Arduino в космосе. Часть 3. Запускаем платы в стратосферу. С GPRS-шилдом, GPS-трекером и DS18b20

Опубликовано 6 апреля 2018, 17:54

Продолжение: youtube.com/watch?v=XO4KWPQMSd...

Испытания в сухом льду показали, что самый критичный для проекта модуль спутниковой навигации — отказал при охлаждении приёмника GPS до 40 градусов. В настоящем полёте мы ожидаем температуру как минимум на десять градусов ниже, а это значит, что электронику придётся теплоизолировать. Иначе, мы рискуем не найти зонд.

До запуска осталось меньше суток, поэтому мы отбросили варианты печати корпуса на 3D-принтере, резке на лазерном плотере или выпиливания кастомных деталей #структора. Возиться с углепластиком и алюминием времени уже не было, поэтому выбрали плиты из пенополистирола. Это почти невесомый теплоизолятор, достаточно прочный на сжатие и излом, легко поддающейся обработке и склеиванию. Для гондолы мы выбрали плиты толщиной 20 миллиметров более тонкие выглядели хлипко, а толстые — казались избыточными.

Начнём с раскроя пенополистирола под будущую гондолу. К ней есть два основных требования. В неё должны поместиться две Ардуино Мега 2560, каждая с двумя этажами шилдов, пучком Troyka-сенсоров и парой аккумуляторов 18650. Гондола должна получится максимально компактной. Это важно с точки зрения веса и теплоёмкости. Минимальная площадь, на которую влезут две Arduino Mega, квадрат со сторонами в 13 сантиметров. Не мудрствуя лукаво, сделаем гондолу кубической.

Нам важно, чтобы детали соприкасались гранями максимально плотно, поэтому соберём простой раскроечный станок: из деревяшек, саморезов и убитого паяльника. Мы разберём отслуживший своё Goot KS-30R и достанем из него пару метров нихромовой нити. Намотаем проволоку на саморезы и подведём ток. 5 вольт хватит не только на фигурную резку бумаги, но и подойдёт для пенополистирола.

Первый куб получился комом. Поэтому мы напилили деталей ещё под один корпус и немного изменили технологию. Сначала аккуратно склеили гондолу, дали ей просохнуть, удалили лишнюю пену и слегка поправили геометрию шлифовальным бруском. И лишь потом добавили силовой каркас.

GPRS-шилд отказался полноценно работать в одном проекте с GPS-модулем. Библиотеки этих устройств ссылались на низкоуровневую библиотеку для работы по com-порту UART Devices. При компиляции вылезала ошибка «множественное переопределение функций». Игорь воспользовался грязным хаком и вручную изменил имена функций во всех библиотеках, отложив правильное решение проблемы — переопределение пространства имен — до послезавтра.

Бортовой компьютер научился передавать GPS-координаты по SMS, но мы решили подстраховаться и переписали софт второго компьютера с помощью среды визуального программирования XOD. Для некоторых плат и модулей XOD использует код стандартных ардуиновских библиотек, но для GPRS-шилда библиотеки были написаны с нуля, поэтому конфликта как в Arduino IDE не возникло.

До запуска оставалось чуть меньше двенадцати часов, но мы всё успели. Конечно же был соблазн запустить метеозонд из соседнего двора, но с учётом плотного московского авиатрафика это могло спровоцировать катастрофу. Мы получили разрешение на запуск от одного из областных аэродромов и местного УВД. Поэтому нас ждали полторы сотни километров ночной трассы.

Для запуска Ардуинки мы используем метеозонд TOTEX 1200. При запуске диаметр оболочки сравним со средним человеческим ростом — 170 сантиметров, но поднимаясь, шар расширяется — на максимально высоте, в районе 25 километров шар увеличится до восьми с половиной метров. Наполним шар тремя кубометрами гелия, они дадут подъёмную силу в районе пяти килограмм. На зонде закрепили бортовой компьютер и три камеры GoPro. Две будут направлены на обычную Arduino Uno с воткнутым в тринадцатый пин сверхярким светодиодом. Третью камеру направим вниз.

За пятнадцать минут до запуска мы ещё раз перепрошили все три микроконтроллера и закрыли корпус. Две GPS антенны и герметичные датчики DS18b20 закрепили армированным скотчем на выносных кронштейнах. Десять минут спустя на телефон пришли SMS с текущими координатами, высотой и температурой внутри модуля. Значит всё работает штатно.

Первые минуты полёта прошли абсолютно нормально - с одной из GoPro шёл устойчивый видеосигнал, сам зонд был чётко виден в безоблачном небе. Настоящий триумф мы почувствовали через четыре минуты — когда пришла первая СМС-ка с летящего компьютера. Высота — около полутора километров, за бортом теплее чем на Земле, а внутри гондолы температура даже подросла почти на градус.

Радуясь запуску мы не заметили, что профессиональный GPS-трекер, который должен помочь найти зонд, если не сработает наше устройство, уверенно показывал 0 спутников. Мы запустили зонд не удостоверившись в корректной работе, чего греха таить основной системы поиска. И теперь надежда оставалась только на самодельный компьютер. Следующие десять минут тянулись целую вечность. Ни через 10 минут, ни через двадцать, ни через полчаса смски не приходили.

Мы же вынуждены были выдвигаться в предполагаемый район падения. Вслепую. С надеждой только на свой собственный бортовой компьютер на любительской Arduino Mega.