Ракеталық телеметрия/позицияларды бақылаушы: 7 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:25

Бұл жоба 9 DOF сенсорлық модулінен SD картасына ұшу деректерін тіркеуге және бір уақытта оның GPS орналасуын ұялы желілер арқылы серверге жіберуге арналған. Бұл жүйе ракетаны табуға мүмкіндік береді, егер жүйенің қону аймағы LOS шегінен асса.

1 -қадам: бөлшектер тізімі

Телеметриялық жүйе:

1x ATmega328 микроконтроллері (Arduino UNO, Nano)

1x Micro SD Breakout -

1x Micro SD картасы - (өлшемі FAT 16/32 форматталған маңызды емес) - Amazon Link

1x Gy -86 IMU - Amazon сілтемесі

Позицияны бақылау:

1x ATmega328 микроконтроллері (Arduino UNO, Nano) (әр жүйеге өзінің микро қажет)

1x Sim800L GSM GPRS модулі - Amazon сілтемесі

1x SIM картасы (деректер жоспары болуы керек) - https://ting.com/ (тек сіз қолданғаныңыз үшін ақы төленеді)

1x NEO 6M GPS модулі - Amazon LInk

Жалпы бөліктер:

1х 3,7в липо батареясы

1х 3,7-5В күшейткіш түрлендіргіші (егер сіз компьютерді құрмасаңыз)

1x Raspberry pi немесе PHP серверін орналастыра алатын кез келген компьютер

-3D принтеріне қол жеткізу

PCB үшін BOM электрондық кестеде көрсетілген

-Гербертер github репода -https://github.com/karagenit/maps-gps

2 -қадам: 1 кіші жүйе: позицияны бақылау

Тексеру:

Қолыңызда жүйенің бөлшектері болған кезде (NEO-6M GPS, Sim800L), жүйелердің функционалдығын өз бетіңізше тексеруіңіз қажет, сондықтан жүйені біріктіру кезінде не істемейтінін анықтауға тырысатын бас ауруы болмайды.

GPS сынағы:

GPS қабылдағышты тексеру үшін Ublox (U-Center Software) ұсынған бағдарламалық жасақтаманы қолдануға болады.

немесе github репоға (GPS сынағы) байланысты сынақ нобайы

1. U-center бағдарламалық жасақтамасымен тестілеу үшін GPS қабылдағышты USB арқылы қосыңыз және U-орталығындағы ком-портты таңдаңыз, содан кейін жүйе сіздің орналасқан жеріңізді бақылауды автоматты түрде бастауы керек.

2. Микроконтроллермен тестілеу үшін GPS тестілеу нобайын IDE арқылы arduino-ға жүктеңіз. Содан кейін 5V мен GND қабылдағыштағы таңбаланған түйреуіштерді arduino -ға, ал GPS RX -ті цифрлық 3 -ке және TX -pin -ді arduino -дағы цифрлық 4 -ке қосыңыз. Соңында arduino IDE -дегі сериялық мониторды ашып, жіберу жылдамдығын 9600 -ге орнатыңыз және алынған координаттардың дұрыстығын тексеріңіз.

Ескертпе: NEO-6M модуліндегі спутниктік құлыптың визуалды идентификаторы-қосылымды көрсету үшін қызыл шам индикаторы бірнеше секунд сайын жыпылықтап тұрады.

SIM800L сынағы:

Ұялы модульді тексеру үшін сізге белсенді деректер жоспарында тіркелген SIM картасы болуы керек, мен Ting ұсынамын, себебі олар ай сайынғы деректер жоспарының орнына тек сіз пайдаланатын нәрсеге ақы алады.

Sim модулінің мақсаты - серверге GPS қабылдағышы алатын орынмен HTTP GET сұранысын жіберу.

1. Ұяшық модулін тексеру үшін симкартаны модульге ұшын қаратып салыңыз

2. Sim модулін GND мен 3.7-4.2v көзіне қосыңыз, 5v қолданбаңыз !!!! модуль 5 вольтінде жұмыс істей алмайды. Sim модулін RX -ті Analog 2 -ге және TX -ті Arduino -дағы 3 -ке жалғаңыз

3. Ұяшық модуліне пәрмендер жібере алу үшін github-дан сериялық өту схемасын жүктеңіз.

4. осы оқулықты орындаңыз немесе HTTP GET функциясын тексеру үшін AT Command Tester сынағын жүктеңіз

Іске асыру:

Екі жүйенің де дербес жұмыс істейтінін тексергеннен кейін, сіз толық эскизді микроконтроллерлік гитубқа жүктеуге көшуге болады. жүйенің деректерді серверге жіберетінін тексеру үшін сериялық мониторды 9600 baud ашуға болады.

*сервердің IP -порты мен портын өзгертуді ұмытпаңыз және ұялы байланыс провайдері үшін APN -ді табыңыз.

Серверді орнататын келесі қадамға өтіңіз

3 -қадам: Серверді орнату

Зымыранның орналасқан жерін көрсететін серверді орнату үшін мен хостин ретінде таңқурай pi қолдандым, бірақ сіз кез келген компьютерді қолдана аласыз.

RPI -де lightphp орнату бойынша осы оқулықты орындаңыз, содан кейін php файлдарын github -дан RPI/var/www/html қалтасына көшіріңіз. Тек пәрменді қолданыңыз

sudo service lighttpd күшпен қайта жүктеу

серверді қайта жүктеу үшін.

Деректерге қашықтан қол жеткізу үшін маршрутизатордағы сервермен байланысты порттарды қайта жіберуді ұмытпаңыз. Rpi -де ол 80 порт болуы керек, ал сыртқы порт еркін сан болуы мүмкін.

RPI үшін статикалық IP орнатқан дұрыс, сондықтан сіз жіберетін порттар әрқашан RPI мекенжайын көрсетеді.

4 -қадам: 2 кіші жүйе: Телеметриялық тіркеу

Телеметрия бағдарламасы позицияны бақылау жүйесінен бөлек микроконтроллерде жұмыс істейді. Бұл шешім ATmega328 жадының шектеулі болуына байланысты, екі бағдарламаның бір жүйеде жұмыс істеуіне жол бермеді. Техникалық сипаттамалары бар микроконтроллердің басқа таңдауы бұл мәселені шешіп, бір орталық процессорды пайдалануға мүмкіндік беруі мүмкін, бірақ мен қолда бар бөлшектерді қолдануды жөн көрдім.

Ерекшеліктер: Бұл бағдарлама мен интернеттен тапқан басқа мысалға негізделген.

• Бағдарлама салыстырмалы биіктікті (биіктік көрсеткіші іске қосылғанда нөлге тең), температураны, қысымды, X бағыттағы үдеуді (сенсордың физикалық бағдарына негізделген оқу үдеуінің бағытын өзгерту керек) және уақыт белгісін (миллиспен) оқиды.).
• Іске қосу тақтасында отырғанда және сақтау орнын ысырап ету кезінде деректерді тіркеуге жол бермеу үшін жүйе биіктіктің өзгеруін (бағдарламада конфигурацияланатын) анықтағаннан кейін ғана деректерді жаза бастайды және зымыран бастапқыға оралғанын анықтағаннан кейін деректерді жазуды тоқтатады. биіктікте немесе ұшудан 5 минут өткен соң.
• Жүйе қосылғанын және деректерді бір индикаторлы жарық диоды арқылы жазатынын көрсетеді.

Тексеру:

Жүйені тексеру үшін алдымен SD картасының үзілуін қосыңыз

Arduino SD картасы

4 түйреуіш ---------------- CS

Pin 11 -------------- DI

13 түйреуіш -------------- SCK

12 түйреуіш -------------- DO

Енді GY-86 жүйесін жүйеге I^2C арқылы қосыңыз

Arduino GY-86

A4 түйреуіші -------------- SDA

A5 түйрегіші -------------- SCL

2 түйреуіш ---------------- INTA

SD картасында datalog.txt деп аталатын негізгі каталогта файл жасаңыз, бұл жерде жүйе деректерді жазады.

Data_Logger.ino эскизін микроконтроллерге жүктемес бұрын ALT_THRESHOLD мәнін 0 -ге өзгертіңіз, осылайша жүйе тестілеу биіктігін елемейді. Жүктеуді аяқтағаннан кейін жүйенің шығуын қарау үшін сериялық мониторды 9600 baud ашыңыз. Жүйенің сенсорға қосыла алатынына және SD картасына деректер жазылатынына көз жеткізіңіз. Деректердің картада жазылғанын тексеру үшін жүйені ажыратып, SD картасын компьютерге салыңыз.

5 -қадам: жүйелік интеграция

Жүйенің әр бөлігі негізгі ПХД -да қолданылатын конфигурацияда жұмыс істейтінін тексергеннен кейін, оның барлығын біріктіріп, іске қосуға дайын болу керек! Мен PCB үшін схемалар мен гитубқа Gerbers және EAGLE файлдарын қостым. герберлерді өндіру үшін OSH park немесе JLC сияқты өндірушіге жүктеу қажет болады. Бұл тақталар екі қабаттан тұрады және шағын тақталар үшін 10x10x10 см өндірушілер санатына сәйкес келу үшін жеткілікті кішкентай.

Тақталарды өндірістен алғаннан кейін, кестеде табылған барлық компоненттерді және бөлшектер тізімін тақтаға дәнекерлеу уақыты келді.

Бағдарламалау:

Барлығы дәнекерленгеннен кейін сіз бағдарламаларды екі микроконтроллерге жүктеуіңіз керек. Тақтаның кеңістігін үнемдеу үшін менде USB функциясы жоқ, бірақ ICSP пен сериялық порттарды үзіп тастадым, осылайша сіз бағдарламаны жүктей аласыз және бақылай аласыз.

• Бағдарламаны жүктеу үшін Arduino тақтасын бағдарламашы ретінде пайдалану бойынша осы оқулықты орындаңыз. SimGpsTransmitter.ino -ны ICSP_GPS портына және Data_Logger.ino -ны ICSP_DL портына жүктеңіз (ПХД -дегі ICSP порты Arduino UNO стандартты тақталарында табылған схемамен бірдей).

• Барлық бағдарламалар жүктелгеннен кейін, құрылғыны батареяның кірісінен 3.7-4.2 В кернеуіне қосуға болады және жүйенің жұмыс істеп тұрғанын тексеру үшін 4 индикатор шамды қолдана аласыз.

  • Алғашқы екі 5V_Ok және VBATT_OK шамдары аккумулятор мен 5 вольтты рельстердің қосылғанын көрсетеді.
  • Үшінші DL_OK шамы 1 секунд сайын жыпылықтап, телеметриялық тіркеу белсенді екенін көрсетеді.
  • SIM_Transmit соңғы жарығы ұялы және GPS модульдері қосылып, деректер серверге жіберілгеннен кейін қосылады.

6 -қадам: қоршау

Мен осы жобаны жобалап отырған зымыранның ішкі диаметрі 29 мм, электрониканы қорғау үшін және қондырғының зымыранның цилиндрлік корпусына енуіне мүмкіндік беру үшін мен екі бөліктен тұратын қарапайым 3D баспа корпусын жасадым. индикатор шамдарының көру порттары. Басып шығаруға арналған STL файлдары және түпнұсқалық.ipt файлдары github репо ішінде. Мен мұны модельдемедім, себебі мен батареяны пайдаланатыныма сенімді емес едім, бірақ корпустың түбіне сәйкес келуі үшін 120 мАч батарея үшін қолмен ойық жасадым. Бұл аккумулятор ~ 200мА қуатты тұтыну кезінде жүйенің ~ 45мин максималды жұмыс уақытын береді деп есептеледі (бұл процессордың қолданылуы мен деректерді беру үшін қуаттың тартылуына байланысты, байланыс кезінде SIM800L 2А жоғары көтеріледі).

7 -қадам: Қорытынды

Бұл жоба Amazon -да табылған дискретті модульдерді қолданғанымды ескере отырып, екі бөлек жүйені өте қарапайым түрде іске асыру болды, өйткені жүйенің жалпы интеграциясы біршама нашар, өйткені жобаның жалпы өлшемі ол істегенге өте үлкен. Кейбір өндірушілердің ұсыныстарын қарастыра отырып, ұялы және GPS қосылатын SIP пайдалану пакеттің жалпы көлемін едәуір азайтады.

Мен ұшу тестілеуінен кейін бағдарламаға кейбір өзгерістер енгізуге тура келетініне сенімдімін және кез келген өзгерістермен Github репозиторийін жаңартып отыратыныма сенімдімін.

Сізге бұл жоба ұнады деп үміттенемін, барлық сұрақтар бойынша маған хабарласыңыз.