interesat de legalitatea acestor actiuni. Am incercat sa intreb pe Leo Bodnar (cel care a lansat cu succes pentru prima data asemena baloane) insa nu am primit niciun raspuns.
    Deci, daca stii, este legala astfel de lansare sau trebuie sa ceri aprobari pe undeva?
    Din cate stiu, spatiul aerian national tine pana la 100km altitudine dupa care face fiecare ce vrea insa aici vorbim doar de 10-15km.
    Multumesc pentru lamuriri.

    73 de YO3FFF
    Cristi

  • Postat de Oproescu Gheorghe - Tavi - YO4BKM (yo4bkm) la 2019-08-20 14:36:47 (ora Romaniei)
  • Felicitari!
    Un material de exceptie, prin interesul suscitat pe forum, prin continutul articolului cat si prin comentarii. Sa speram ca va mobiliza pe mai multi, chiar daca si o intrebare perfect legitima a lui YO3FFF - pentru a lamuri si pe alti amatori de astfel de incercari - se apreciaza, cu rautate cred eu, prin dilsike.
    Pe de alta parte, ii dau dreptate lui Morel - 4X1AD - in ce priveste putinul interes manifestat prin comentariile de fata. Poate ca unii nu vor sa se exprime, se simt coplesiti - sau depasiti inca - de complexitatea problemei. Dar si pentru ca multi considera ca modurile digitale nu ar apartine radioamatorismului, nu este o impresie de-a mea, am primit anul trecut o "sapuneala" strasnica in club si in acordul unanim al celor destul de multi prezenti cand am adus vorba de astfel de tehnici.
    Dar este si un lucru bun: un astfel de subiect va starni sigur interesul pentru a nu ramane singurul experiment reusit. Daca cineva a aratat ca se poate, vor putea si altii. Asa cum a fost cucerit si Everest-ul.
    GL & 73!

  • Postat de Adrian - YO3HJV (yo3hjv) la 2019-08-21 00:04:12 (ora Romaniei)
  • Felicitari pentru realizare! Cristi, se trimit niste "NOTAM" (Notification to AirMen) catre ROMATSA care apoi are grija sa le transmita controlorilor de trafic si care, la randul lor, informeaza pilotii ce traverseaza zona in care se afla obiectul zburator. Exista niste praguri de greutate in functie de care se cer detalii si/sau estimari de traseu. Morel, SRR a asistat lansarile efectuate de Revista "Stiinta si Tehnica" in Romania (2 lansari) si in Australia (o lansare pentru studiul eclipsei de Soare) pe partea radio.
    73 de Adrian Yo3HJV
      Comentariu modificat de autor.

    Scrieti un mic comentariu la acest articol!  

    Opinia dumneavoastra va aparea dupa postare sub articolul "Electronica balonului romanesc ICT3"
    Comentariul trebuie sa se refere la continutul articolului. Mesajele anonime, cele scrise sub falsa identitate, precum si cele care contin (fara a se limita la) atac la persoana, injurii, jigniri, expresii obscene vor fi sterse iar dupa caz se va ridica dreptul de a posta comentarii.
    Comentariu *
     
    Trebuie sa va autentificati pentru a putea adauga un comentariu.


    Opiniile exprimate în articole pe acest site aparţin autorilor şi nu reflectă neapărat punctul de vedere al redacţiei.

    Copyright © Radioamator.ro. Toate drepturile rezervate. All rights reserved
    Articole | Concursuri | Mica Publicitate | Forum YO | Pagini YO | Call Book | Diverse | Despre Radioamator.ro | Contact