Raketa telemetriyasi/pozitsiya kuzatuvchisi: 7 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:26

Ushbu loyiha 9 ta DOF sensori modulidan SD -kartaga parvoz ma'lumotlarini yozib olish va bir vaqtning o'zida GPS joylashuvini uyali tarmoqlar orqali serverga uzatish uchun mo'ljallangan. Bu tizim, agar tizimning qo'nish maydoni LOSdan tashqarida bo'lsa, raketani topishga imkon beradi.

1 -qadam: qismlar ro'yxati

Telemetriya tizimi:

1x ATmega328 mikrokontroller (Arduino UNO, Nano)

1x Micro SD uzilishi -

1x Micro SD karta - (hajmi FAT 16/32 formatlanganligi muhim emas) - Amazon Link

1x Gy -86 IMU - Amazon havolasi

Pozitsiyani kuzatish:

1x ATmega328 mikrokontroller (Arduino UNO, Nano) (har bir tizimga o'z mikroi kerak)

1x Sim800L GSM GPRS moduli - Amazon havolasi

1x SIM -karta (ma'lumotlar rejasi bo'lishi kerak) - https://ting.com/ (faqat siz ishlatganingiz uchun haq to'lanadi)

1x NEO 6M GPS moduli - Amazon LInk

Umumiy qismlar:

1x 3.7V lipo batareyasi

1x 3.7-5V kuchaytirgich (agar siz kompyuterni qurmasangiz)

1x Raspberry pi yoki PHP serveriga ega bo'lgan har qanday kompyuter

-3D printerga kirish

-Kompyuter uchun BOM elektron jadvalda keltirilgan

-Gerblar github repo -da -https://github.com/karagenit/maps-gps

2 -qadam: 1 -kichik tizim: pozitsiyalarni kuzatish

Sinov:

Qo'lingizda tizim qismlari (NEO-6M GPS, Sim800L) bo'lganida, siz tizimlarning funksionalligini mustaqil ravishda sinab ko'rishingiz kerak, shuning uchun siz tizimlarni birlashtirganda nima ishlamayotganini tushunishga harakat qiladigan bosh og'rig'iga duch kelmaysiz.

GPS sinovlari:

GPS qabul qilgichni sinab ko'rish uchun siz Ublox (U-Center Software) tomonidan taqdim etilgan dasturlardan foydalanishingiz mumkin.

yoki github repo bilan bog'langan test eskizi (GPS testi)

1. U-markazi dasturiy ta'minoti bilan sinab ko'rish uchun GPS-qabul qilgichni USB orqali ulang va U-markazidagi com portini tanlang, shundan so'ng tizim avtomatik ravishda sizning manzilingizni kuzatishni boshlashi kerak.

2. Mikro-nazoratchi yordamida test qilish uchun GPS-test eskizini IDE orqali arduino-ga yuklang. Keyin 5V va GND ni qabul qilgichdagi etiketli pimlarga arduino va GPS RX pinini raqamli 3 ga va TX pinini arduino raqamli 4 ga ulang. Nihoyat, arduino IDE -da ketma -ket monitorni oching va tezlikni 9600 ga qo'ying va qabul qilingan koordinatalarning to'g'riligini tekshiring.

Eslatma: NEO-6M modulidagi sun'iy yo'ldosh qulfining vizual identifikatori shundaki, ulanish uchun qizil chiroq bir necha soniyada yonib-o'chib turadi.

SIM800L sinovlari:

Uyali modulni sinab ko'rish uchun sizda faol ma'lumotlar rejasida ro'yxatdan o'tgan sim -karta bo'lishi kerak, men Tingni tavsiya qilaman, chunki ular har oylik ma'lumot rejasi o'rniga siz ishlatganingiz uchun haq oladi.

Sim modulining maqsadi - HTTP GET so'rovini serverga GPS qabul qiluvchisi qabul qilgan manzil bilan yuborish.

1. Hujayra modulini sinab ko'rish uchun simkartani uchi chetiga qaragan holda modulga joylashtiring

2. Sim-modulni GND va 3.7-4.2v manbaiga ulang, 5v ishlatmang !!!! modul 5v da ishlashga qodir emas. Sim modulini RX ni Arduino -dagi Analog 2 -ga va TX -ni Analog 3 -ga ulang

3. Hujayra moduliga buyruqlar yuborish uchun ketma-ket o'tish chizmasini github-dan yuklang.

4. ushbu qo'llanmani bajaring yoki HTTP GET funksiyasini sinab ko'rish uchun AT Buyruq Tester sinovini yuklab oling

Amalga oshirish:

Ikkala tizim ham mustaqil ishlashini tasdiqlaganingizdan so'ng, siz to'liq eskizni mikrokontroller github -ga yuklashga o'tishingiz mumkin. Tizim veb -serverga ma'lumot yuborayotganligini tekshirish uchun ketma -ket monitorni 9600 bodda ochishingiz mumkin.

*serverning IP va portini o'zingiznikiga o'zgartirishni unutmang va siz foydalanayotgan uyali aloqa provayderining APN -ni topganingizga ishonch hosil qiling.

Serverni o'rnatgan keyingi bosqichga o'ting

3 -qadam: Serverni sozlash

Raketaning joylashishini ko'rsatadigan serverni o'rnatish uchun men malina pi -ni xost sifatida ishlatardim, lekin siz har qanday kompyuterdan foydalanishingiz mumkin.

Lightphp -ni RPI -ni sozlash bo'yicha ushbu qo'llanmani bajaring va keyin php -fayllarini github -dan RPI -ning/var/www/html papkasiga nusxalash. Faqat buyruqdan foydalaning

sudo service lighttpd qayta yuklash

serverni qayta yuklash uchun.

Ma'lumotlarga masofadan kirish uchun yo'riqnoma serveriga ulangan portlarni yo'naltirishga ishonch hosil qiling. Rpi -da u 80 -port bo'lishi kerak va tashqi port ixtiyoriy raqam bo'lishi mumkin.

RPI uchun statik ipni o'rnatish yaxshi bo'ladi, shuning uchun siz yuboradigan portlar har doim RPI manziliga ishora qiladi.

4 -qadam: 2 -kichik tizim: Telemetriya jurnali

Telemetriya dasturi pozitsiyalarni kuzatish tizimidan alohida mikrokontrollerda ishlaydi. Bu qaror ATmega328 xotira cheklovlari tufayli ikkala dasturning ham bitta tizimda ishlashiga to'sqinlik qilgani uchun qabul qilingan. Kengaytirilgan spetsifikatsiyalarga ega mikrokontrollerning boshqa tanlovi bu muammoni hal qilishi va bitta markaziy protsessordan foydalanishga ruxsat berishi mumkin edi, lekin men foydalanish qulayligi uchun qo'limdagi qismlardan foydalanmoqchi edim.

Xususiyatlari: Bu dastur men bu erda onlayn topgan boshqa misolga asoslangan.

• Dastur nisbiy balandlikni (ishga tushganda balandlik ko'rsatkichi nolga teng), haroratni, bosimni, X yo'nalishidagi tezlanishni (sensorning jismoniy yo'nalishiga qarab o'qish tezligini o'zgartirish kerak bo'ladi) va vaqt tamg'asini (millisda) o'qiydi.).
• Ma'lumotni ishga tushirish panelida o'tirish va saqlash joyini isrof qilishdan saqlanish uchun, tizim faqat balandlik o'zgarishini aniqlagandan so'ng (dasturda sozlanishi mumkin) ma'lumotlarni yozishni boshlaydi va raketa asl holatiga qaytganini aniqlagandan so'ng, ma'lumotlarni yozishni to'xtatadi. balandlikda yoki 5 daqiqalik parvozdan keyin.
• Tizim yoqilganligini va ma'lumotlarni bitta ko'rsatkichli LED orqali yozilishini ko'rsatadi.

Sinov:

Tizimni sinab ko'rish uchun avval SD -kartaning uzilishini ulang

Arduino SD karta

4-pin ---------------- CS

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

13-pin -------------- SCK

12-pin -------------- DO

Endi GY-86 ni tizimga I^2C orqali ulang

Arduino GY-86

Pin A4 -------------- SDA

A5 pin -------------- SCL

2-pin ---------------- INTA

SD -kartada datalog.txt nomli asosiy katalogda fayl yarating, bu erda tizim ma'lumotlarni yozadi.

Data_Logger.ino eskizini mikrokontrollerga yuklashdan oldin ALT_THRESHOLD qiymatini 0 ga o'zgartiring, shunda tizim sinov uchun balandlikni e'tiborsiz qoldiradi. Yuklab olgandan so'ng, tizim chiqishini ko'rish uchun ketma -ket monitorni 9600 bodda oching. Tizim sensorga ulanishi va ma'lumotlar SD -kartaga yozilganligiga ishonch hosil qiling. Ma'lumotlar kartada yozilganligini tekshirish uchun tizimni ajratib oling va SD -kartani kompyuteringizga joylashtiring.

5 -qadam: tizim integratsiyasi

Tizimning har bir qismi asosiy PCBda ishlatilgan konfiguratsiyada ishlashini tekshirgandan so'ng, hammasini yig'ish va ishga tushirishga tayyorgarlik ko'rish vaqti keldi! Men gitubga PCB va sxemasi uchun Gerbers va EAGLE fayllarini qo'shdim. ularni ishlab chiqarish uchun siz gerberlarni OSH park yoki JLC kabi ishlab chiqaruvchiga yuklashingiz kerak bo'ladi. Bu taxtalar ikki qatlamli bo'lib, arzon taxtalar uchun 10x10 sm o'lchamdagi ko'pchilik ishlab chiqaruvchilar toifasiga mos keladigan darajada kichikdir.

Agar siz taxtalarni ishlab chiqarishdan qaytarib olsangiz, elektron jadvalda topilgan barcha komponentlarni va qismlar ro'yxatini lehimlash vaqti keldi.

Dasturlash:

Hamma narsa lehimlangandan so'ng, siz dasturlarni ikkita mikrokontrollerga yuklashingiz kerak bo'ladi. Kengash joyini tejash uchun men USB -ni ishlatmaganman, lekin ICSP va ketma -ket portlarni buzib tashladim, shuning uchun siz dasturni yuklashingiz va kuzatishingiz mumkin.

• Dasturni yuklash uchun Arduino kartasini dasturchi sifatida ishlatish bo'yicha qo'llanmani bajaring. SimGpsTransmitter.ino -ni ICSP_GPS portiga va Data_Logger.ino -ni ICSP_DL portiga yuklang (PCB -dagi ICSP porti standart Arduino UNO platalarida bo'lgani kabi).

• Barcha dasturlar yuklangandan so'ng, siz qurilmani 3.7-4.2V kuchlanishli batareya quvvatidan quvvatlantirishingiz va tizim ishlayotganini tekshirish uchun 4 ko'rsatkichli chiroqdan foydalanishingiz mumkin.

  • Birinchi ikkita 5V_Ok va VBATT_OK chiroqlari akkumulyator va 5v relslar ishlayotganligini ko'rsatadi.
  • Uchinchi nuri DL_OK har 1 soniyada miltillaydi, bu telemetriya jurnali faolligini ko'rsatadi.
  • SIM_Transmit oxirgi chirog'i uyali va GPS modullari ulangandan va ma'lumotlar serverga yuborilgandan so'ng yonadi.

6 -qadam: mahkamlash

Men loyihani loyihalashtirayotgan raketaning ichki diametri 29 mm, elektronikani himoya qilish va raketaning silindrsimon korpusiga mos kelishiga imkon berish uchun, men uch qismli, bosilgan, oddiy, ikki qismli, bir -biriga mahkamlangan quti yasadim. ko'rsatkich chiroqlari uchun portlarni ko'rish. Bosib chiqarish uchun STL fayllari va asl.ipt fayllari github repo -da. Men buni model qilmaganman, chunki o'sha paytda ishlatadigan batareyamga ishonchim komil emas edi, lekin men qo'lda korpusning pastki qismi bilan bir xilda o'tirish uchun 120 mA / soat akkumulyator uchun chuqurchani yaratdim. Bu batareya ~ 200mA quvvat sarfi bilan tizim uchun maksimal ~ 45 minut ish vaqtini berishi taxmin qilinmoqda (bu protsessor ishlatilishiga va ma'lumotlarni uzatish uchun quvvat sarfiga bog'liq, aloqa paytida SIM800L 2A dan yuqori portlashda ko'rsatilgan).

7 -qadam: Xulosa

Bu loyiha Amazonda topilgan diskret modullardan foydalanganligimni inobatga olgan holda, ikkita alohida tizimni juda sodda tarzda amalga oshirish edi, chunki loyihaning umumiy hajmi juda katta. Ba'zi ishlab chiqaruvchilarning takliflarini ko'rib chiqsak, uyali va GPS -ni o'z ichiga olgan SIP -dan foydalanish paketning umumiy hajmini ancha kamaytiradi.

Ishonchim komilki, parvoz sinovlaridan so'ng men dasturga ba'zi o'zgartirishlar kiritishim kerak va Github repo -ni har qanday o'zgartirishlar bilan yangilab turaman.

Umid qilamanki, sizga bu loyiha yoqdi, o'zingizni qiziqtirgan savollar haqida men bilan bog'laning.