Šodien saņēmu GPS moduli! Iepriekš jau rakstīju, ka viens GPS man ir, taču tas darbojas tikai līdz 18 km augstumam, savukārt šis ir ar uBlox 6 čipu, un tā augstuma robeža ir 55 km. Šim arī jābūt krietni jūtīgākam, pašreizējais Rīgas betona džungļos ļoti vāji spēj uztvert satelītu signālus.

Tā oficiālais nosaukums ir Falcom FSA03. Pasūtīju no Sequoia.co.uk divus eksemplārus, jo divi bija tikai mazliet dārgāk par vienu. Vēl jāpielodē kāds hederis vai vadiņi pa tiešo. Lai gan tur daudz pieslēgumvietu, seriālajam pieslēgumam vajag tikai četrus savienojumus – TX, RX, VCC un GND. Visu svarīgo var atrast UKHAS wiki un specifikācijā.

17:00:13 <x-f> heh.. Montgolfier brothers had their first balloon flight on this day 229 years ago
17:00:58 <x-f> distance was two kilometers :)
17:01:05 <costyn> hehe... amateurs
17:01:12 <Rob_M0DTS> haha
17:01:28 <costyn> these days we get 10,000 easy... :P
17:02:45 <fsphil> I was quite chuffed with 500km

Svētdien vakarā (ap vieniem naktī pēc GMT) pēc saullēkta Kalifornijā tika palaisti četri baloni. Divi no tiem bija paredzēti, lai uzstādītu augstuma rekordu, pārējie divi – lai floatētu tālumā. To darīja tie paši California Near Space Project cilvēki, kas pirms dažām nedēļām jau uzstādīja augstuma rekordu.

Augstumbaloni jaunus rekordus tomēr neuzstādīja, nosala un pārstāja raidīt, turklāt viens no tiem sāka peldēt. Savukārt tālumbaloni pa to laiku devās ceļā – viens apmēram 27 km, otrs 33-35 km augstumā. Pirmajam ātrums bija lielāks, tas tika krietni pāri ASV vidum, kur beidzot nokrita. Jau tobrīd tas bija ievērojams attālums. Pēc tam netālu uzradās viens no augstajiem baloniem. Otrs ceļoja mazliet lēnāk, taču tik un tā ar ātrumu ap 210-240 km/h, brīžiem pārsniedzot pat 300 km/h.

Peldošie baloni parasti spēj ceļot visu nakti un tad pārsprāgst neilgi pēc saullēkta gan tādēļ, ka saule tos sasilda, liekot pacelties augstāk, gan UV starojuma dēļ, kas iznīcina lateksu.

Pirmdienas vakarpusē tas jau tuvojās ASV austrumkrastam. Otrdienas agrā rītā tas sāka ceļu virs Atlantijas okeāna. Pēc dažām stundām tam izslēdzās GPS (droši vien no aukstuma un nepietiekamas bateriju jaudas), vēl pēc pāris stundām pazuda sakari, jo tas jau bija aiz horizonta. Tam bija jau sen jāpārsprāgst, taču tas nodzīvojās pa sauli divas diennaktis bez problēmām. Otrdienas vēlā vakarā to sāka uztvert apziņotie radioamatieri Azoru salās. Trešdienas rītā 7:40 GMT tas sasniedza Spānijas krastus. Brīdi pirms 12 GMT tas beidzot pārsprāga un nokrita Vidusjūrā.

Tas bija ceļojis 55 stundas, nolidojot 10000 kilometru un pieveicot pirmo transkontinentālo un transatlantisko lidojumu. Bija daudz aizdomu, jo lateksa baloni nedzīvo tik ilgi, kad uz tiem iedarbojas UV stari. Arī 4AA baterijas tik ilgi nevar izdzīvot. Bet – tā tomēr bija. Lai gan taustāmie pierādījumi noslīcināti Vidusjūrā, ir neatkarīgi veikti radio signālu ieraksti.

Neviens negaidīja tādu iznākumu. Tiešām neviens. Šaubos, vai to ir iespējams atkārtot, bet, ja nu kas – 1600g Hwoyee balons, 155g kapsula (sīkāka info). :]

Jebkurā gadījumā tas ir nozīmīgs sasniegums. Taču visvairāk šajā gadījumā man žēl White Star komandas – viņi gatavojās būt pirmie amatieri, kas veikuši transatlantisko lidojumu. Atšķirībā no CNSP viņi tam gatavojās (viņiem būtu divvirzienu sakari ar zondi, arī šis tas no zinātniskiem eksperimentiem, sakari ar gaisa satiksmes vadības centriem). Viņiem tas prasīja vairāk kā gadu, līdzīgi kā mums. Un gan viņiem, gan mums vēl ir daudz darbu, kas jāizdara.

Es diezgan labi saprotu viņu tagadējās izjūtas. Mēs arī gribējām būt pirmie – pirmie, kas veikuši tādu balona lidojumu Latvijā, pirmie, kas nofotografējuši Latviju no "kosmosa". Un tad uzrodas cita komanda, kas tūlīt, tūlīt jau palaidīs balonu. Pirmās vietas tituls mums vairs nespīd, jau esam zaudējuši (lai gan tās nemaz nebija sacensības). Dažas dienas domāju, vai maz vērts turpināt, kā būt. Bet tad emocijas nomierinājās, un es sapratu, ka tomēr ir pietiekami daudz jau izdarīts, ieguldīts, saprasts un izdomāts. Nebūsim pirmie, bet tas nekas. Nav zināms, kas tā par otru komandu, cik tālu tā tiešām ir, ko un kā darīs un kā viņiem ies. Bet mēs visu būsim pārdomājuši un izdarīsim pareizi, lai mūsu lidojums būtu bez problēmām, un mēs atgūtu savu zondi. Varbūt tādā ziņā gan būsim pirmie. :)

Tāpēc ļoti ceru, ka White Star komanda tomēr turpinās darbu pie sava projekta, un janvārī viņiem beidzot būs veiksmīgs lidojums.

(Papildināts)

Video ar CNSP-11 pildīšanu un palaišanu:

Grafiks ar augstuma, temperatūras un baterijas datiem lidojuma laikā:

(info no GPSL meillistes)

Pagājušajā nedēļā pieķēros pie sakaru problēmas risināšanas. Radio raidītāja mūsu zondei nebūs, tāpēc informāciju saņemsim, izmantojot GSM sakarus. Tas, protams, rada zināmas problēmas, jo GSM pārklājums ir tikai tuvu zemei – divu kilometru augstumā tam vēl vajadzētu būt, ir dzirdēts par gadījumiem, kad tas bijis arī augstāk. Bet nu jā, sakari mums būs tikai pašā sākumā un beigās, tāpēc zondes kompīti būs jāprogrammē tā, lai tas ņem vērā augstumu un zemajos brīžos dod pēc iespējas vairāk informācijas.

Zondes bortdators sastāvēs no Seeed Studio Stalker v2 (ar microSD slotu un citiem labumiem), GPS moduļa un GSM moduļa (droši vien arī no Seeed Studio – GPRS šīlds). Tur vēl būs sensori un vēl kas, bet šīs būs pamatlietas.

Stalkeris barojas no 3.7V LiPo akumulatora (piezīme – vajadzētu iegādāties 2000 mAh). GPRS šīldam vajag 5-9V un brīžiem līdz pat 2A, līdz ar to tas tiks barots no atsevišķas baterijas. Sestdienas vakarā abi ar CopyLeft'u pasēdējām un ilgi padomājām par šo tematu. Tika izmēģināti dažādi varianti, līdz atradām tādu, kas tiešām darbojas. Problēma tāda, ka, modulim reģistrējoties GSM tīklā, tas patērē daudz jaudas (tur arī sanāk tas 2A pīķis), bet ne visi barošanas avoti to spēj dot, un tādā gadījumā modulis vienkārši izslēdzas.

Aprēķinu un testu rezultātā tika noskaidrots, ka to var barot ar 7.4V LiPo (bet LiPo vispār nebūtu labi sūtīt augšā lielā aukstuma dēļ..) vai pieciem AA tipa 1.2V akumulatoriem (izmantoju Eneloop). Modulis spēja ieslēgties un reģistrēties tīklā bez problēmām. Pat izdevās uz to piezvanīt arī tad, kad biju noskrūvējis antenu – sava veida stresa tests.

Man ir kāds blakusprojektiņš, uz kura lielākoties arī mācos darboties ar Arduino – meteostacija. Mani vienmēr ir interesējuši laikapstākļi. :) Nu un tur būtībā diezgan līdzīgi – tiek savākti dati no sensoriem, kurus, izmantojot GPRS, nosūta uz serveri. Ar to tad arī notestēju, cik daudz tas GPRS šīlds patērē energoresursus un cik ilgi spēs darboties. Uzreiz gan nekas nedarbojās, jo GPRS šīlds vienkārši taimautojās, jo izrādījās, ka Kopijam taisnība, un nepieciešams savienot GPRS šīlda GND pinu ar Stalkera GND pinu. Aizgāja! Uzliku datu sūtīšanu ar piecu minūšu intervālu, un ar gandrīz pilnu akumulatoru komplektu tas nostrādāja apmēram 12 stundas, beigās izslēdzoties pie 5.2V.

Turpmākie plāni ir laist GPRS šīlda barošanu caur TIP120 (Darlington) tranzistoru, lai varu to ieslēgt no Arduino tikai tad, kad man to vajag. Tam būtu krietni jāpaildzina tā darbības ilgums. Eneloop'us arī nebūtu prātīgi sūtīt augšā aukstuma dēļ, tāpēc vēl būs jāveic testi ar litija AA baterijām (LiFeS₂), tām aukstums tikpat kā nekaitē. Tās varbūt vajadzēs tikai četras, ne piecas, jo dod lielāku strāvu.

Vajadzēs padomāt arī par Stalkera barošanu no litija bateriju komplekta. Lai drošāk. Teorētiski gan arī tad, ja LiPo aukstuma dēļ pavisam zaudēs jaudu un bortdators izsalkumā izslēgsies, pēc akumulatora sasilšanas (vismaz virs nulles), visam atkal būtu jāatsāk strādāt, taču labāk, protams, lai līdz tam tomēr nemaz nenonāk. Ir gan doma par speciālu sildītāju bateriju tuvumā, bet tas vēl ir jautājums.

Heh, konkurentu parādīšanās tuvumā ir iekustinājusi mūsu projekta virzības ātrumu. :)

Lai zinātu, kur balons aizlidojis un tīri intereses pēc arī to, cik ta' augstu tas bijis, vajag GPS. GPS dalās divās daļās – tādi, kuri darbojas līdz 18 km augstumam, un tādi, kas darbojas līdz pat 50 km augstumam.

Sāku ar pavisam lētu variantu, ko ieteica CopyLeft, – ībejā pa £9 nopirkts Garmin GPS modulis "GPS15-F". Tas, protams, beidzas pie 18 km, bet citādi ir pietiekami mazs un ērts. Turklāt ideāls testiem, jo info dod parastos NMEA teikumos. Turklāt uz kaut kā ir jātrenējas, ar Arduino dabūjot nepieciešamās koordinātes. 

Vēlāk noteikti vajadzēs nopirkt GPS moduli, kam nav tāda augstuma ierobežojuma, bet par to tad varēs padomāt vēlāk.

Šim ir MCX ligzda antenas pieslēgšanai un ligzda, kur iebāzt sešu dzīslu flex kabeli. Ar antenu viss vienkārši, taču ar saslēgšanu ar Arduino gan bija mocības.

Flex kabelis ir tik plāns kā papīrs. Vienā galā to ar skalpelīti sašķēlu pa dzīslām, katru dzīslu pielodēju female hedera kontaktam (baisi piņķerīgi), pēc tam visu pārklāju ar karstās līmes kārtu no abām pusēm, lai būtu droši, ka nekas nekad neatnāks vaļā. Bildēs apmēram redzams. Tos plānos vadiņus lodējot droši vien pavisam viegli var pārdedzināt.

Man ir 20 cm garš kabelis, taču mierīgi varēja arī īsāku. Pirms tam biju domājis to griezt uz pusēm, taču tad sapratu, ka tādā veidā ņemšanās būtu vēl lielāka un bez garantēta rezultāta.

Kad tehniskā puse bija atrisināta, beidzot ķēros pie sava Arduino klona un tā programmatūras. 

No Arduino kloniem man ir Seeed Studio Seeeduino (v2.21) un tās pašas kompānijas Stalker (v.2), abi ar ATmega328. GPS modulim vajag 3.3V un ne vairāk. Seeeduino var pārslēgt starp 3.3 un 5V, bet Stalker darbojas ar 3.3V, ja to darbina no LiPo.

GPS moduli pieslēgt ir vienkārši – 2. vads (no kreisās) uz GND, 3. vads uz 3.3V, 4. vads uz RX un 5. vads uz TX. Es izmantoju NewSoftSerial, tāpēc par RX un TX var noteikt gandrīz jebkuru pinu.

Stalkerim ir iebūvēts temperatūras sensors, kā arī microSD slots (plus vēl dažas lietiņas), līdz ar to ideāls variants informācijas logošanai. Tā vārds pa vārdam, līdz programmiņa, kas ņem informāciju no GPS, izparsē to un ik pēc noteikta laika ieraksta to failā uz microSD kartiņas, pie reizes nomirkšķinot LED lampiņu kā signālu, vai ir dabūts GPS fikss, bija gatava. Klāt pieliku BMP085 sensoru, kas mēra atmosfēras spiedienu un temperatūru, tīri intereses pēc, lai beidzot pārbaudītu, kā sakrīt augstuma izmaiņas spiediena sensoram un GPS. Visu ieliku kastītē un pārbaudīju ceļā no Rīgas uz Siguldu. Informāciju piefiksēja ik pēc 20 sekundēm.

Starp citu, pastētes kārbiņa ļoti labi der maza projektiņa pārnēsāšanai. Un tā mazā maketplate ir no el cheapo protošīlda, ļoti ērti šādiem gadījumiem.

Īsti neesmu pārliecināts, cik pareizi BMP085 rāda augstumu, kuru aprēķināju no atmosfēras spiediena, jo to man nācās kompensēt, jo netālu atrodas ciklona centrs, taču kopējās tendences ir līdzīgas. GPS augstums, manuprāt, lēkā par daudz, taču jāņem vērā, ka tā antena bija mašīnā un ne tajā atklātākajā vietā, kas noteikti ietekmēja signāla kvalitāti. Testa gaitā LiPo strāvas stiprums samazinājās no 4.18 līdz 4.1V, pusotrai stundai nav slikti, tomēr būs jāmēģina optimizēt kodu.

Īsais kopsavilkums – GPS informācijas logošana ir, vismaz pamats noteikti. Vēl jāpieliek pāris sensoru un galvenais – GSM moduli informācijas sūtīšanai uz misijas vadības centru. Par turpmākiem rezultātiem informēšu.

Balons visu padarīšanu ceļ augšup. Kad tas vairs nespēj izturēt iekšējo spiedienu (atmosfēras trūkuma dēļ balons ir kļuvis apmēram desmitreiz lielāks kā palaišanas brīdī), tas pārsprāgst un viss sāk krist lejup. Tā kā sākumā atmosfēra ir pavisam plāna, tad kritiena sākumā kapsula var sasniegt pat 250 km/h lielu ātrumu. Pēc tam atmosfēra jau kļūst biezāka un arvien vairāk sāk darboties izpletnis, bremzējot kapsulas kritienu. 

Normāls nolaišanās ātrums ir ap 5-6 m/s jūras līmenī, lai netraumētu ne kapsulu, ne tās saturu, ne to, uz kā kapsula, iespējams, nolaidīsies.

Mūsu izpletnis ir 36" / 91 cm liels. Krāsas – spilgti oranžs un spilgti zaļš (izskatās labāk kā bildēs). Tas paredzēts 800 g līdz 1.5 kg kapsulai. Izpletņa svars – 51 grams.

Izpletni pirku no Spherachutes.com caur Random Aerospace.co.uk. Tiklīdz to dabūju, tā piesēju dažsimt gramu svarīgu lietiņu un izmetu pa logu, darbojās. :)