45,13 → 45,12 |
\section{Automatický vypouštěč meteobalónů} |
|
Celý systém by měl být robotizovaným doplňkem sítě |
\href{/doku.php?id=cs:rmds}{radiových detektorů meteorů}, případně pak i |
její vizuální varianty (video pozorování |
\textsuperscript{\href{\#fn\_\_1}{1)}} a bolidové kamery). |
\href{http://wiki.mlab.cz/doku.php?id=cs:rmds}{radiových detektorů meteorů}, případně pak i |
její vizuální varianty (video pozorování a bolidové kamery). |
|
Účel zařízení je zpřesnit odhad trajektorie temné dráhy meteoritu v |
atmosféře zavedením korekcí na proudění vzduchových mas během letu. A |
tím v důsledku zmenšit plochu dopadové elipsy. |
tím v důsledku zmenšit plochu dopadové elipsy meteoritu na zemský povrch. |
|
Údaje o proudech v atmosféře budou získány balónovou sondou vypuštěnou |
bezprostředně po detekci průletu bolidu atmosférou. Místo vypuštění |
67,43 → 66,38 |
|
\subsection{Pozemní vypouštěcí box} |
|
Pozemní stanici balónové sítě bude tvořit kompaktní krabice obsahující |
techniku potřebnou k vypuštění balónové sondy. Zařízení musí být |
Pozemní stanici balónové sítě tvoří kompaktní krabice obsahující |
techniku potřebnou k vypuštění balónové sondy. Zařízení je |
konstruováno tak, aby bylo schopné vydržet řádově několik roků v |
pohotovostním režimu, a čekat na příkaz k vypouštění sondy. |
|
\subsubsection{Technické požadavky} |
\subsubsection{Technické parametry} |
|
Většinu řídící elektroniky lze složit z modulů |
Většinu řídící elektroniky je složena z modulů |
\href{http://www.mlab.cz/}{stavebnice MLAB} |
|
\paragraph{Komunikace se sítí stanic} |
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: |
|
\begin{itemize} |
\item |
Ethernet - modulem \href{/doku.php?id=cs:eth}{ETH01A} |
Ethernet - modulem \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/ETH01A}{ETH01A} |
\item |
RS232 - \href{/doku.php?id=cs:rs232single}{RS232SINGLE01A} |
Konvertor z TTL na sběrnici CAN \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/TTLCAN01B}{TTLCAN01B} |
\item |
Konvertor z TTL na sběrnici RS485. \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/TTLRS48501A}{TTLRS48501A} |
\item |
GSM (pro odlehlé oblasti) |
\end{itemize} |
Zároveň bude potřeba také vybavení pro příjem telemetrie z již |
vypuštěných radiosond \textsuperscript{\href{\#fn\_\_2}{2)}} z jiných |
stanic. |
|
Tyto požadavky splňuje modul |
Jako hlavní řídící MCU této jednotky byl vybrán ARM STM32F103R8T v modulu |
\href{/doku.php?id=cs:stm32f10xrxt}{STM32F10xRxT01A} |
|
\paragraph{Napájení systému} |
|
\begin{itemize} |
\item |
lokální (stand-alone) - Fotovoltaický panel |
\item |
Síťové napájení (síťový adaptér + UPS) |
\end{itemize} |
\paragraph{Diagnostika poruch} |
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. |
|
\subsubsection{Diagnostika poruch} |
|
\begin{itemize} |
\item |
Kontrola úspěšného startu (měření vztlaku balónu) |
113,39 → 107,31 |
Vlhkost uvnitř krabice (průsak a ztráta vodotěsnosti proražením víka a |
podobně) |
\end{itemize} |
\paragraph{Meteorologická data} |
|
\begin{itemize} |
\item |
Základní meteorologická čidla (teplota, tlak, rychlost větru) - k |
určení možnosti startu. \href{/doku.php?id=cs:aws}{AWS01B} |
\item |
GPS (pozice stanice a přesný čas) log reportu o startu. |
\href{/doku.php?id=cs:gps}{GPS01A} |
\end{itemize} |
\paragraph{Mechanická konstrukce} |
\subsubsection{Meteorologická data} |
|
\begin{itemize} |
\item |
Svařovaná plastová bedna s odstranitelným víkem. Dostatečně těsná, aby |
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. |
|
|
\subsubsection{Mechanická konstrukce} |
|
Svařovaná plastová bedna s odstranitelným víkem. Dostatečně těsná, aby |
nebyla zajímavá pro hlodavce a další havěť. |
\item |
Konstrukce navržená tak, aby umožnila vypouštění i současných |
profesionálních balónových sond. |
\item |
Aktivace mechanických prvků přepálením vlákna |
\item |
uzavření balónu zatavením hrdla |
\end{itemize} |
|
|
\subparagraph{Akční členy} |
|
Většina akčních členů by měla být konstruována s důrazem na maximální |
spolehlivost. Akční členy proto pravděpodobně budou pružiny s |
Většina akčních členů je konstruována s důrazem na maximální |
spolehlivost. Akční členy proto jsou pružiny s |
přepalovacími PE pojistkami (silonové vlákno, nebo stuha |
přepalovaná výkonovým rezistorem) ke spínáni proudu do rezistorů může |
být využit modul \href{/doku.php?id=cs:nfet4x}{NFET4X01B} |
je využit modul \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/NFET4X01B}{NFET4X01B} |
|
\section{Firmware} |
\section{Firmware pozemní stanice} |
|
\subsection{Real-time operační systém} |
Pro ovládání celého systému byl zvolen real-time operační systém (ROS). Ten byl zvolen především pro zjednušení programování vypouštěče, konkrétně nastavování periférií procesoru a řízení vícevláknové aplikace na něm běžící.\\ |
167,12 → 153,17 |
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.\\ |
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.\\ |
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. |
|
\subsubsection{Příjem příkazu od uživatele} |
|
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. |
|
\subsubsection{Příjem dat z GPS modulu} |
|
Posledním vláknem využívaném ve firmwaru vypouštěče je vlákno, které se stará o příjem a dekódování NMEA zprávy posílané po sériové lince z GPS modulu |
\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 jednat pro přesné logování událostí a zároveň v budoucnu pro snadné lokalizování vypouštěcí stanice.\subsection{Uživatelské rozhraní terminálu} |
Při spuštění terminálu se po resetu programu procesoru vypíše úvodní zpráva s nápovědou, na které výstupní kontakty procesoru jsou připojeny jednotlivé akční členy. Následně je program v pohotovostním režimu a očekává příkaz. Jednotlivé příkazy jsou:\\ |
Při spuštění terminálu se po resetu programu procesoru vypíše úvodní zpráva s nápovědou, na které výstupní kontakty procesoru jsou připojeny jednotlivé akční členy. Následně je program v pohotovostním režimu a očekává příkaz. Jednotlivé příkazy jsou: |
|
\begin{enumerate} |
\item odpal |
\item zrus (nebo písmeno "s") |
179,11 → 170,12 |
\item help |
\item check |
\end{enumerate} |
|
Příkaz \textbf{odpal} spustí vypouštěcí sekvenci probuzením daného vlákna pro vypouštění. Příkaz \textbf{zrus} zastaví vypouštěcí sekvenci, pokud byla zahájena a indormuje 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. |
|
\begin{figure}[hbtp] |
\centering |
\includegraphics[scale=0.6]{./img/program_flow.png} |
\includegraphics[height=200mm]{./img/program_flow.png} |
\caption{Funkční diagram firmwaru Automatického vypouštěče} |
\label{Diag_firmware} |
\end{figure} |