projekte:utrak:utrakv2
Dies ist eine alte Version des Dokuments!
Inhaltsverzeichnis
uTrakHF - Ballon-Tracker für Kurzwelle
Die bisherigen Missionen haben die Verfolgung als Problem herausgestellt. APRS ist zwar in dicht besiedelten Regionen ausgebaut, überall anders jedoch kaum. Die manuelle Verfolgung mit RTTY etc. versagt dort ebenfalls.
Als Lösung kommt WSPR auf Kurzwelle in Frage. WSPR wird von vielen Funkamateuren automatisiert genutzt, um Ausbreitungsbedingungen zu analysieren, sodass ein großer Nutzerkreis mit Empfängern 24 Stunden zur Verfügung steht. Es wird also ein Tracker mit WSPR-Sender benötigt.
Elektronik
Konzept:
- Komponenten: GPS, Mikrocontroller, Sender für KW, Energieversorgung
- GPS und MSP430 sind erprobt von uTrak, Teile der Software können weiterverwendet
- Stromversorgung auf Leiterplatte integriert, keine Extra-Leiterplatten mehr dafür, vereinfacht die Integration
- Vorkehrungen für einfache Montage von Solarpanelen sind getroffen
Energieversorgungskonzept:
- Solar als Hauptenergieversorgung, decken tagsüber den Energiebedarf
- Ultracaps als Energiespeicher
- sind auch bei Kälte top, wichtig bei größeren Höhen
- wegen Geringer Kapazität wird jedoch auf Nachtsendungen verzichtet.
- Beispiele für mögliche Ultracaps: UltraCap von AVX, UltraCap von NessCap
- SPV1050 als Solar-Laderegler mit integriertem 3,3V-Spannungsregler (Datenblatt)
Kurzwellensender:
- Oft genutzt wird der Si5351 (Datenblatt, Programmier-Application-Note)
- Einziges TX-Band vorerst 20m
- Antenne: Halbwellendipol, 5m Schenkellänge - ein Schenkel nach oben zum Ballon, einer nach unten
- Ausgangsfilter notwendig, inklusive Anpassung an den Dipol
- Für mehr Ausgangsleistung werden zwei Ausgänge in entgegengesetzter Phasenlage genutzt und so auch direkt der Dipol symmetrisch gespeist.
- Sender und Oszillator sind über einen MOSFET abschaltbar, um Startup-Probleme zu verhindern
GPS:
- Versorgung komplett abschaltbar gestaltet um Startup-Probleme zu verhindern
- Backup-Pin (Stromaufnahme 15 Mikroampere) wird nicht abgeschaltet, um Satellitendaten zu speichern und schnelle Fixes zu ermöglichen
Mikrocontroller:
- MSP430 bleibt im Konzept
- Software kann warten bis Spannung hoch genug ist um dann GPS und Sender (abwechselnd) zu aktivieren
- Der Sender-TCXO ist mit an den MSP430 geführt, um kohärente Modulation erzeugen zu können
- Energiemanagement könnte anstreben, die Nacht zu überleben, um das GPS am Laufen zu halten, dazu extreme Verringerung der Stromaufnahme notwendig
Gewichtsbudget
- 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)
Infos
- WSPR-Encoding: http://hojoham.blogspot.com.br/2016/03/wisp1-telemetry.html
- Locator-Berechnung: http://g7kse.co.uk/maidenhead-locators/
WSPR-Encoding
Probleme:
- 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 in sekundärem WSPR-Paket:
- Kompatibel mit dem Telemetrieformat nach Michael Hojnowski
- Solarspannung (10 Möglichkeiten)
- Batteriespannung (15 Möglichkeiten)
- Höhe (10 Schritte = 100m Auflösung)
- 1. Buchstabe Locator-Erweiterung (24 Möglichkeiten)
- 2. Buchstabe Locator-Erweiterung (24 Möglichkeiten)
- Temperatur (12 Schritte)
- log2(10*15*10*24*24*12) = 23,3 von 23,57 bit verwendet
Alternative Idee:
- Primäres Paket kodiert Temperatur (19 Schritte)
- Sekundäres Paket kodiert Locator (2*24), Batterie (15), Solar(10) und Höhe(100m-Schritte bis 14 km = 140)
- Verwendung: 23,52 von 23,57 bit
- Damit ist das Problem der auf zwei Pakete verteilten Höhe aus dem Weg, häufige Temperaturwerte nicht nötig
projekte/utrak/utrakv2.1500320756.txt.gz · Zuletzt geändert: 2017/07/17 19:45 von thasti