Stratosfera sharlari uchun elektron barometrik altimetr: 9 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:27

Bizning jamoamiz RandomRace.ru geliy sharlarini uchiradi. Kichik va katta, kamerali va ularsiz. Biz sarguzashtli musobaqalar uchun nazorat punktlarini tasodifan tashlab yuboradigan kichiklarni ishga tushiramiz, va atmosferaning yuqori qismidan ajoyib video va fotosuratlar yaratish uchun katta. Bu hali bo'sh joy emas, lekin 30 km balandlikda havo bosimi me'yorning taxminan 1% ni tashkil qiladi. Endi u atmosferaga o'xshamaydi, to'g'rimi? Mening jamoadagi mas'uliyatim elektronika va men shu vazifada amalga oshirilgan loyihalarimdan biri bilan bo'lishmoqchiman.

Balon balandligini qanday o'lchash mumkin? GPS bilan (ularning ko'pchiligi 18 km dan yuqori ishlamaydi) yoki barometrik altimetr bilan. Keling, uni mikrokontroller (MCU) kartasidan yasaymiz! Biz uning engil, arzon bo'lishini xohlaymiz (chunki ba'zida biz zondlarni yo'qotamiz) va qurilishi oson, ishlatish oson. Bundan tashqari, u juda past bosimni o'lchashi kerak. Qurilma ketma -ket kamida 5 soat ma'lumotlarni qayd qilishi kerak. Quvvat manbai sifatida har qanday eski mobil telefondan lityum batareyadan foydalanaylik. Talablarga asoslanib, men USB interfeysi, 128 Kb ichki xotirali n ARM mikrokontrolleriga asoslangan Maple Mini kartasini tanladim, bu MCU dasturiy ta'minoti uchun ham, yig'ilgan ma'lumotlar uchun ham etarli. Afsuski (yoki baxtlimi?), LeafLabs endi bu taxtalarni ishlab chiqarmaydi, lekin ularning klonlarini Xitoy onlayn -do'konlarida atigi bir necha dollarga topish mumkin. Shuningdek, bizga 0,01… 1,1 bar o'lchash qobiliyatiga ega bo'lgan MS5534 havo bosimi sensori sovg'a qilindi. Bu 30 km balandlikda ko'p yoki kamroq.

Qurilmani yasash juda oson, sizga faqat lehimlashning ba'zi vositalari va asboblari kerak bo'ladi (chindan ham mayda qismlarni lehimlashning hojati yo'q) va kompyuterning asosiy ko'nikmalari. Bu erda siz Eagle formatidagi PCB dizaynini va dasturiy ta'minotni o'z ichiga olgan github omborini topishingiz mumkin.

1 -qadam: kerakli qismlar

• Maple Mini MCU kartasining kloni
• 4*1 2,54 mm (0,1 dyuym) pinli qator (odatda MCU kartasi bilan birga yuboriladi)
• 1S LiPo batareyasi. Eski mobil telefonlarning batareyalari yoki harakat kameralari juda mos keladi.
• 1S LiPo zaryadlovchi paneli
• MS5534 barometrik sensori
• MS5534 kesish taxtasi
• 1N5819 Schottky diodi yoki shunga o'xshash
• JST RCY cho'chqachilari, 1*Ayol, 2*Erkak
• Bo'sh alyuminiy pivo qutisi
• termal qisish trubkasi D = 2, 5 mm (0,1 ") har qanday rangda
• termal qisish trubkasi D = 20 mm (0,8 "), shaffof

MS5534 o'rniga siz MS5540 -dan foydalanishingiz mumkin, lekin buning uchun yana bir taxta kerak. Siz buni o'zingiz qilishingiz mumkin, EagleCAD yoki KiKad yoki xohlagan narsangizdan foydalaning. Agar sizda etarli darajada lehimlash qobiliyati bo'lsa, sensorni to'g'ridan -to'g'ri simlar bilan lehimlashingiz mumkin.

Kerakli vositalar:

• Lehimlash uchun muntazam asboblar to'plami
• Qaychi va qatlamlar
• Ixtiyoriy ravishda lehim fanati. Agar sizda yo'q bo'lsa, siz uning o'rniga lehimli temir va sigaret chiroqni ishlatishingiz mumkin.
• ba'zi standart 1 pinli ayol-ayol simlari
• bir nechta qo'shimcha aloqa pinlari
• MCU miltillovchi qurilmasi sifatida ishlatiladigan STM32 demo taxtasi. Men NUCLEO-F303RE dan foydalandim, lekin har qanday STM32 Nucleo64 yoki Nucleo144 platalaridan ham foydalanish mumkin.

2 -qadam: Lehimlash sensori uzilish taxtasida

Birinchidan, biz sensorni sindirish taxtasiga lehimlashimiz kerak. Agar sizda bo'lsa, lehim pastasi va lehim fanining lehimlantiruvchi temiridan foydalaning. Agar yo'q bo'lsa, siz buni oddiy lehim bilan va lehim bilan qilishingiz mumkin. Ish tugagandan so'ng, har biri taxminan 4 sm bo'lgan to'rtta pin qatorini va ikkita simni kesib oling. Ularni ikkinchi rasmda ko'rsatilgandek lehimlang - pinlar + va - simlarga ulangan bo'lishi kerak, ularning orasidagi 4 tasi - pin qatoriga. Tugmalar kesishning pastki tomonida bo'lishi kerak.

3 -qadam: Qurilmaning qolgan qismini lehimlash

Sensor taxtasi va MCU bard biriktirilishi kerak va sensor MCU chipining ustiga qo'yilishi kerak

Ulanish sxemasi 1 -rasmda ko'rsatilgan. Va bu erda barcha ulanishlar ko'rsatilgan:

• "+" Ajratish pimi "Vcc" MCU karta piniga ulangan.
• "GND" ajratish pimi "GND" MCU karta piniga ulangan.
• "8", "9", "10", "11" ajratish pinlari bir xil raqamli MCU karta pinlariga ulangan.
• JST RCY Maleblack simlari MCU kartasining boshqa "GND" piniga ulangan
• JST RCY Erkak qizil sim diodli anodga ulangan
• Diodli katod MCU "Vin" piniga ulangan

JST pigtail -ni ulashdan oldin, qizil simga ingichka termal naychaning bir qismini qo'yishni unutmang.

Oxirgi narsa - diod termal shrink trubkasi bilan izolyatsiya qilinishi kerak. Uni dioddan tortib oling va lehim faningiz bilan qizdiring - tavsiya etilgan harorat taxminan 160C (320F). Agar sizda fanat bo'lmasa, sham yoki sigaret chiroqidan foydalaning, lekin bunga ehtiyot bo'ling.

4 -qadam: Batareya va zaryadlovchi

Keling, qurilma uchun quvvat manbai va zaryadlovchini ishlab chiqaramiz, ayol cho'chqachilik batareyaga lehimli bo'lishi kerak. Qizil sim "+" ga, qora "-" ga. Ulanishni bir tomchi termal elim, yopishqoq lenta yoki izolyatsion lenta bilan himoya qiling - sizning tanlovingiz bo'yicha.

Erkak cho'chqa go'shti zaryadlovchi qurilmasiga lehimli bo'lishi kerak - qizil sim "B+" ga, qora "B-" ga. Kengashni termal qisish trubkasi bilan mahkamlang, endi siz zaryadlovchini batareyaga, zaryadlovchini esa har qanday USB quvvat manbaiga yoki kompyuter portiga ulashingiz mumkin. Bortdagi qizil svetodiod zaryadlash davom etayotganini, yashil to'liq zaryadlanganligini ko'rsatadi. Zaryad olayotganda taxta qizib ketishi mumkin, lekin unchalik emas.

5 -qadam: qurilmaning yonishi

Qurilmani yondirish uchun siz ba'zi dasturlarni o'rnatishingiz kerak. Windows uchun st.com saytidan mahalliy ilovadan foydalanishingiz mumkin. Afsuski, bu erda ro'yxatdan o'tishingiz kerak.

Linux yoki Mac ostida (Windows ostida ham mumkin), siz OpenOCD -dan foydalanishingiz mumkin. Iltimos, ularning saytida o'rnatish va ishlatish bo'yicha ko'rsatmalarni toping.

Endi siz dasturiy ta'minotni yuklab olishingiz mumkin.

Qurilmani miltillashga tayyorlash uchun siz MCU kartasining 21 va 22 -kontaktlariga yana ikkita pinni vaqtincha lehimlashingiz kerak.

Qurilmani chirog'ga ulash uchun:

• Nucleo (oq) taxtaning CN2 ulagichidagi ikkala o'tish moslamasini oching. Bu taxtaga tashqi qurilmalarni yoqish imkonini beradi.
• MCU pin 21 ni Nucleo CN4 ulagichining 2 -piniga ulang
• qora batareya simini Nucleo CN4 ulagichining 3 -piniga ulang
• MCU pin 22 ni Nucleo CN4 ulagichining 4 -piniga ulang
• USB kabellari yordamida ikkala qurilmani va Nucleo kartasini kompyuterga ulang.

• dasturiy ta'minotni o'chiring (Windows)

  • STM32 ST-LINK yordam dasturini ishga tushiring
  • Fayl -> Faylni ochish … -> Yuklab olingan dasturiy ta'minotni tanlang
  • Maqsad -> Variantlar baytlari … ni tanlang, O'qishdan himoya: O'chirilgan. Ilovani bosing
  • Maqsad -> Dastur va Tasdiq -ni tanlang, Boshlash -ni bosing

• dasturiy ta'minotni yoqing (Linux va Mac)

  • OpenOCD -ni yuklab oling va o'rnating.
  • buyruqni bajaring

openocd -f interfeysi/stlink -v2-1.cfg -f target/stm32f1x.cfg -c "init; to'xtatishni tiklash; stm32f1x qulfini ochish 0; dastur baro_v4.hex; o'chirish"

Bo'ldi shu!

6 -qadam: Qurilmadan qanday foydalanish kerak

Agar hamma narsa to'g'ri bajarilgan bo'lsa, biz qurilmani ishga tushirishga tayyormiz. Altimetr uchta rejimga ega:

Ma'lumotlarni o'chirish

Qurilmani USB yoki qizil batareya ulagichi orqali quvvatlantiring. Tugmani bosing (USB ulagichidan eng uzoqda) va uni 2-3 soniya ushlab turing. Moviy LED juda tez miltillay boshlaydi va barcha ma'lumotlar o'chib ketguncha miltillashi kerak.

Jurnal ma'lumotlari

Qurilmani qizil ulagich bilan batareyaga ulang. Moviy LED bir necha soniya davomida tez -tez yonib -o'chib turadi va keyin bir soniyada miltillaydi. Har safar yonib -o'chib turganda, ichki qurilma xotirasiga ma'lumotlar namunasi yoziladi. Qurilma 9 soatgacha bo'lgan o'lchovlarni yozib olishi mumkin.

Ma'lumotlarni o'qish

Batareyani ajratib oling va qurilmani USB kabel orqali kompyuterga ulang. Bir necha soniya tez -tez miltillab turgandan so'ng, sekundiga ikki marta miltillashga aylanadi. Bu ma'lumotlarni o'qish rejimi. Qurilma BARO_ELMOT nomli flesh -disk sifatida tan olingan. Drayv yozilmaydi, siz undan ma'lumotlarni o'qishingiz mumkin. Fayl menejerida siz qurilmada ikkita faylni topishingiz mumkin - birinchisining nomi LEFT_123. MIN. Bu soxta fayl, u hech qanday ma'lumotni o'z ichiga olmaydi, lekin "123" ma'lumotni saqlash uchun hali 123 daqiqa joy borligini bildiradi. Boshqa fayl, BARO. TXT, haqiqiy yig'ilgan ma'lumotlarni o'z ichiga oladi, ya'ni tabdan ajratilgan matn - sarlavha va keyin ma'lumotlar satrlari. Bu formatni MS Excel -ga yoki boshqa elektron jadvallar ilovasiga, shu jumladan Google Sheets -ga osongina import qilish mumkin, har bir qatorda seriya raqami (S), namuna raqami (N) (= soniyalarda o'tgan vaqt), harorat (T) Selsiy, atmosfera bosimi (P) mbarlarda va qo'pol balandlik qiymati (A), dengiz sathidan metr balandlikda. Eslatma! "A" qiymatlari haqiqatan ham qo'pol, siz bosim ma'lumotlaridan balandlikni o'zingiz hisoblashingiz mumkin. Boshqa qadamlarni ko'ring.

7 -qadam: qurilmani sinovdan o'tkazish

1. Batareyani qurilmaga ulang. LED yonishni boshlashi kerak.
2. Foydalanuvchi tugmachasini bosib ushlab turing. 2-3 soniyadan so'ng LED tez yonadi. Tugmani qo'yib yuboring. Sovuq turing, batareyani ajratmang. Ma'lumotlar o'chirilmoqda.
3. Biroz vaqt o'tgach, LED sekundiga bir marta miltillay boshlaydi.
4. Qurilmani kamida 30 soniya ushlab turing.
5. Batareyani ajratib oling
6. USB kabeli orqali qurilmangizni kompyuterga ulang.
7. Qurilma faqat 3 Mb hajmli flesh -disk sifatida paydo bo'ladi. BARO. TXT faylini istalgan matn muharriri bilan oching.
8. T va P ustunlarida oqilona ma'lumotlar borligini tekshiring - odatda T uchun 20-30 ga yaqin, P uchun 1000 ga yaqin. Agar siz muzlatgichda yoki Everest tepasida bo'lsangiz, albatta, raqamlar keskin farq qiladi.

8 -qadam: quyosh nuri himoyachisi va naychani qisqartirish

Oldingi qadamdan so'ng, biz hamma narsa yaxshi ishlayotganiga aminmiz, endi miltillovchi pinlarni sotishimiz kerak, chunki ular endi bizga kerak emas. Sensor va MCU kartasini bog'laydigan pinlarning dumlarini aniq kesish yaxshiroqdir, aks holda ular qurilmaning tashqi plastik qopqog'ini teshib qo'yishi mumkin.

Loyihada ishlatiladigan sensor to'g'ridan -to'g'ri quyosh nuriga tushmasligi kerak. Biz alyuminiy pivo qutisidan himoya qalqoni qilamiz. Shubhasiz, agar siz ilgari shu darajaga ko'tarilgan bo'lsangiz, unda siz kambag'al qutilarning tarkibiga loyiqsiz. Taxminan 12*12 mm (0,5 "*0,5") alyuminiy bo'lagini qaychi bilan kesib oling. Keyin 7*12*2,5 mm (0,28 "*0,5"*0,1 ") kichik" tovoqlar "yasash uchun qisqichlar bilan qarama -qarshi ikki tomonini buking va egilgandan so'ng, bu egilgan tomondan 1,5 mm chiziqlar kesib oling. biroz pastroq, balandligi taxminan 1 mm.

Tovoqni sensorning tepasiga qo'ying. E'tibor bering - u hech qanday kontaktga tegmasligi kerak! Keyin laganda bilan jihozni termal qisish trubkasining bir qismiga (taxtadan bir oz uzunroq) joylashtiring va yaxshilab, lekin lehim fanati (yoki sigaret zajigalka) bilan yaxshilab qizdiring. Alyuminiy qopqoq sensorning kontaktlariga tegmasligini yana tekshiring.

9 -qadam: fan

Endi biz qurilmani ishga tushirishga tayyormiz. Havoning harorati va bosimini o'lchaydi. Va taxminan balandlikni taxmin qiladi. Afsuski, bosim balandlikka bog'liq, shuning uchun siz Vikipediyada o'qishingiz mumkin. Balon balandligini qanday aniqroq hisoblash mumkin? Usullardan biri - 1976 yilgi standart atmosfera kalkulyatoridan foydalanish. Qurilmangiz bir xil model ma'lumotlarini o'z ichiga oladi, lekin qurilma xotirasi cheklanganligi sababli unchalik aniq emas. Barometr ma'lumotlari va kalkulyatordan foydalanib, siz balandlikni maysazorga qaraganda yaxshiroq hisoblashingiz mumkin. Balon uchish joyingizdagi ob -havo sharoitini hisobga olgan holda (aniqki, bu xuddi shu balandlik o'lchagichining boshida yozilgan) va sizning uchish nuqtangiz balandligidan siz harorat o'zgarishi va havo bosimini to'g'irlashni topishingiz mumkin. Xuddi shu kalkulyator yordamida siz hamma narsani yaxshiroq hisoblashingiz mumkin. Jadvalda ishlash ko'nikmalariga ega bo'lgan holda, siz ma'lumotlar jadvalini ishga tushirishingiz mumkin.

Kosmik tanlovda yuguruvchi