Lötlabor Jena

Problem: APRS-Abdeckung ist schlechter als gedacht™, manuelle Verfolgung ist nicht praktikabel
Lösung: WSPR auf Kurzwelle (20m) verwenden

Konzept:

• Komponenten: GPS, Mikrocontroller, Sender für KW, Energieversorgung
• GPS und MSP430 sind erprobt von uTrak v1, Teile der Software können weiterverwendet werden
• Verzicht auf UKW-Sender
• Stromversorgung auf Leiterplatte integriert, keine Extra-Leiterplatten mehr
• Vorkehrungen für einfache Montage von Solarpanelen vorhanden
• Programmierbarkeit verbessert (Programmierpins besser zugreifbar)

Energieversorgungskonzept:

• Solar als Hauptenergieversorgung
• Ultracaps als Energiespeicher
  • sind auch bei Kälte top, wichtig bei größeren Höhen als bisher
  • wegen Geringer Temperatur jedoch Verzicht auf Nachtsendung. Speichern von Nachttelemetrie erstrebenswert, ausrechnen ob sich das machen lässt.
• 3,3V als einzige geregelte Spannungsebene
• mögliche Ultracaps: UltraCap von AVX, UltraCap von NessCap
• SPV1050 als Solar-Laderegler mit integriertem 3,3V-Buck-Boost-Regler Datenblatt

Sender Kurzwelle:

• Si5351 Datenblatt, Programmier-Application-Note
• Frequenzauflösung 1,4648 Hz für WSPR erreichbar
• Einziges TX-Band 20m
• Antenne: Halbwellendipol, 5m Schenkellänge - ein Schenkel zum Ballon, einer nach Unten
• Ausgangsfilter, Anpassung - wird der Prototyp zeigen

GPS:

• Versorgung komplett abschaltbar gestaltet (Backup-Pin bleibt bestromt) um Startup-Probleme zu verhindern

MCU:

• Möglichkeiten zum GPS- und Sender-Abschalten vorgesehen
• MSP430 bleibt im Konzept
• Software kann warten bis Spannung hoch genug ist (TBD) um GPS und Sender (abwechselnd) zu aktivieren
• eventuell GPS und Sender am gleichen I2C-Bus haben und kein UART mehr benutzen? Vorteile davon?
• TCXO mit an MCU-Clock-In routen, siehe DominoEX-Mod bei Github
• Energiemanagement könnte anstreben, die Nacht zu überleben, um das GPS am Laufen zu halten

• Grundlagen: https://de.wikipedia.org/wiki/Weak_Signal_Propagation_Reporter
• WSPR-Encoding: http://hojoham.blogspot.com.br/2016/03/wisp1-telemetry.html
• Flight IDs: http://hojoham.blogspot.com.br/2016/10/known-flight-ids.html
• WSPR-Spec: https://physics.princeton.edu/pulsar/k1jt/WSPR_2.0_User.pdf
• Locator-Berechnung: http://g7kse.co.uk/maidenhead-locators/

• Höhe im 1. WSPR-Paket hat nur Granularität von 1 km
• Locator im 1. WSPR-Paket hat nur 4 Stellen

Anforderungen an Telemetrie:

• zwei weitere Grid-Buchstaben sollten übertragen werden
• Höhe sollte wenn möglich auf 100m genau aufgelöst werden (10 Werte nötig)
• Temperatur sollte vllt 5°C-Schritte von -45 bis 10 Grad abdecken
• Solarspannung von 0 V bis 1 V in 0.1 V-Schritten
• Batteriespannung von 3.5 bis 5.0V in 0.1 V-Schritten

Kodierung:

• Solarspannung (10 Möglichkeiten)
• Batteriespannung (15 Möglichkeiten)
• Höhe (10 Schritte = 100m Auflösung)
• 1. Buchstabe Locator-Erweiterung (26 Möglichkeiten)
• 2. Buchstabe Locator-Erweiterung (26 Möglichkeiten)
• Temperatur (12 Schritte)
• 10*15*10*26*26*12 = 12168000 von 12484368 Möglichkeiten, passt

• Elektronik: 1.5 g (Extrapoliert von uTrak)
• Solarzellen: 2 g (2 Stück á 1 g)
• Ultracap: 3.5 g (Datenblattwert)
• Dipol: 3 g (pi * r^2 * l * rho, r = 0,01 cm, l = 1000 cm, rho = 8,96 g/cm^3)