Rev Author Line No. Line
2849 kaklik 1 \documentclass[12pt,a4paper,twoside]{article}
2 \usepackage[colorlinks=true]{hyperref}
3 \usepackage[utf8]{inputenc}
4 \usepackage[czech]{babel}
5 \usepackage{graphicx}
2852 pomiceva 6 \usepackage{fancyhdr}
7 \usepackage{fullpage}
8 \usepackage[top=5cm, bottom=10cm, left=2.5cm, right=2.5cm]{geometry}
9 \textwidth 16cm \textheight 20cm
10 \topmargin 0cm
2849 kaklik 11 \oddsidemargin 0cm
2852 pomiceva 12 \pagestyle{fancy}
13 \addtolength{\headsep}{30 pt}
14 \addtolength{\footskip}{50 pt}
15  
16 \fancyfoot{}
17 \fancyfoot{\hspace*{5cm}}
18 \fancyfoot[L]{\includegraphics[width=1.5cm, height=1.5cm]{img/datamatrix.png} \hspace{0.5cm} pomiceva kakonjak hanuson1 jichapav poskozby}
19 \fancyfoot[R] {\thepage}
20  
21  
2849 kaklik 22 \begin{document}
2852 pomiceva 23 \title{Technická zpráva - Automatický vypouštěč meteobalónů}
24 \author{Eva Pomíchalová\\ Jakub Kákona\\ Ondřej Hanus\\ Pavel Jícha\\ Zbyněk Poskočil}
2849 kaklik 25 \maketitle
26  
2852 pomiceva 27  
28 \thispagestyle{fancy}
29 \newpage
2849 kaklik 30 \begin{abstract}
2852 pomiceva 31 \input{abstrakt.txt}
32  
2849 kaklik 33 \end{abstract}
2852 pomiceva 34 \newpage
2849 kaklik 35  
36 %%\begin{figure} [htbp]
37 %%\begin{center}
38 %%\includegraphics [width=80mm] {SDRX01B_Top_Big.JPG}
39 %%\end{center}
40 %%\end{figure}
41  
42 \tableofcontents
43 \newpage
44  
2852 pomiceva 45 \section{Automatický vypouštěč meteobalónů}
2849 kaklik 46  
47 Celý systém by měl být robotizovaným doplňkem sítě
3004 kaklik 48 \href{http://wiki.mlab.cz/doku.php?id=cs:rmds}{radiových detektorů meteorů}, případně pak i
49 její vizuální varianty (video pozorování a bolidové kamery).
2849 kaklik 50  
51 Účel zařízení je zpřesnit odhad trajektorie temné dráhy meteoritu v
52 atmosféře zavedením korekcí na proudění vzduchových mas během letu. A
3004 kaklik 53 tím v důsledku zmenšit plochu dopadové elipsy meteoritu na zemský povrch.
2849 kaklik 54  
55 Údaje o proudech v atmosféře budou získány balónovou sondou vypuštěnou
56 bezprostředně po detekci průletu bolidu atmosférou. Místo vypuštění
57 balónové sondy by mělo být zvoleno automaticky na základě odhadu dráhy
58 meteoru a známých souřadnic balónových sil v síti.
59  
60 Důležitou součástí systému je plně robotizovaná vypouštěcí stanice
61 (balónové silo), která umožní vypuštění sondy ze známých souřadnic bez
62 zásahu lidské obsluhy. Vedlejším produktem takového vývoje bude zařízení
63 schopné v budoucnu automatizovat i vypouštění klasických
64 meteorologických
65 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/Radiosonde}{radiosond}.
66  
2852 pomiceva 67 \subsection{Pozemní vypouštěcí box}
2849 kaklik 68  
3004 kaklik 69 Pozemní stanici balónové sítě tvoří kompaktní krabice obsahující
70 techniku potřebnou k vypuštění balónové sondy. Zařízení je
2849 kaklik 71 konstruováno tak, aby bylo schopné vydržet řádově několik roků v
72 pohotovostním režimu, a čekat na příkaz k vypouštění sondy.
73  
3004 kaklik 74 \subsubsection{Technické parametry}
2849 kaklik 75  
3005 poskozby 76 Většina řídící elektroniky je složena z modulů
2849 kaklik 77 \href{http://www.mlab.cz/}{stavebnice MLAB}
78  
3004 kaklik 79 Komunikace s řídícím systémem sítě stanic je aktuálně řešena terminálem na RS232 tvořeného modulem \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/RS232SINGLE01A}{RS232SINGLE01A} respektive jeho USB variantou \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/USB232R01B}{USB232R01B}. Další možnosti připojení jsou následující:
2849 kaklik 80  
81 \begin{itemize}
3009 kaklik 82 \item Ethernet - modul \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/ETH01A}{ETH01A}
83 \item Konvertor z TTL na sběrnici CAN \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/TTLCAN01B}{TTLCAN01B}
84 \item Konvertor z TTL na sběrnici RS485. \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/TTLRS48501A}{TTLRS48501A}
85 \item GSM výhodné pro odlehlé oblasti a odesílání informací o poruchách.
86 \item USB - je přímo osazeno na použitém řídícím modulu a lze jej použít jako servisní terminál a k aktualizaci firmwaru pomocí bootloaderu.
2849 kaklik 87 \end{itemize}
88  
3004 kaklik 89 Jako hlavní řídící MCU této jednotky byl vybrán ARM STM32F103R8T v modulu
3009 kaklik 90 \href{/doku.php?id=cs:stm32f10xrxt}{STM32F10xRxT01A}. Firmware je pak dále popsán v kapitole \ref{Box_firmware}.
2849 kaklik 91  
92 \paragraph{Napájení systému}
93  
3004 kaklik 94 Ve vývojové fázi funkčního vzoru je napájení systému řešeno PC ATX zdrojem, ze kterého jsou využity +5 V a +12 V větve. Toto řešení se neukázalo jako příliš optimální vzhledem ke špatné spolehlivosti PC zdrojů při provozu s nízkou zátěží v dalším prototypu bude proto ATX zdroj pravděpodobně nahrazen jiným spínaným zdrojem určeným pro tento druh aplikace.
2849 kaklik 95  
3004 kaklik 96 \subsubsection{Diagnostika poruch}
97  
2849 kaklik 98 \begin{itemize}
99 \item
100 Kontrola úspěšného startu (měření vztlaku balónu)
101 \item
102 Měření teplot, tlaku plynové náplně, průtoku média do balónu.
103 \item
104 Vlhkost uvnitř krabice (průsak a ztráta vodotěsnosti proražením víka a
105 podobně)
106 \end{itemize}
107  
3004 kaklik 108 \subsubsection{Meteorologická data}
2849 kaklik 109  
3004 kaklik 110 Základní meteorologické veličiny nutné pro rozhodnutí o startu jsou snímány lokálně (teplota, tlak, relativní vlhkost, směr rychlost větru) jsou snímány meteostanicí \href{http://wiki.mlab.cz/doku.php?id=cs:aws}{AWS01B} a lokálně zaznamenáván společně s údaji z \href{/doku.php?id=cs:gps}{GPS01A} (pozice stanice a přesný čas) logu a reportu o průběhu startu.
111  
112  
113 \subsubsection{Mechanická konstrukce}
114  
115 Svařovaná plastová bedna s odstranitelným víkem. Dostatečně těsná, aby
2849 kaklik 116 nebyla zajímavá pro hlodavce a další havěť.
117 Konstrukce navržená tak, aby umožnila vypouštění i současných
118 profesionálních balónových sond.
119 Aktivace mechanických prvků přepálením vlákna
120 uzavření balónu zatavením hrdla
3004 kaklik 121  
122  
2849 kaklik 123 \subparagraph{Akční členy}
124  
3004 kaklik 125 Většina akčních členů je konstruována s důrazem na maximální
126 spolehlivost. Akční členy proto jsou pružiny s
2852 pomiceva 127 přepalovacími PE pojistkami (silonové vlákno, nebo stuha
3005 poskozby 128 přepalovaná výkonovým rezistorem) ke spínáni proudu do rezistorů
3004 kaklik 129 je využit modul \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/NFET4X01B}{NFET4X01B}
2849 kaklik 130  
3009 kaklik 131 Dále se nám podařilo sestrojit prototyp odpalování pružiny pro otevírání víka pozemní vypouštěcí stanice. Tento pokus nejlépe ilustruje toto
132  
133 \href{http://www.mlab.cz/redmine/attachments/download/3/video-2013-03-09-23-43-33.mp4}{video}.
134  
135 U tohoto prototypu bylo zjištěno, že doba přepalování je poměrně dlouhá, což není vhodné. Jedním ze záměrů zhotovitele bylo nezničit odpor, což pravděpodobně nebude možné, aby doba spouštění nebyla příliš dlouhá.
136 \begin{figure}[hbtp]
137 \centering
138 \includegraphics[width=10cm, height=8cm]{img/odpalovac2.jpg}
139 \caption{Odpalovač víka}
140 \label{fig:odpalovac}
141 \end{figure}
142  
143  
3004 kaklik 144 \section{Firmware pozemní stanice}
3009 kaklik 145 \label{Box_firmware}
2849 kaklik 146  
3002 kaklik 147 \subsection{Real-time operační systém}
3005 poskozby 148 Pro ovládání celého systému byl zvolen real-time operační systém (RTOS). Ten byl zvolen především pro zjednušení programování vypouštěče, konkrétně nastavování periférií procesoru a řízení vícevláknové aplikace na něm běžící.\\
149 Jako RTOS pro tuto aplikaci tak byl zvolen ChibiOS, který splňuje standardní požadavky na RTOS a také s ním máme zkušenosti s programováním jiných aplikací pod procesory ARM a ovládáním modulů \href{http://www.mlab.cz/}{stavebnice MLAB}.
3009 kaklik 150  
3002 kaklik 151 \subsection{Vysvětlení funkce firmwaru}
3009 kaklik 152  
3005 poskozby 153 Aplikace pro ovládání odpalování se dá rozdělit na čtyři funkční bloky, které jsou realizovány pomocí vláken. Funkční diagram je zobrazen na Obr. \ref{fig:Diag_firmware}. V následujících kapitolách bude podrobněji rozebrána funkce jednotlivých vláken aplikace.
3002 kaklik 154 \subsubsection{Blikání LED}
155 V tomto vlákně je realizované prosté blikání LED, které slouží pro signalizaci běhu programu. Mezi tím, kdy dioda svítí a nebo je vypnutá je vlákno uspáno. Tím je vyřešeno jak časování tak úspora prostředků procesoru.
156 \subsubsection{Vypouštění}
157 Toto vlákno se stará o kompletní sekvenci pro vypuštění balónu. Po spuštění a inicializaci proměnných spadne program do nekonečné smyčky ve které je následně uspán a čeká na probuzení. To nastane ve třech případech:\\
158 \begin{enumerate}
159 \item Příjem příkazu pro odpal
160 \item Příjem příkazu pro zrušení odpalu
161 \item Probuzení od časovače
162 \end{enumerate}
163 Ad. 1. Po příjmu příkazu, který zahajuje celou sekvenci odpalování se vypíše na terminál zpráva o zahájení vypouštění a sepne se pin, na kterém je připojen aktuátor, který otevírá víko krabice, ve které je balón uložen (v době vykonávání každého kroku je na terminál vypisována informace o tom, kolik procent z daného kroku je již vykonáno). Pomocí koncového spínače je snímána informace o tom, zda se střecha opravdu otevřela, pokud se tak nestalo, je celá sekvence ukončena. Pokud snímač indikuje otevření střechy, přistupuje se k dalším kroku.\\
164 Tím je otevření ventilu a tím pádem zahájení napouštění balónu. Tento krok není nijak v současné chvíli zpětnovazebně snímán - je dán pouze čas kdy je ventil otevřen. Do budoucna bychom rádi použili měření průtoku k získání informace, zda je balón opravdu napuštěn daným množstvím plynu.\\
3005 poskozby 165 Třetím krokem celé sekvence je přepálení plastové pojistky, která spouští tavící lis. Po pevně dané časové prodlevě, která by měla stačit pro přetavení, je pomocí koncového spínače zjištěno, zda se pojistka přetavila. Pokud ano, pokračuje se posledním krokem, pokud ne, dochází opět k přerušení odpalovací sekvence a návrat do výchozího stavu.\\
3002 kaklik 166 Posledním krokem je zatavení naplněného balónu. V tomto kroku je opět nadefinován čas, po který dochází k zatavování balónu pomocí odporového drátu. Po uplynutí nadefinované doby je balón zataven a na terminál je vypsána informace o ukončení vypouštění a všechny výstupy jsou v neaktivním stavu.\\
167 Ad. 2. V případě příjmu zprávy, která přikazuje ukončení procesu odpalování, se deaktivují výstupy aktivní během vypouštění a uživatel je informován o úspěšném přerušení celé sekvence.\\
168 Ad. 3. Pro přesné časování během celého procesu odpalování je využito funkce časovače. Ten se v každém kroku odpalování sepne na určitou dobu, která je celočíselným násobkem celkové doby, kterou se čeká v daném kroku. Tento postup byl zvolen z toho důvodu, aby mohla být průběžně aktualizována zpráva pro uživatele vyjadřující čas, který zbývá do ukončení daného úkolu.
3004 kaklik 169  
3002 kaklik 170 \subsubsection{Příjem příkazu od uživatele}
3004 kaklik 171  
3002 kaklik 172 Pro komunikaci s uživatelem je využito sériové linky. Ta se využívá jak pro informování uživatele o aktuálním stavu programu tak zároveň k příjmu příkazů od uživatele. Celý algoritmus příjmu příkazu spočívá ve vyčítání znaků zadaných uživatelem znak za znakem až do té chvíle, kdy je stisknut ENTER a nebo je překročena maximální délka příkazu. Poté se buď zadaný příkaz dekóduje a následně provede a nebo je vypsána informace, že příkaz nebyl rozeznán.
3004 kaklik 173  
3002 kaklik 174 \subsubsection{Příjem dat z GPS modulu}
3004 kaklik 175  
3002 kaklik 176 Posledním vláknem využívaném ve firmwaru vypouštěče je vlákno, které se stará o příjem a dekódování NMEA zprávy posílané po sériové lince z GPS modulu
3005 poskozby 177 \cite{GPS_ublox}. Každou vteřinu je vyčítána NMEA zpráva a z ní je vybrána GPRMC zpráva, ze které je následně získána informace o aktuálním čase, datu a poloze stanice. Tato informace slouží jednak pro přesné logování událostí a zároveň v budoucnu pro snadné lokalizování vypouštěcí stanice.\subsection{Uživatelské rozhraní terminálu}
178 Při spuštění terminálu se po resetu programu procesoru vypíše úvodní zpráva s nápovědou, na kterých výstupních pinech procesoru jsou připojeny jednotlivé akční členy. Poté program přechází do pohotovostního režimu a čeká na příkaz od uživatele. Tyto příkazy jsou:
3004 kaklik 179  
3002 kaklik 180 \begin{enumerate}
181 \item odpal
182 \item zrus (nebo písmeno "s")
183 \item help
184 \item check
185 \end{enumerate}
3004 kaklik 186  
3005 poskozby 187 Příkaz \textbf{odpal} spustí vypouštěcí sekvenci probuzením daného vlákna pro vypouštění. Příkaz \textbf{zrus} zastaví vypouštěcí sekvenci, pokud byla zahájena a informuje o tom výpisem o ukončení vypouštění. Zároveň jde vypouštění zrušit okamžitě stisknutím "s" bez nutnosti potvrzovat příkaz enterem. Příkaz \textbf{help} vypíše stejnou úvodní zprávu jako po resetu programu. Poslední příkaz \textbf{check}, lze použít pro kontrolu stavu vypouštěče před začátkem vypouštění. Po zadání tohoto příkazu jsou na terminál vypsány informace o aktuálních stavech použitých senzorů. Lze tak například zkontrolovat, že střecha není zajištěna, nebo že je lis již spuštěn.
2849 kaklik 188  
3002 kaklik 189 \begin{figure}[hbtp]
3006 kaklik 190 \begin{center}
3004 kaklik 191 \includegraphics[height=200mm]{./img/program_flow.png}
3002 kaklik 192 \caption{Funkční diagram firmwaru Automatického vypouštěče}
3005 poskozby 193 \label{fig:Diag_firmware}
3006 kaklik 194 \end{center}
3002 kaklik 195 \end{figure}
196  
197  
3008 kaklik 198 \begin{figure}
3006 kaklik 199 \begin{center}
200 \includegraphics[width=10cm] {./img/Schema_ARM.png}
2852 pomiceva 201 \caption{Blokové schéma pozemního vypouštěcího boxu}
202 \label{fig:blokpozem}
3008 kaklik 203 \end{center}
2852 pomiceva 204 \end{figure}
2849 kaklik 205  
206  
207 \subsection{Balónová sonda}
208  
209 Neletový prototyp sondy bude vyvinut za použití modulů stavebnice
210 \href{http://www.mlab.cz/Server/GenIndex/GenIndex.php?lang=cs\&path=/Modules}{MLAB}
211  
212 \href{/doku.php?id=cs:atmegatq32}{ATmegaTQ3201A},
213 \href{/doku.php?id=cs:sdcard}{SDcard01B},
214 \href{/doku.php?id=cs:gps}{GPS01A}
215  
216 \subsubsection{Technické parametry}
217  
218 GPS na sondě by měla být udržovaná ve stavu FIX, aby pak nedocházelo ke
219 zpoždění v důsledku čekání na fix.
220  
221 \paragraph{Komunikace (Telemetrické údaje)}
222  
223 \begin{itemize}
224 \item
225 Primárním cílem je měření rychlosti a směru větru ve známých bodech.
226 \item
227 GPS údaje 10Hz, textový výstup
228 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/NMEA\_0183}{NMEA}
229 \item
230 další veličiny jako teploty, tlaky atd. jsou volitelné.
231 \item
232 Radio maják a akustický maják?
233 \item
234 Radiový přenos telemetrie v pásmu 27-450 MHz: možnost bezlicenčních
235 pásem (SVN: VO-R-16, VO-R-10)
236 \item
237 Radiomoduly: \href{http://www.artbrno.cz}{http://www.artbrno.cz},
238 \href{http://www.anaren.com}{http://www.anaren.com}
239 \end{itemize}
240 GPS je potřeba vybrat tak, aby fungovala i ve větších výškách.
241 \textsuperscript{\href{\#fn\_\_3}{3)}}
242  
243 \paragraph{Napájení sondy během letu}
244  
245 \begin{itemize}
246 \item
247 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium\_battery}{Lithiový článek}
248 (negeneruje teplo, minimální provozní teplota je -60 C)
249 \item
250 Hořčíková baterie (generuje teplo pro temperování elektroniky)
251 \item
252 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/Silver-oxide\_battery}{Stříbro-oxidový
253 článek} Vydrží nižší provozní teploty a je ekologicky nezávadný.
254 \item
255 Ideální by bylo použití
256 \href{https://www.youtube.com/watch?feature=player\_embedded\&v=OtM6XJlynkk}{superkapacitorů}
257 \end{itemize}
258 Řešením problému s nízkou teplotou ve vyšších výškách by mohlo být
259 předehřátí sondy při startu.
260  
261 \hyperdef{}{konstrukce}{\paragraph{Konstrukce}\label{konstrukce}}
262  
263 \begin{itemize}
264 \item
265 Balón - \href{http://cs.wikipedia.org/wiki/Polyethylen}{PE} pytel
266 (kvůli životnosti v zabaleném stavu - guma s časem degraduje)
267 \textsuperscript{\href{\#fn\_\_4}{4)}}
268 \item
269 Možnost dálkového odpojení balónu od sondy (ukončení stoupání)
270 \item
271 Prototyp plněný \href{http://cs.wikipedia.org/wiki/Helium}{heliem},
272 i ekologičtější. A vodík navíc lze vyrábět chemicky přímo během
273 vypuštění sondy).
274 \item
275 Splnění požadavků na bezpečnost provozu (letovou, majetkovou a
276 personální)
277 \end{itemize}
278 \paragraph{Firmware}
279  
280 \begin{itemize}
281 \item
282 Záznam dat v gondole balónu mikroSD karta
283 \end{itemize}
284  
3008 kaklik 285 \begin{figure}
3006 kaklik 286 \begin{center}
287 \includegraphics[width=10cm]{img/Schema_ATmega.png}
2852 pomiceva 288 \caption{Blokové schéma balónové sondy}
289 \label{fig:blokpozem}
3008 kaklik 290 \end{center}
2852 pomiceva 291 \end{figure}
2849 kaklik 292  
293 \subsubsection{Legislativní požadavky}
294  
295 Pravidla pro lety volných balónů bez pilota jsou definovány v leteckých
296 předpisech L-2 Pravidla létaní, dodatek 5 a R.
297  
298 \paragraph{Kategorie balónu}
299  
300 Balón by měl spadat do kategorie B2, která je definována jako volný
3005 poskozby 301 balón s objemem menším než 3,25~$m^{3}$, přičemž žádný z rozměrů balónu
302 nepřekračuje 2~m. Rozměr 2~m je rozměr při jeho maximálním
2849 kaklik 303 naplnění/roztažení.
304  
3005 poskozby 305 \paragraph{Povolení vypuštění}
2849 kaklik 306  
307 Užitečné zatížení představují předměty a materiály, které by v případě
308 střetu s letadlem mohly způsobit poškození letadla (zejména prskavky,
309 svítící tyčinky, lámací světla, LED diody apod.) a jakékoliv zatížení o
310 hmotnosti přesahující 0,1 kg. Vzhledem k této definici bude nutné mít
311 pro provoz balónu povolení. Všechny informace ohledně letu (jako je
312 datum, čas, místo vypuštění, užitečné zatížení atp.) musí být zveřejněny
313 v Letecké informační příručce (AIP). Pro vypuštění ve zvláštních
314 případech, jako je mimořádné pozorování, je potřeba upozornit
315 prostřednictvím navigační výstrahy formou zprávy NOTAM, která se musí
316 podat minimálně 24 hodin před vzletem balónu.
317  
318 \paragraph{Materiály}
319  
320 Balón nesmí být plněn hořlavými a výbušnými plyny s výjimkou povolení
321 ÚCL. Omezení pro materiál antény ani baterií nejsou definovány. Materiál
322 balónu také není definován, ale při použití balónu o vysoké svítivosti
323 nebo zhotoveného z materiálů o velké světelné nebo radarové odrazivosti
3008 kaklik 324 musí být oznámeno vypuštění balónu nejbližšímu stanovišti letových provozních služeb.
2849 kaklik 325 Materiál (lano, provázek) spojující balón se sondou nesmí vydržet větší
3005 poskozby 326 sílu než 230~N.
2849 kaklik 327  
328 \hyperdef{}{dostup}{\paragraph{Dostup}\label{dostup}}
329  
330 Pro dostup nejsou omezení.
331  
332 \paragraph{Místo vypuštění}
333  
334 Omezení se týká všech Zakázaných, Nebezpečných a Omezených prostorů,
335 stejně jako dočasně aktivovaných prostorů v době jejich používaní, s
336 výjimkou kdy tak povolí ÚCL nebo kdy je prostor vyhrazen pro let
337 předmětného balónu. Provoz balónu blízko hranic a letišť je
338 problematický, nedoporučuje se.
339  
340 \paragraph{Řešení legislativních problémů}
341  
342 \begin{itemize}
343 \item
344 Navrhnout bezpečnou sondu, která splní požadavky ÚCL na bezpečnost
345 letu.
346 \item
347 Řídit stoupání a aktivně zabránit vzniku kolize. (Takový systém by
2852 pomiceva 348 mohl zároveň zjednodušit návrat sondy podobně jako
349 \href{http://www.youtube.com/watch?v=rpBnurznFio}{zde})
2849 kaklik 350 \item
351 Autodestrukce při hrozící srážce.
352 \end{itemize}
353 \subsection{Řídící systém sítě}
354  
355 \subsubsection{Zpracování dostupných dat}
356  
357 \begin{itemize}
358 \item
359 Odhad vektoru meteoru v atmosféře
360 \item
361 Záznam dostupných meteorologických dat pro pozdější rekonstrukci
362 (družicové snímky, aktuálně měřené hodnoty ČHMÚ, radarové snímky)
363 \item
3005 poskozby 364 Sběr dat z jednotlivých stanic
2849 kaklik 365 \item
3005 poskozby 366 Výpočet vektoru a výškových profilů větru
2849 kaklik 367 \end{itemize}
368 \subsubsection{Rozhodovací proces}
369  
370 Použití nějakého skriptovacího jazyka pro popis procesu
371 \href{http://www.ros.org/wiki/}{ROS}?
372  
373 \begin{itemize}
374 \item
375 Přidělení příkazu ke startu jednotlivým stanicím.
376 \item
377 Přeplánování startu v důsledku neúspěšného vypuštění nebo zamítnutí
378 stanicí.
379 \item
380 Kontrola potenciálního narušení vzdušného prostoru a zakázaných zón.
381 \end{itemize}
382 \subsubsection{Správa systému}
383  
384 \begin{itemize}
385 \item
3005 poskozby 386 Registrace jednotlivých stanic a správa uživatelů v kooperaci s
2849 kaklik 387 projektem \href{http://www.astrozor.cz/}{Astrozor}
388 \end{itemize}
389  
2852 pomiceva 390 \section{Problémy a jejich řešení}
3009 kaklik 391  
2852 pomiceva 392 Dosud jsme narazili hned na několik problémů, které ovlivnili naše další rozhodování a realizaci. Mezi ně patří:
2849 kaklik 393 \begin{itemize}
394 \item
2852 pomiceva 395 Potíže s legislativou - omezení týkající se povolení vypuštění balónu. Jedná se předně o omezení váhová a materiálová.
2849 kaklik 396 \item
2852 pomiceva 397 Nemožnost použití vodíku - tato možnost byla jednoduše vyloučena.
2849 kaklik 398 \item
2852 pomiceva 399 Baterie a jejich odolnost vůči mrazu - navrhováno několik variant, v současné době ještě nemáme vybránu jednu konkrétní.
2849 kaklik 400 \item
2852 pomiceva 401 Dostupnost materiálů - aktuálně potíže s dopravou tlakových lahví s héliem.
2849 kaklik 402 \end{itemize}
2852 pomiceva 403 Navrhovaná řešení jednotlivých problémů jsou uvedena v technické části vždy u příslušné kapitoly.
2849 kaklik 404  
3009 kaklik 405 \section{Pneumatická část napouštěcího systému}
2849 kaklik 406  
3009 kaklik 407 Pneumatika napouštěče balónu řeší problém dávkování nosného plynu do balónu. Pro experimenty s funkčním vzorem přístroje byl jako nosný plyn vybráno helium, jako bezpečný inertní plyn.
408  
409 Pro dávkování nosného plynu do balónu byly uvažovány dva koncepty.
410  
411 \begin{enumerate}
412 \item Použití jednorázové plynové kartuše naplněné právě potřebným množstvím plynu.
413 \item Použití opakovaně plnitelné tlakové lahve
414 \end{enumerate}
415  
416 \subsection{Tlaková nádoba}
417  
3011 kaklik 418 Pro první případ uvažující jednorázovou plynovou náplň byla vybrána tlaková nádoba zobrazena na obrázku \ref{fig:helium}. Její původní plánované využití je pro miniautogeny a je plněna tlakem 100 bar. Výhodou je výstupní šroubení M10x1 a uzavírání tlačným kuželovým ventilem, který by mělo být možné uvolňovat šroubovacím mechanismem. Například s pružně uloženým trnem
3009 kaklik 419  
2853 pomiceva 420 \begin{figure}
421 \centering
422 \includegraphics[width=10cm, height=8cm]{img/Kartuse_s_heliem.png}
3011 kaklik 423 \caption{Konstrukce ventilu plynové kartuše s héliem}
2853 pomiceva 424 \label{fig:helium}
425 \end{figure}
426  
3011 kaklik 427 V originálním uspořádání je tlačný kuželový ventil otevírán redukčním ventilem, který je vidět na obrázku \ref{fig:ventil_autogen}
428  
2853 pomiceva 429 \begin{figure}
430 \centering
3011 kaklik 431 \includegraphics[width=10cm]{img/Redukcni_ventil.png}
2853 pomiceva 432 \caption{Redukční ventil}
3011 kaklik 433 \label{fig:ventil_autogen}
2853 pomiceva 434 \end{figure}
435  
3011 kaklik 436 Ten kromě kuželu a přítlačné pružiny obsahuje ještě i zpětný ventil s hadičníkem, který lze z těla redukčního ventilu odšroubovat.
2852 pomiceva 437  
3011 kaklik 438 Pro konstrukci prototypu napouštěče balónu jsme ale potřebovali opakovaně experimentovat s procesem napouštění a problém opakovaného naplnění plynové kartuše a otevírání kuželového ventilu se nepodařilo z časových důvodů vhodně vyřešit.
3009 kaklik 439  
3011 kaklik 440 Z toho důvodu byla použita opakovatelně plnitelná tlaková nádoba v kombinaci s klasickým redukčním ventilem na kyslík.
3009 kaklik 441  
3011 kaklik 442 \begin{figure}
443 \centering
3017 kaklik 444 \includegraphics[width=10cm]{img/Lahev_helium.jpg}
445 \caption{Znovuplnitelná lahev na technické plyny}
446 \label{fig:redukcni_ventil_vodik}
447 \end{figure}
448  
449 \begin{figure}
450 \centering
3011 kaklik 451 \includegraphics[width=10cm]{img/redukcni_ventil_vodik.jpeg}
452 \caption{Redukční ventil na vodík - tento ventil byl pořízen s očekáváním lepších parametrů, než ventil kyslíkový, má však ale levý závit. (Jako všechny ventily pro hořlavé plyny splňující normu)}
453 \label{fig:redukcni_ventil_vodik}
454 \end{figure}
455  
3017 kaklik 456 \begin{figure}
457 \centering
458 \includegraphics[width=10cm]{./img/redukcni-ventil-autogen-kyslik.jpg}
459 \caption{Redukční ventil na kyslík sloužící jako náhrada za vodíkový redukční ventil s levým závitem}
460 \label{fig:redukcni_ventil_vodik}
461 \end{figure}
462  
463  
3011 kaklik 464 Helium je pak dávkováno elektromagnetickým ventilem
465  
466 \begin{figure}
467 \centering
468 \includegraphics[width=10cm]{img/elektromagneticky_ventil.jpg}
469 \caption{Elektromagnetický dávkovací ventil}
470 \label{fig:elmag_ventil}
471 \end{figure}
472  
473 Toto uspořádání má značnou nevýhodu, že helium je pod stálým tlakem ve značném objemu aparatury a vlivem netěsností a difuze skrz materiály s nízkou hustotou, jako jsou například hadice, nebo pryžová těsnění z ní tak postupně uniká.
474  
475 Toto chování bylo demonstrováno při zkouškách prototypu natlakováním asi 1m dlouhé hadice s průměrem 6 mm přes redukční ventil na jejím druhém konci pak byl připojený manometr na kterém bylo možné sledovat klesání tlaku v hadici. Kdy tlak z původních 0,4 MPa klesl během několika desítek minut na 0,2 MPa. A pak dále přes noc až k nule. Hadice byla k regulačnímu ventilu a manometru připojena kvalitními nástrčnými šroubeními pro technické plyny se závity těsněnými teflonovou páskou.
476  
477 Je tedy jasné, že systém se stále otevřenou tlakovou lahví a regulačním ventilem nemůže být použit v produkční verzi zařízení, neboť nelze zaručit trvanlivost náplně v tlakové nádobě po delší dobu.
478  
3015 pomiceva 479 \subsection{Meteorologický balón}
480  
481 \subsubsection{Svařování balónu}
482 nutno doplnit
483  
484 \subsubsection{Evči zpětný ventil}
485 Při jednom pokusu (původně neúspěšném) o nastavení nohavice pro nafukování a zatavování balónu se nám podařilo přijít na velice zajímavý, překvapivě jednoduchý a efektivní způsob řešení zpětného ventilu \ref{fig:ZpetVentilFoto}. Zatavovací mechanismus bude použit v každém případě, ale jako pojistku lze použít tento ventil.
486  
487 V podstatě jde o přerušení nohavice a následné napojení „nasunutím“ jedné části do druhé (obrázek \ref{fig:ZpetVentil}). Pokud nasuneme spodní část do vrchní (připojené k balónu) a upevníme například pomocí lepicí pásky. Budeme schopni balón bez problémů napustit. Ovšem při pokusu balón vypustit zjistíme, že je to téměř nemožné. Ta část nohavice, které je nasunutá uvnitř, se totiž vlivem opačného tlaku vzduchu (nebo jiného plynu) zdeformuje a zablokuje průchod. Tímto způsobem můžeme velice levně, jednoduše a efektivně vytvořit zpětný ventil, který by měl být pro naše účely naprosto dostačující.
488  
489 \begin{figure}
490 \centering
491 \includegraphics[width=10cm]{img/ZpetnyVentilFoto.jpg}
492 \caption{Zpětný ventil v nohavici balónu - foto}
493 \label{fig:ZpetVentilFoto}
494 \end{figure}
495  
496 \begin{figure}
497 \centering
498 \includegraphics[width=10cm]{img/ZpetnyVentil.png}
499 \caption{Zpětný ventil v nohavici balónu}
500 \label{fig:ZpetVentil}
501 \end{figure}
502  
503  
504  
2852 pomiceva 505 \newpage
506  
2849 kaklik 507 \begin{thebibliography}{99}
2852 pomiceva 508 \bibitem{cement}{například síť CEMeNt}
509 \url{http://cement.fireball.sk/}
510 \bibitem{radiosondy}{radiosondy}
511 \url{http://www.radiosonde.eu/}, \url{http://www.radiosonda.sk/}
512 \bibitem{cocom}{směrnice CoCom}
513 \url{http://en.wikipedia.org/wiki/CoCom\#Legacyi}
514 \bibitem{moguli}{projekt Mogul}
515 \url{http://cs.wikipedia.org/wiki/Projekt\_Moguli}
3002 kaklik 516 \bibitem {GPS_ublox}{UBLOX. LEA-6 series [online]. 2013 [cit. 2013-05-12]. Dostupné z: http://www.u-blox.com/en/gps-modules/pvt-modules/lea-6-family.html}
517 \bibitem {ChibiOS/RT}\url{http://www.chibios.org/dokuwiki/doku.php}
2849 kaklik 518 \end{thebibliography}
519 \end{document}