Rev 3017 Rev 3024
1 \documentclass[12pt,a4paper,twoside]{article} 1 \documentclass[12pt,a4paper,twoside]{article}
2 \usepackage[colorlinks=true]{hyperref} 2 \usepackage[colorlinks=true]{hyperref}
3 \usepackage[utf8]{inputenc} 3 \usepackage[utf8]{inputenc}
4 \usepackage[czech]{babel} 4 \usepackage[czech]{babel}
5 \usepackage{graphicx} 5 \usepackage{graphicx}
6 \usepackage{fancyhdr} 6 \usepackage{fancyhdr}
7 \usepackage{fullpage} 7 \usepackage{fullpage}
8 \usepackage[top=5cm, bottom=10cm, left=2.5cm, right=2.5cm]{geometry} 8 \usepackage[top=5cm, bottom=10cm, left=2.5cm, right=2.5cm]{geometry}
9 \textwidth 16cm \textheight 20cm 9 \textwidth 16cm \textheight 20cm
10 \topmargin 0cm 10 \topmargin 0cm
11 \oddsidemargin 0cm 11 \oddsidemargin 0cm
12 \pagestyle{fancy} 12 \pagestyle{fancy}
13 \addtolength{\headsep}{30 pt} 13 \addtolength{\headsep}{30 pt}
14 \addtolength{\footskip}{50 pt} 14 \addtolength{\footskip}{50 pt}
15   15  
16 \fancyfoot{} 16 \fancyfoot{}
17 \fancyfoot{\hspace*{5cm}} 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} 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} 19 \fancyfoot[R] {\thepage}
20   20  
21   21  
22 \begin{document} 22 \begin{document}
23 \title{Technická zpráva - Automatický vypouštěč meteobalónů} 23 \title{Technická zpráva - Automatický vypouštěč meteobalónů}
24 \author{Eva Pomíchalová\\ Jakub Kákona\\ Ondřej Hanus\\ Pavel Jícha\\ Zbyněk Poskočil} 24 \author{Eva Pomíchalová\\ Jakub Kákona\\ Ondřej Hanus\\ Pavel Jícha\\ Zbyněk Poskočil}
25 \maketitle 25 \maketitle
26   26  
27   27  
28 \thispagestyle{fancy} 28 \thispagestyle{fancy}
29 \newpage 29 \newpage
30 \begin{abstract} 30 \begin{abstract}
31 \input{abstrakt.txt} 31 \input{abstrakt.txt}
32   32  
33 \end{abstract} 33 \end{abstract}
34 \newpage 34 \newpage
35   35  
36 %%\begin{figure} [htbp] 36 %%\begin{figure} [htbp]
37 %%\begin{center} 37 %%\begin{center}
38 %%\includegraphics [width=80mm] {SDRX01B_Top_Big.JPG} 38 %%\includegraphics [width=80mm] {SDRX01B_Top_Big.JPG}
39 %%\end{center} 39 %%\end{center}
40 %%\end{figure} 40 %%\end{figure}
41   41  
42 \tableofcontents 42 \tableofcontents
43 \newpage 43 \newpage
44   44  
45 \section{Automatický vypouštěč meteobalónů} 45 \section{Automatický vypouštěč meteobalónů}
46   46  
47 Celý systém by měl být robotizovaným doplňkem sítě 47 Celý systém by měl být robotizovaným doplňkem sítě
48 \href{http://wiki.mlab.cz/doku.php?id=cs:rmds}{radiových detektorů meteorů}, případně pak i 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). 49 její vizuální varianty (video pozorování a bolidové kamery).
50   50  
51 Účel zařízení je zpřesnit odhad trajektorie temné dráhy meteoritu v 51 Účel zařízení je zpřesnit odhad trajektorie temné dráhy meteoritu v
52 atmosféře zavedením korekcí na proudění vzduchových mas během letu. A 52 atmosféře zavedením korekcí na proudění vzduchových mas během letu. A
53 tím v důsledku zmenšit plochu dopadové elipsy meteoritu na zemský povrch. 53 tím v důsledku zmenšit plochu dopadové elipsy meteoritu na zemský povrch.
54   54  
55 Údaje o proudech v atmosféře budou získány balónovou sondou vypuštěnou 55 Údaje o proudech v atmosféře budou získány balónovou sondou vypuštěnou
56 bezprostředně po detekci průletu bolidu atmosférou. Místo vypuštění 56 bezprostředně po detekci průletu bolidu atmosférou. Místo vypuštění
57 balónové sondy by mělo být zvoleno automaticky na základě odhadu dráhy 57 balónové sondy by mělo být zvoleno automaticky na základě odhadu dráhy
58 meteoru a známých souřadnic balónových sil v síti. 58 meteoru a známých souřadnic balónových sil v síti.
59   59  
60 Důležitou součástí systému je plně robotizovaná vypouštěcí stanice 60 Důležitou součástí systému je plně robotizovaná vypouštěcí stanice
61 (balónové silo), která umožní vypuštění sondy ze známých souřadnic bez 61 (balónové silo), která umožní vypuštění sondy ze známých souřadnic bez
62 zásahu lidské obsluhy. Vedlejším produktem takového vývoje bude zařízení 62 zásahu lidské obsluhy. Vedlejším produktem takového vývoje bude zařízení
63 schopné v budoucnu automatizovat i vypouštění klasických 63 schopné v budoucnu automatizovat i vypouštění klasických
64 meteorologických 64 meteorologických
65 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/Radiosonde}{radiosond}. 65 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/Radiosonde}{radiosond}.
66   66  
67 \subsection{Pozemní vypouštěcí box} 67 \subsection{Pozemní vypouštěcí box}
68   68  
69 Pozemní stanici balónové sítě tvoří kompaktní krabice obsahující 69 Pozemní stanici balónové sítě tvoří kompaktní krabice obsahující
70 techniku potřebnou k vypuštění balónové sondy. Zařízení je 70 techniku potřebnou k vypuštění balónové sondy. Zařízení je
71 konstruováno tak, aby bylo schopné vydržet řádově několik roků v 71 konstruováno tak, aby bylo schopné vydržet řádově několik roků v
72 pohotovostním režimu, a čekat na příkaz k vypouštění sondy. 72 pohotovostním režimu, a čekat na příkaz k vypouštění sondy.
73   73  
74 \subsubsection{Technické parametry} 74 \subsubsection{Technické parametry}
75   75  
76 Většina řídící elektroniky je složena z modulů 76 Většina řídící elektroniky je složena z modulů
77 \href{http://www.mlab.cz/}{stavebnice MLAB} 77 \href{http://www.mlab.cz/}{stavebnice MLAB}
78   78  
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: 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:
80   80  
81 \begin{itemize} 81 \begin{itemize}
82 \item Ethernet - modul \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/ETH01A}{ETH01A} 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} 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} 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. 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. 86 \item USB - je přímo osazeno na použitém řídícím modulu a lze jej použít jako servisní terminál a k aktualizaci firmwaru pomocí bootloaderu.
87 \end{itemize} 87 \end{itemize}
88   88  
89 Jako hlavní řídící MCU této jednotky byl vybrán ARM STM32F103R8T v modulu 89 Jako hlavní řídící MCU této jednotky byl vybrán ARM STM32F103R8T v modulu
90 \href{/doku.php?id=cs:stm32f10xrxt}{STM32F10xRxT01A}. Firmware je pak dále popsán v kapitole \ref{Box_firmware}. 90 \href{/doku.php?id=cs:stm32f10xrxt}{STM32F10xRxT01A}. Firmware je pak dále popsán v kapitole \ref{Box_firmware}.
91   91  
92 \paragraph{Napájení systému} 92 \paragraph{Napájení systému}
93   93  
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. 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.
95   95  
96 \subsubsection{Diagnostika poruch} 96 \subsubsection{Diagnostika poruch}
97   97  
98 \begin{itemize} 98 \begin{itemize}
99 \item 99 \item
100 Kontrola úspěšného startu (měření vztlaku balónu) 100 Kontrola úspěšného startu (měření vztlaku balónu)
101 \item 101 \item
102 Měření teplot, tlaku plynové náplně, průtoku média do balónu. 102 Měření teplot, tlaku plynové náplně, průtoku média do balónu.
103 \item 103 \item
104 Vlhkost uvnitř krabice (průsak a ztráta vodotěsnosti proražením víka a 104 Vlhkost uvnitř krabice (průsak a ztráta vodotěsnosti proražením víka a
105 podobně) 105 podobně)
106 \end{itemize} 106 \end{itemize}
107   107  
108 \subsubsection{Meteorologická data} 108 \subsubsection{Meteorologická data}
109   109  
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. 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   111  
112   112  
113 \subsubsection{Mechanická konstrukce} 113 \subsubsection{Mechanická konstrukce}
114   114  
115 Svařovaná plastová bedna s odstranitelným víkem. Dostatečně těsná, aby 115 Box tvoří plastová krabice o rozměrech 57x39x42 cm, zakoupená v IKEI a bočnice a střecha z polykarbonátu. Výsledné uspořádání připomíná psí boudu a bylo takto navrženo za účelem snadného otevírání střechy.
116 nebyla zajímavá pro hlodavce a další havěť. -  
117 Konstrukce navržená tak, aby umožnila vypouštění i současných -  
118 profesionálních balónových sond. 116 Bočnice mají tvar obdélníku, na kterém je posazen přesahující rovnoramenný trojúhelník. Obdélníková část je přichycena ke krabici a na trojúhelníkové části je posazena střecha, která je tvořena ze dvou desek. Tyto střešní desky, které se kvůli dešti navzájem trochu překrývají, jsou uvnitř ve vrcholu střechy spojeny páskou. Při přetavení pásky rezistorem, sjedou samovolně střešní desky po bočnicích na zem. Celý systém je znázorněn na obrázku.
119 Aktivace mechanických prvků přepálením vlákna -  
120 uzavření balónu zatavením hrdla -  
121   -  
122   117  
123 \subparagraph{Akční členy} 118 \paragraph{Akční členy}
124   119  
125 Většina akčních členů je konstruována s důrazem na maximální 120 Většina akčních členů je konstruována s důrazem na maximální
126 spolehlivost. Akční členy proto jsou pružiny s 121 spolehlivost. Akční členy proto jsou pružiny s
127 přepalovacími PE pojistkami (silonové vlákno, nebo stuha 122 přepalovacími PE pojistkami (silonové vlákno, nebo stuha
128 přepalovaná výkonovým rezistorem) ke spínáni proudu do rezistorů 123 přepalovaná výkonovým rezistorem) ke spínáni proudu do rezistorů
129 je využit modul \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/NFET4X01B}{NFET4X01B} 124 je využit modul \href{http://www.mlab.cz/PermaLink/NFET4X01B}{NFET4X01B}
130   125  
131 Dále se nám podařilo sestrojit prototyp odpalování pružiny pro otevírání víka pozemní vypouštěcí stanice. Tento pokus nejlépe ilustruje toto 126 Dále se nám podařilo sestrojit prototyp odpalování pružiny pro otevírání víka pozemní vypouštěcí stanice. Tento pokus nejlépe ilustruje toto
132   127  
133 \href{http://www.mlab.cz/redmine/attachments/download/3/video-2013-03-09-23-43-33.mp4}{video}. 128 \href{http://www.mlab.cz/redmine/attachments/download/3/video-2013-03-09-23-43-33.mp4}{video}.
134   129  
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. 130 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] 131 \begin{figure}[hbtp]
137 \centering 132 \centering
138 \includegraphics[width=10cm, height=8cm]{img/odpalovac2.jpg} 133 \includegraphics[width=10cm, height=8cm]{img/odpalovac2.jpg}
139 \caption{Odpalovač víka} 134 \caption{Odpalovač víka}
140 \label{fig:odpalovac} 135 \label{fig:odpalovac}
141 \end{figure} 136 \end{figure}
142   137  
-   138 V produkční vepSvařovaná plastová bedna Dostatečně těsná, aby
-   139 nebyla zajímavá pro hlodavce a další havěť.
-   140 Konstrukce navržená tak, aby umožnila vypouštění i současných
-   141 profesionálních balónových sond.
-   142 Aktivace mechanických prvků přepálením vlákna
-   143 uzavření balónu zatavením hrdla
-   144  
-   145 Jiná možnost otevření střechy, je použít panty. Tyto panty by, držely střešní desky v zavřené poloze a po přepálení pásky rezistorem, by se tyto desky vyklopily do stran, jak je znázorněno na obrázku. Pohyb, který by střešní desky musely vykonat, by byl zajištěn pružinami. Nejvhodnější řešení by bylo použít zkrutnou pružinu, u každého pantu.
-   146  
-   147 \section{Uzavírací mechanismus balónu}
-   148  
-   149 Jako uzavírací a vypouštěcí systém balónu je použito odporové svařování. Umístěné v lisovacím mechanismu to má za úkol secvaknout nohavici balónu, která přivádí nosný plyn do balónu a následně ji příčně přetavit. Tím dojde k uzavření přívodu do balónu a zároveň k odpoutání balónu od uzavíracího systému. K uvolnění balónu je potřeba dostatečný vztlak, jenž přetrhne natavený materiál a uzavřený balón pak začne stoupat.
-   150 Lis je tvořen pohyblivou přítlačnou plochou a pevnou zarážkou s odporovým drátem. Přítlačná plocho je schopna posuvného pohybu po kolejnicích s přírazem k pevné zarážce. O přítlak se starají 2 pružiny umístěné na kolejnicích za plošinou, jak je vidět na obrázku.
-   151 Pro snadnější rozevírání lisu a jeho spuštění je použit naviják, který přitahuje přítlačnou plošinu. Po dostatečném rozevření lisu, je naviják zajištěn páskou, která je vedena přes rezistor. Lis je aktivován tak, že rezistor přetaví pásku, zajišťující naviják. Naviják se uvolní a pružiny sevřou lis.
-   152 Na pevné zarážce je natažen odporový dráty, který má za úkol přetavit nohavici secvaknutou lisem. Aby nedošlo k příliš rychlému přetavení nohavice, je přes odporový drát přetažen pauzovací papír. Pro lepší účinnost systému je pauzovacím papírem potažena i přítlačná plošina. Pauzovací papír se postará o lepší rozložení tepla a zároveň brání přilepení nohavice k lisu.
-   153 Pro správnou funkci lisu je důležitá poloha, ve které dosedá přítlačná plošina k zarážce. Přítlačná plošina musí dosedat tak, aby její horní hrana byla v zákrytu s horní hranou odporového drátu. Pokud by plošina dosedala výše, došlo by sice k přetavení, ale balón by se nedokázal vlastní silou odpoutat od systému, protože by byl stále držen lisem. Pokud by plošina dosedala níže, nedošlo by k správnému uzavření a odpoutání balónu. Z těchto důvodů je nutné, aby plošina dosedala přesně na hraně odporového drátu a mohlo tak dojít k správnému uzavření balónu a jeho následnému odpoutání. Správné dosednutí je znázorněno na obrázku.
-   154  
-   155  
143   156  
144 \section{Firmware pozemní stanice} 157 \section{Firmware pozemní stanice}
145 \label{Box_firmware} 158 \label{Box_firmware}
146   159  
147 \subsection{Real-time operační systém} 160 \subsection{Real-time operační systém}
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.\\ 161 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}. 162 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}.
150   163  
151 \subsection{Vysvětlení funkce firmwaru} 164 \subsection{Vysvětlení funkce firmwaru}
152   165  
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. 166 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.
154 \subsubsection{Blikání LED} 167 \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. 168 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} 169 \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:\\ 170 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} 171 \begin{enumerate}
159 \item Příjem příkazu pro odpal 172 \item Příjem příkazu pro odpal
160 \item Příjem příkazu pro zrušení odpalu 173 \item Příjem příkazu pro zrušení odpalu
161 \item Probuzení od časovače 174 \item Probuzení od časovače
162 \end{enumerate} 175 \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.\\ 176 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.\\ 177 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.\\
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.\\ 178 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.\\
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.\\ 179 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.\\ 180 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. 181 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.
169   182  
170 \subsubsection{Příjem příkazu od uživatele} 183 \subsubsection{Příjem příkazu od uživatele}
171   184  
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. 185 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.
173   186  
174 \subsubsection{Příjem dat z GPS modulu} 187 \subsubsection{Příjem dat z GPS modulu}
175   188  
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 189 Posledním vláknem využívaném ve firmwaru vypouštěče je vlákno, které se stará o příjem a dekódování NMEA zprávy posílané po sériové lince z GPS modulu
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} 190 \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: 191 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:
179   192  
180 \begin{enumerate} 193 \begin{enumerate}
181 \item odpal 194 \item odpal
182 \item zrus (nebo písmeno "s") 195 \item zrus (nebo písmeno "s")
183 \item help 196 \item help
184 \item check 197 \item check
185 \end{enumerate} 198 \end{enumerate}
186   199  
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. 200 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.
188   201  
189 \begin{figure}[hbtp] 202 \begin{figure}[hbtp]
190 \begin{center} 203 \begin{center}
191 \includegraphics[height=200mm]{./img/program_flow.png} 204 \includegraphics[height=200mm]{./img/program_flow.png}
192 \caption{Funkční diagram firmwaru Automatického vypouštěče} 205 \caption{Funkční diagram firmwaru Automatického vypouštěče}
193 \label{fig:Diag_firmware} 206 \label{fig:Diag_firmware}
194 \end{center} 207 \end{center}
195 \end{figure} 208 \end{figure}
196   209  
197   210  
198 \begin{figure} 211 \begin{figure}
199 \begin{center} 212 \begin{center}
200 \includegraphics[width=10cm] {./img/Schema_ARM.png} 213 \includegraphics[width=10cm] {./img/Schema_ARM.png}
201 \caption{Blokové schéma pozemního vypouštěcího boxu} 214 \caption{Blokové schéma pozemního vypouštěcího boxu}
202 \label{fig:blokpozem} 215 \label{fig:blokpozem}
203 \end{center} 216 \end{center}
204 \end{figure} 217 \end{figure}
205   218  
206   219  
207 \subsection{Balónová sonda} 220 \subsection{Balónová sonda}
208   221  
209 Neletový prototyp sondy bude vyvinut za použití modulů stavebnice 222 Neletový prototyp sondy bude vyvinut za použití modulů stavebnice
210 \href{http://www.mlab.cz/Server/GenIndex/GenIndex.php?lang=cs\&path=/Modules}{MLAB} 223 \href{http://www.mlab.cz/Server/GenIndex/GenIndex.php?lang=cs\&path=/Modules}{MLAB}
211   224  
212 \href{/doku.php?id=cs:atmegatq32}{ATmegaTQ3201A}, 225 \href{/doku.php?id=cs:atmegatq32}{ATmegaTQ3201A},
213 \href{/doku.php?id=cs:sdcard}{SDcard01B}, 226 \href{/doku.php?id=cs:sdcard}{SDcard01B},
214 \href{/doku.php?id=cs:gps}{GPS01A} 227 \href{/doku.php?id=cs:gps}{GPS01A}
215   228  
216 \subsubsection{Technické parametry} 229 \subsubsection{Technické parametry}
217   230  
218 GPS na sondě by měla být udržovaná ve stavu FIX, aby pak nedocházelo ke 231 GPS na sondě by měla být udržovaná ve stavu FIX, aby pak nedocházelo ke
219 zpoždění v důsledku čekání na fix. 232 zpoždění v důsledku čekání na fix.
220   233  
221 \paragraph{Komunikace (Telemetrické údaje)} 234 \paragraph{Komunikace (Telemetrické údaje)}
222   235  
223 \begin{itemize} 236 \begin{itemize}
224 \item 237 \item
225 Primárním cílem je měření rychlosti a směru větru ve známých bodech. 238 Primárním cílem je měření rychlosti a směru větru ve známých bodech.
226 \item 239 \item
227 GPS údaje 10Hz, textový výstup 240 GPS údaje 10Hz, textový výstup
228 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/NMEA\_0183}{NMEA} 241 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/NMEA\_0183}{NMEA}
229 \item 242 \item
230 další veličiny jako teploty, tlaky atd. jsou volitelné. 243 další veličiny jako teploty, tlaky atd. jsou volitelné.
231 \item 244 \item
232 Radio maják a akustický maják? 245 Radio maják a akustický maják?
233 \item 246 \item
234 Radiový přenos telemetrie v pásmu 27-450 MHz: možnost bezlicenčních 247 Radiový přenos telemetrie v pásmu 27-450 MHz: možnost bezlicenčních
235 pásem (SVN: VO-R-16, VO-R-10) 248 pásem (SVN: VO-R-16, VO-R-10)
236 \item 249 \item
237 Radiomoduly: \href{http://www.artbrno.cz}{http://www.artbrno.cz}, 250 Radiomoduly: \href{http://www.artbrno.cz}{http://www.artbrno.cz},
238 \href{http://www.anaren.com}{http://www.anaren.com} 251 \href{http://www.anaren.com}{http://www.anaren.com}
239 \end{itemize} 252 \end{itemize}
240 GPS je potřeba vybrat tak, aby fungovala i ve větších výškách. 253 GPS je potřeba vybrat tak, aby fungovala i ve větších výškách.
241 \textsuperscript{\href{\#fn\_\_3}{3)}} 254 \textsuperscript{\href{\#fn\_\_3}{3)}}
242   255  
243 \paragraph{Napájení sondy během letu} 256 \paragraph{Napájení sondy během letu}
244   257  
245 \begin{itemize} 258 \begin{itemize}
246 \item 259 \item
247 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium\_battery}{Lithiový článek} 260 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium\_battery}{Lithiový článek}
248 (negeneruje teplo, minimální provozní teplota je -60 C) 261 (negeneruje teplo, minimální provozní teplota je -60 C)
249 \item 262 \item
250 Hořčíková baterie (generuje teplo pro temperování elektroniky) 263 Hořčíková baterie (generuje teplo pro temperování elektroniky)
251 \item 264 \item
252 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/Silver-oxide\_battery}{Stříbro-oxidový 265 \href{http://en.wikipedia.org/wiki/Silver-oxide\_battery}{Stříbro-oxidový
253 článek} Vydrží nižší provozní teploty a je ekologicky nezávadný. 266 článek} Vydrží nižší provozní teploty a je ekologicky nezávadný.
254 \item 267 \item
255 Ideální by bylo použití 268 Ideální by bylo použití
256 \href{https://www.youtube.com/watch?feature=player\_embedded\&v=OtM6XJlynkk}{superkapacitorů} 269 \href{https://www.youtube.com/watch?feature=player\_embedded\&v=OtM6XJlynkk}{superkapacitorů}
257 \end{itemize} 270 \end{itemize}
258 Řešením problému s nízkou teplotou ve vyšších výškách by mohlo být 271 Řešením problému s nízkou teplotou ve vyšších výškách by mohlo být
259 předehřátí sondy při startu. 272 předehřátí sondy při startu.
260   273  
261 \hyperdef{}{konstrukce}{\paragraph{Konstrukce}\label{konstrukce}} 274 \hyperdef{}{konstrukce}{\paragraph{Konstrukce}\label{konstrukce}}
262   275  
263 \begin{itemize} 276 \begin{itemize}
264 \item 277 \item
265 Balón - \href{http://cs.wikipedia.org/wiki/Polyethylen}{PE} pytel 278 Balón - \href{http://cs.wikipedia.org/wiki/Polyethylen}{PE} pytel
266 (kvůli životnosti v zabaleném stavu - guma s časem degraduje) 279 (kvůli životnosti v zabaleném stavu - guma s časem degraduje)
267 \textsuperscript{\href{\#fn\_\_4}{4)}} 280 \textsuperscript{\href{\#fn\_\_4}{4)}}
268 \item 281 \item
269 Možnost dálkového odpojení balónu od sondy (ukončení stoupání) 282 Možnost dálkového odpojení balónu od sondy (ukončení stoupání)
270 \item 283 \item
271 Prototyp plněný \href{http://cs.wikipedia.org/wiki/Helium}{heliem}, 284 Prototyp plněný \href{http://cs.wikipedia.org/wiki/Helium}{heliem},
272 i ekologičtější. A vodík navíc lze vyrábět chemicky přímo během 285 i ekologičtější. A vodík navíc lze vyrábět chemicky přímo během
273 vypuštění sondy). 286 vypuštění sondy).
274 \item 287 \item
275 Splnění požadavků na bezpečnost provozu (letovou, majetkovou a 288 Splnění požadavků na bezpečnost provozu (letovou, majetkovou a
276 personální) 289 personální)
277 \end{itemize} 290 \end{itemize}
278 \paragraph{Firmware} 291 \paragraph{Firmware}
279   292  
280 \begin{itemize} 293 \begin{itemize}
281 \item 294 \item
282 Záznam dat v gondole balónu mikroSD karta 295 Záznam dat v gondole balónu mikroSD karta
283 \end{itemize} 296 \end{itemize}
284   297  
285 \begin{figure} 298 \begin{figure}
286 \begin{center} 299 \begin{center}
287 \includegraphics[width=10cm]{img/Schema_ATmega.png} 300 \includegraphics[width=10cm]{img/Schema_ATmega.png}
288 \caption{Blokové schéma balónové sondy} 301 \caption{Blokové schéma balónové sondy}
289 \label{fig:blokpozem} 302 \label{fig:blokpozem}
290 \end{center} 303 \end{center}
291 \end{figure} 304 \end{figure}
292   305  
293 \subsubsection{Legislativní požadavky} 306 \subsubsection{Legislativní požadavky}
294   307  
295 Pravidla pro lety volných balónů bez pilota jsou definovány v leteckých 308 Pravidla pro lety volných balónů bez pilota jsou definovány v leteckých
296 předpisech L-2 Pravidla létaní, dodatek 5 a R. 309 předpisech L-2 Pravidla létaní, dodatek 5 a R.
297   310  
298 \paragraph{Kategorie balónu} 311 \paragraph{Kategorie balónu}
299   312  
300 Balón by měl spadat do kategorie B2, která je definována jako volný 313 Balón by měl spadat do kategorie B2, která je definována jako volný
301 balón s objemem menším než 3,25~$m^{3}$, přičemž žádný z rozměrů balónu 314 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 315 nepřekračuje 2~m. Rozměr 2~m je rozměr při jeho maximálním
303 naplnění/roztažení. 316 naplnění/roztažení.
304   317  
305 \paragraph{Povolení vypuštění} 318 \paragraph{Povolení vypuštění}
306   319  
307 Užitečné zatížení představují předměty a materiály, které by v případě 320 Užitečné zatížení představují předměty a materiály, které by v případě
308 střetu s letadlem mohly způsobit poškození letadla (zejména prskavky, 321 střetu s letadlem mohly způsobit poškození letadla (zejména prskavky,
309 svítící tyčinky, lámací světla, LED diody apod.) a jakékoliv zatížení o 322 svítící tyčinky, lámací světla, LED diody apod.) a jakékoliv zatížení o
310 hmotnosti přesahující 0,1 kg. Vzhledem k této definici bude nutné mít 323 hmotnosti přesahující 0,1 kg. Vzhledem k této definici bude nutné mít
311 pro provoz balónu povolení. Všechny informace ohledně letu (jako je 324 pro provoz balónu povolení. Všechny informace ohledně letu (jako je
312 datum, čas, místo vypuštění, užitečné zatížení atp.) musí být zveřejněny 325 datum, čas, místo vypuštění, užitečné zatížení atp.) musí být zveřejněny
313 v Letecké informační příručce (AIP). Pro vypuštění ve zvláštních 326 v Letecké informační příručce (AIP). Pro vypuštění ve zvláštních
314 případech, jako je mimořádné pozorování, je potřeba upozornit 327 případech, jako je mimořádné pozorování, je potřeba upozornit
315 prostřednictvím navigační výstrahy formou zprávy NOTAM, která se musí 328 prostřednictvím navigační výstrahy formou zprávy NOTAM, která se musí
316 podat minimálně 24 hodin před vzletem balónu. 329 podat minimálně 24 hodin před vzletem balónu.
317   330  
318 \paragraph{Materiály} 331 \paragraph{Materiály}
319   332  
320 Balón nesmí být plněn hořlavými a výbušnými plyny s výjimkou povolení 333 Balón nesmí být plněn hořlavými a výbušnými plyny s výjimkou povolení
321 ÚCL. Omezení pro materiál antény ani baterií nejsou definovány. Materiál 334 ÚCL. Omezení pro materiál antény ani baterií nejsou definovány. Materiál
322 balónu také není definován, ale při použití balónu o vysoké svítivosti 335 balónu také není definován, ale při použití balónu o vysoké svítivosti
323 nebo zhotoveného z materiálů o velké světelné nebo radarové odrazivosti 336 nebo zhotoveného z materiálů o velké světelné nebo radarové odrazivosti
324 musí být oznámeno vypuštění balónu nejbližšímu stanovišti letových provozních služeb. 337 musí být oznámeno vypuštění balónu nejbližšímu stanovišti letových provozních služeb.
325 Materiál (lano, provázek) spojující balón se sondou nesmí vydržet větší 338 Materiál (lano, provázek) spojující balón se sondou nesmí vydržet větší
326 sílu než 230~N. 339 sílu než 230~N.
327   340  
328 \hyperdef{}{dostup}{\paragraph{Dostup}\label{dostup}} 341 \hyperdef{}{dostup}{\paragraph{Dostup}\label{dostup}}
329   342  
330 Pro dostup nejsou omezení. 343 Pro dostup nejsou omezení.
331   344  
332 \paragraph{Místo vypuštění} 345 \paragraph{Místo vypuštění}
333   346  
334 Omezení se týká všech Zakázaných, Nebezpečných a Omezených prostorů, 347 Omezení se týká všech Zakázaných, Nebezpečných a Omezených prostorů,
335 stejně jako dočasně aktivovaných prostorů v době jejich používaní, s 348 stejně jako dočasně aktivovaných prostorů v době jejich používaní, s
336 výjimkou kdy tak povolí ÚCL nebo kdy je prostor vyhrazen pro let 349 výjimkou kdy tak povolí ÚCL nebo kdy je prostor vyhrazen pro let
337 předmětného balónu. Provoz balónu blízko hranic a letišť je 350 předmětného balónu. Provoz balónu blízko hranic a letišť je
338 problematický, nedoporučuje se. 351 problematický, nedoporučuje se.
339   352  
340 \paragraph{Řešení legislativních problémů} 353 \paragraph{Řešení legislativních problémů}
341   354  
342 \begin{itemize} 355 \begin{itemize}
343 \item 356 \item
344 Navrhnout bezpečnou sondu, která splní požadavky ÚCL na bezpečnost 357 Navrhnout bezpečnou sondu, která splní požadavky ÚCL na bezpečnost
345 letu. 358 letu.
346 \item 359 \item
347 Řídit stoupání a aktivně zabránit vzniku kolize. (Takový systém by 360 Řídit stoupání a aktivně zabránit vzniku kolize. (Takový systém by
348 mohl zároveň zjednodušit návrat sondy podobně jako 361 mohl zároveň zjednodušit návrat sondy podobně jako
349 \href{http://www.youtube.com/watch?v=rpBnurznFio}{zde}) 362 \href{http://www.youtube.com/watch?v=rpBnurznFio}{zde})
350 \item 363 \item
351 Autodestrukce při hrozící srážce. 364 Autodestrukce při hrozící srážce.
352 \end{itemize} 365 \end{itemize}
353 \subsection{Řídící systém sítě} 366 \subsection{Řídící systém sítě}
354   367  
355 \subsubsection{Zpracování dostupných dat} 368 \subsubsection{Zpracování dostupných dat}
356   369  
357 \begin{itemize} 370 \begin{itemize}
358 \item 371 \item
359 Odhad vektoru meteoru v atmosféře 372 Odhad vektoru meteoru v atmosféře
360 \item 373 \item
361 Záznam dostupných meteorologických dat pro pozdější rekonstrukci 374 Záznam dostupných meteorologických dat pro pozdější rekonstrukci
362 (družicové snímky, aktuálně měřené hodnoty ČHMÚ, radarové snímky) 375 (družicové snímky, aktuálně měřené hodnoty ČHMÚ, radarové snímky)
363 \item 376 \item
364 Sběr dat z jednotlivých stanic 377 Sběr dat z jednotlivých stanic
365 \item 378 \item
366 Výpočet vektoru a výškových profilů větru 379 Výpočet vektoru a výškových profilů větru
367 \end{itemize} 380 \end{itemize}
368 \subsubsection{Rozhodovací proces} 381 \subsubsection{Rozhodovací proces}
369   382  
370 Použití nějakého skriptovacího jazyka pro popis procesu 383 Použití nějakého skriptovacího jazyka pro popis procesu
371 \href{http://www.ros.org/wiki/}{ROS}? 384 \href{http://www.ros.org/wiki/}{ROS}?
372   385  
373 \begin{itemize} 386 \begin{itemize}
374 \item 387 \item
375 Přidělení příkazu ke startu jednotlivým stanicím. 388 Přidělení příkazu ke startu jednotlivým stanicím.
376 \item 389 \item
377 Přeplánování startu v důsledku neúspěšného vypuštění nebo zamítnutí 390 Přeplánování startu v důsledku neúspěšného vypuštění nebo zamítnutí
378 stanicí. 391 stanicí.
379 \item 392 \item
380 Kontrola potenciálního narušení vzdušného prostoru a zakázaných zón. 393 Kontrola potenciálního narušení vzdušného prostoru a zakázaných zón.
381 \end{itemize} 394 \end{itemize}
382 \subsubsection{Správa systému} 395 \subsubsection{Správa systému}
383   396  
384 \begin{itemize} 397 \begin{itemize}
385 \item 398 \item
386 Registrace jednotlivých stanic a správa uživatelů v kooperaci s 399 Registrace jednotlivých stanic a správa uživatelů v kooperaci s
387 projektem \href{http://www.astrozor.cz/}{Astrozor} 400 projektem \href{http://www.astrozor.cz/}{Astrozor}
388 \end{itemize} 401 \end{itemize}
389   402  
390 \section{Problémy a jejich řešení} 403 \section{Problémy a jejich řešení}
391   404  
392 Dosud jsme narazili hned na několik problémů, které ovlivnili naše další rozhodování a realizaci. Mezi ně patří: 405 Dosud jsme narazili hned na několik problémů, které ovlivnili naše další rozhodování a realizaci. Mezi ně patří:
393 \begin{itemize} 406 \begin{itemize}
394 \item 407 \item
395 Potíže s legislativou - omezení týkající se povolení vypuštění balónu. Jedná se předně o omezení váhová a materiálová. 408 Potíže s legislativou - omezení týkající se povolení vypuštění balónu. Jedná se předně o omezení váhová a materiálová.
396 \item 409 \item
397 Nemožnost použití vodíku - tato možnost byla jednoduše vyloučena. 410 Nemožnost použití vodíku - tato možnost byla jednoduše vyloučena.
398 \item 411 \item
399 Baterie a jejich odolnost vůči mrazu - navrhováno několik variant, v současné době ještě nemáme vybránu jednu konkrétní. 412 Baterie a jejich odolnost vůči mrazu - navrhováno několik variant, v současné době ještě nemáme vybránu jednu konkrétní.
400 \item 413 \item
401 Dostupnost materiálů - aktuálně potíže s dopravou tlakových lahví s héliem. 414 Dostupnost materiálů - aktuálně potíže s dopravou tlakových lahví s héliem.
402 \end{itemize} 415 \end{itemize}
403 Navrhovaná řešení jednotlivých problémů jsou uvedena v technické části vždy u příslušné kapitoly. 416 Navrhovaná řešení jednotlivých problémů jsou uvedena v technické části vždy u příslušné kapitoly.
404   417  
405 \section{Pneumatická část napouštěcího systému} 418 \section{Pneumatická část napouštěcího systému}
406   419  
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. 420 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   421  
409 Pro dávkování nosného plynu do balónu byly uvažovány dva koncepty. 422 Pro dávkování nosného plynu do balónu byly uvažovány dva koncepty.
410   423  
411 \begin{enumerate} 424 \begin{enumerate}
412 \item Použití jednorázové plynové kartuše naplněné právě potřebným množstvím plynu. 425 \item Použití jednorázové plynové kartuše naplněné právě potřebným množstvím plynu.
413 \item Použití opakovaně plnitelné tlakové lahve 426 \item Použití opakovaně plnitelné tlakové lahve
414 \end{enumerate} 427 \end{enumerate}
415   428  
416 \subsection{Tlaková nádoba} 429 \subsection{Tlaková nádoba}
417   430  
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 431 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
419   432  
420 \begin{figure} 433 \begin{figure}
421 \centering 434 \centering
422 \includegraphics[width=10cm, height=8cm]{img/Kartuse_s_heliem.png} 435 \includegraphics[width=10cm, height=8cm]{img/Kartuse_s_heliem.png}
423 \caption{Konstrukce ventilu plynové kartuše s héliem} 436 \caption{Konstrukce ventilu plynové kartuše s héliem}
424 \label{fig:helium} 437 \label{fig:helium}
425 \end{figure} 438 \end{figure}
426   439  
427 V originálním uspořádání je tlačný kuželový ventil otevírán redukčním ventilem, který je vidět na obrázku \ref{fig:ventil_autogen} 440 V originálním uspořádání je tlačný kuželový ventil otevírán redukčním ventilem, který je vidět na obrázku \ref{fig:ventil_autogen}
428   441  
429 \begin{figure} 442 \begin{figure}
430 \centering 443 \centering
431 \includegraphics[width=10cm]{img/Redukcni_ventil.png} 444 \includegraphics[width=10cm]{img/Redukcni_ventil.png}
432 \caption{Redukční ventil} 445 \caption{Redukční ventil}
433 \label{fig:ventil_autogen} 446 \label{fig:ventil_autogen}
434 \end{figure} 447 \end{figure}
435   448  
436 Ten kromě kuželu a přítlačné pružiny obsahuje ještě i zpětný ventil s hadičníkem, který lze z těla redukčního ventilu odšroubovat. 449 Ten kromě kuželu a přítlačné pružiny obsahuje ještě i zpětný ventil s hadičníkem, který lze z těla redukčního ventilu odšroubovat.
437   450  
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. 451 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.
439   452  
440 Z toho důvodu byla použita opakovatelně plnitelná tlaková nádoba v kombinaci s klasickým redukčním ventilem na kyslík. 453 Z toho důvodu byla použita opakovatelně plnitelná tlaková nádoba v kombinaci s klasickým redukčním ventilem na kyslík.
441   454  
442 \begin{figure} 455 \begin{figure}
443 \centering 456 \centering
444 \includegraphics[width=10cm]{img/Lahev_helium.jpg} 457 \includegraphics[width=10cm]{img/Lahev_helium.jpg}
445 \caption{Znovuplnitelná lahev na technické plyny} 458 \caption{Znovuplnitelná lahev na technické plyny}
446 \label{fig:redukcni_ventil_vodik} 459 \label{fig:redukcni_ventil_vodik}
447 \end{figure} 460 \end{figure}
448   461  
449 \begin{figure} 462 \begin{figure}
450 \centering 463 \centering
451 \includegraphics[width=10cm]{img/redukcni_ventil_vodik.jpeg} 464 \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)} 465 \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} 466 \label{fig:redukcni_ventil_vodik}
454 \end{figure} 467 \end{figure}
455   468  
456 \begin{figure} 469 \begin{figure}
457 \centering 470 \centering
458 \includegraphics[width=10cm]{./img/redukcni-ventil-autogen-kyslik.jpg} 471 \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} 472 \caption{Redukční ventil na kyslík sloužící jako náhrada za vodíkový redukční ventil s levým závitem}
460 \label{fig:redukcni_ventil_vodik} 473 \label{fig:redukcni_ventil_vodik}
461 \end{figure} 474 \end{figure}
462   475  
463   476  
464 Helium je pak dávkováno elektromagnetickým ventilem 477 Helium je pak dávkováno elektromagnetickým ventilem
465   478  
466 \begin{figure} 479 \begin{figure}
467 \centering 480 \centering
468 \includegraphics[width=10cm]{img/elektromagneticky_ventil.jpg} 481 \includegraphics[width=10cm]{img/elektromagneticky_ventil.jpg}
469 \caption{Elektromagnetický dávkovací ventil} 482 \caption{Elektromagnetický dávkovací ventil}
470 \label{fig:elmag_ventil} 483 \label{fig:elmag_ventil}
471 \end{figure} 484 \end{figure}
472   485  
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. 486 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   487  
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. 488 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   489  
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. 490 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   491  
479 \subsection{Meteorologický balón} 492 \subsection{Meteorologický balón}
480   493  
481 \subsubsection{Svařování balónu} 494 \subsubsection{Svařování balónu}
482 nutno doplnit 495 nutno doplnit
483   496  
484 \subsubsection{Evči zpětný ventil} 497 \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. 498 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   499  
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. 500 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   501  
489 \begin{figure} 502 \begin{figure}
490 \centering 503 \centering
491 \includegraphics[width=10cm]{img/ZpetnyVentilFoto.jpg} 504 \includegraphics[width=10cm]{./img/ZpetnyVentilFoto.JPG}
492 \caption{Zpětný ventil v nohavici balónu - foto} 505 \caption{Zpětný ventil v nohavici balónu - foto}
493 \label{fig:ZpetVentilFoto} 506 \label{fig:ZpetVentilFoto}
494 \end{figure} 507 \end{figure}
495   508  
496 \begin{figure} 509 \begin{figure}
497 \centering 510 \centering
498 \includegraphics[width=10cm]{img/ZpetnyVentil.png} 511 \includegraphics[width=10cm]{./img/ZpetnyVentil.png}
499 \caption{Zpětný ventil v nohavici balónu} 512 \caption{Zpětný ventil v nohavici balónu}
500 \label{fig:ZpetVentil} 513 \label{fig:ZpetVentil}
501 \end{figure} 514 \end{figure}
502   515  
503   516  
504   517  
505 \newpage 518 \newpage
506   519  
507 \begin{thebibliography}{99} 520 \begin{thebibliography}{99}
508 \bibitem{cement}{například síť CEMeNt} 521 \bibitem{cement}{například síť CEMeNt}
509 \url{http://cement.fireball.sk/} 522 \url{http://cement.fireball.sk/}
510 \bibitem{radiosondy}{radiosondy} 523 \bibitem{radiosondy}{radiosondy}
511 \url{http://www.radiosonde.eu/}, \url{http://www.radiosonda.sk/} 524 \url{http://www.radiosonde.eu/}, \url{http://www.radiosonda.sk/}
512 \bibitem{cocom}{směrnice CoCom} 525 \bibitem{cocom}{směrnice CoCom}
513 \url{http://en.wikipedia.org/wiki/CoCom\#Legacyi} 526 \url{http://en.wikipedia.org/wiki/CoCom\#Legacyi}
514 \bibitem{moguli}{projekt Mogul} 527 \bibitem{moguli}{projekt Mogul}
515 \url{http://cs.wikipedia.org/wiki/Projekt\_Moguli} 528 \url{http://cs.wikipedia.org/wiki/Projekt\_Moguli}
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} 529 \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} 530 \bibitem {ChibiOS/RT}\url{http://www.chibios.org/dokuwiki/doku.php}
518 \end{thebibliography} 531 \end{thebibliography}
519 \end{document} 532 \end{document}