Projekt : Väderballong ( balloon in cyberspace )

[XCore]

Nu drar äntligen bygget igång.
En fullutrustad väderballong-dator.

Skall läsa på mer om hur man får tillstånd för dessa moment.
Troligen kommer uppskjutet ske uppåt, runt norge.
Mest för att det inte skall vara hus runt.
Ballongen kan landa flera mil ifrån, funkar inte i någon storstad.
Hellre ett träd, en på ett tak mitt i stan.
Så försöker planera in en avfärd i sommar.
På semestern, högt upp i sverige.

Saker "datorn" ska kunna :
Mäta hastighet,höjd och liknande data.
Mäta temperatur,fuktighet och liknande väder data.
Skicka gps kordinater.
Och givetvis fotografering/filmning.

Det kommer alltså vara ett moderkort i lådan, ett nano itx.
Som drivs med NiMH, lipo skippas pga :
NiMH orkar mer uttag, systemet skall köras och kunna köras på ner till 5V.
Alltså hela vägen ner till batteriet inte orkar mycket mer.
I beräkningarna finns även att det blir kallt och då släpper batterier ifrån sig mindre.
Kommer satsa på runt 12v och 5000mAH.
Vilket med nano kortet skall ge runt 5-6 tim drift.
En färd kan ta flera timmar.
Så skall försöka öka detta med en marginal på en beräknad färdtid + 2timmar extra.

Sensorer kommer sitta fast på lådan och i lådan.
Lådan kommer byggas i frigolit och värmas med värmeplattor.
Och ett MÅSTE är aluminium på sidorna.
Så den syns på radarn för flyg och andra luftburna varelser.

Data kommer skickas via :
Wifi på marknivå för att se så allt fungerar via en bärbar dator.
Att kameror fungerar och att lådan filmar.
GPRS för GPS data, dock bryts ju linken här vid bara några 100 meter upp.
Men väl på marken igen kommer den att skicka kordinater igen.

En sensor kommer även finnas i lådan som känner av landningen.
Så systemet kan starta nödvädninga spårnings funktioner ( för att spara batteri vid färden ).

Videofilmningen kommer ske via 2 st webcam,s av modell värre ( logitech HD kamerorna ).
En rakt ner emot marken och en rakt ut emot horizonten.

Antenner kommer finnas på sidan av lådan.

Tror det kommer bli enklare att förstå min tanke i bilderna jag kommer posta.

Beräknad avfärd : Okänt

Väderballonger bör enligt T.V. skickas upp på helger, då flygtrafik är minimal.

Absolut maxvikt enligt lag för uppskjut av väderballonger : 4kg
Absolut maxvikt : 2.5kg
Vikt hitils : 0.0 kg

Hoppas ni följer detta.

Budget 10,000 kr.
Använt av budgeten : 1,570 kr

Köplogg :
2012-10-02 - WLan kort med 1w effekt och stöd för AP. [ 250 kr ( http://www.ebay.com )
2012-10-09 - NANO ITX kort. [ 1,300 kr ] ( http://www.mini-itx.se )
2012-10-09 - Kamerahus för kamerorna. [ 20 kr ] ( http://www.tradera.se )

[MicaelKarlsson]

Hoppas ni följer detta.

Lita på det! Det här låter ruskigt spännande!

Ett stort lycka till från undertecknad och glöm inte att berätta hur det går.

[XCore]

Det här projektet är det inte direkt ett problem med delarna, utan alla andra saker.
Värmen vid fallet,temperaturen väl uppe i luften.
Fallskärm, fallet emot marken sedan.
Trots fallskärm brukar väderballonger falla enligt engelsk källa runt 6-16mph.
Det är en ganska hög hastighet.
Kondens på glasen till kameror, mycket att beräkna in!

Jag kommer posta en hel del!

[Nerre]

Det känns lite som slöseri att värma lådan med extra element, är det inte bättre att låta datorns spillvärme stå för uppvärmningen? Annars kommer ju batteriet ta slut ännu snabbare?

[XCore]

Jag kommer spekulera mer kring värmningen i senare stadie.
Jag hade tänkt mig fack för värmeplattor som man har för händerna.
Sånna man trycker till på så är dom varma i typ 8 timmar.
Värmen som bildas via batteri är värmen av som du sagt, moderkortet och elektroniken i helhet.
Finns ju risk också för att uppvärmning skapar mer kondens på kameralinserna än utan denna interna värme.
Lådan kommer testas flertal gånger i kylen.

[dar303]

Följs med intresse!

[Nerre]

Ah, du menade såna värmeplattor. Frågan är hur mycket energi det finns lagrad i en sån. De väger ju en del också. Det finns lättare varianter som är som ett pulver i en tunn påse (de går att ha i skorna, under foten). Finns på Clas O kom jag på, Hot Spot heter de tydligen.

[XCore]

Sett sånna med, det måste tas in.
Vikt och energi lagrad.
Dom planerade ackarna väger ungefär 1kg, bara där går nästan halva vikten åt.
Första stegen är låda,montera dator med SSD hdd.
Samt batteri, se vad vikten hamnar på.

[anders_bzn]

Något att bita i: http://www.axis.com/corporate/press/ind ... record.htm

Detta ska bli intressant, hur högt ska den flyga?

[XCore]

Jag har inte gjort beräkningar kring det, systemet skall klara -50 grader minst.
Det bör bidra med att stighöjden är hög.
Inte sett mycket info angående hur högt ballonger drar iväg.
Satsar ju på så högt som möjligt!
Kikat runt på ballonger, sett extrema fall då den vart upp med kameror upp emot minst 100,000 feet.
Då var det ändå en 50$ ballong ifrån ebay.
Har för mig att den testade "lasten" låg på runt 10lbs.
Vilket är en för hög last enligt mig.

[Nerre]

Behöver du SSD-disk? Ah, ser nu att du ska videofilma i HD... då behövs det kanske ja...

Annars hade väl USB-minne varit en billigare (och lättare?) lösning. Kör man nån embedded linux-variant som OS så behövs det ju inga enorma mängder lagringsutrymme. Tittar man på openwrt/dd-wrt så klämmer ju de in rätt mycket i sina images som är mindre än 8 MB.

[XCore]

Inom mitt utryck ssd menar jag givetvis lagring utan mekaniska delar.
Jag kommer få lös en SSD disk för projektet, 80gb för under 200 kr ny med kvitt och garanti.
Kommer filma i hd men inte full fps, alltså kommer ligga runt 10/fps.
Att filma 30fps med HD upplösning gör att bilderna blir väldigt dåliga vid snabb hastighet, lösningen är att man går ner i fps,en.
Generelt om alla webcam jag hållt på med.

[E Kafeman]

Max höjd-begränsning på 60.000 fot är inbyggd i somliga GPS-mottagare, i synnerhet de som exporteras utanför USA, känner du säkert till, men ett annat problem som evt. ligger inlagt är höjdvinkel-mask, vilket ger lite speciella problem när man addrerar in hög höjd i kombination med att befinna sej långt från GPS-satelliternas banor.
För låg höjdvinkel ger normalt instabila mätresultat vid marknivå då signalen från satelliten bromsas av för mycket ojämn atmosfär varför dessa resultat automatiskt skippas som otillförlitliga i somliga SiRF-kretsar.
Långt norr ut befinner sej alla GPS-satelliter på en låg vinkel, då närmsta satelliten vänder i höjd med norra Tyskland. Visserligen kommer du istället se GPS-satelliter från andra väderstreck men de befinner sej ännu lägre över horisonten.
Pga av att alla gps-satelliterna kommer vara i låg vinkel i förhållande till mottagaren försämras även höjd-noggrannheten. Den geometriska kalkyleringen blir mer en sidledes angivelse relativt satelliterna.
Inbyggda GPS-antenner har oftast riktverkan uppåt och kan vara döda i horisontell riktning. Denna riktverkan blir mer påtaglig om du inte heller får indirekta GPS-signaler via reflektion i mark och byggnader såsom i din ballong. Denna reflektion brukar på marken vara märkbar då den kan ge kraftigt missvisande höjd, då du befinner dej på höghus-balkong och tar emot GPS-signal som studsat mot mark eller andra hus.
Dyrare GPS-antenner och mottagare brukar vara konstruerade för att undvika sådana problem, genom att kraftigt undertrycka fel cirkulär polarisation, men det är oftast tunga och klumpiga saker så det är inte aktuellt.
Det finns även enklare antenner som är mer känsliga i horisontal-led och förmodar att du ändå kommer mäta höjd med tryckmätare.
Har inte räknat på vilka GPS-vinklar som det blir för din ballong, det är möjligt att det inte är några problem alls, och det kanske är redan är med i dina beräkningar.
Kraftig rotation eller pendling kan försvåra all RX/TX och evt. video-film blir mindre lyckad. Ballongen är oftast rätt stabil men om lasten är en oliksidig kantig box och hängs i enkel lina så snurrar och gungar det garanterat ordentligt.
Sk. 1 Watts wlan på Ebay, brukar inbegripa en orealistisk antenn-gain i beräknad total uteffekt. Har för inte så länge sedan mätt upp en sådan. Dess uteffekt var max ca 30 mW men det krävdes att den matades med ca 10 mW för att uppnå det.
Lycka till med ballong-resan, och hoppas att mina påpekanden är obefogade.

[Nerre]

Ok, Clas O kränger ju nu annars 32 GB USB-minne för 199 spänn. Jag har sneglat på det men inte köpt ännu.

[XCore]

Max höjd-begränsning på 60.000 fot är inbyggd i somliga GPS-mottagare, i synnerhet de som exporteras utanför USA, känner du säkert till, men ett annat problem som evt. ligger inlagt är höjdvinkel-mask, vilket ger lite speciella problem när man addrerar in hög höjd i kombination med att befinna sej långt från GPS-satelliternas banor.
För låg höjdvinkel ger normalt instabila mätresultat vid marknivå då signalen från satelliten bromsas av för mycket ojämn atmosfär varför dessa resultat automatiskt skippas som otillförlitliga i somliga SiRF-kretsar.
Långt norr ut befinner sej alla GPS-satelliter på en låg vinkel, då närmsta satelliten vänder i höjd med norra Tyskland. Visserligen kommer du istället se GPS-satelliter från andra väderstreck men de befinner sej ännu lägre över horisonten.
Pga av att alla gps-satelliterna kommer vara i låg vinkel i förhållande till mottagaren försämras även höjd-noggrannheten. Den geometriska kalkyleringen blir mer en sidledes angivelse relativt satelliterna.
Inbyggda GPS-antenner har oftast riktverkan uppåt och kan vara döda i horisontell riktning. Denna riktverkan blir mer påtaglig om du inte heller får indirekta GPS-signaler via reflektion i mark och byggnader såsom i din ballong. Denna reflektion brukar på marken vara märkbar då den kan ge kraftigt missvisande höjd, då du befinner dej på höghus-balkong och tar emot GPS-signal som studsat mot mark eller andra hus.
Dyrare GPS-antenner och mottagare brukar vara konstruerade för att undvika sådana problem, genom att kraftigt undertrycka fel cirkulär polarisation, men det är oftast tunga och klumpiga saker så det är inte aktuellt.
Det finns även enklare antenner som är mer känsliga i horisontal-led och förmodar att du ändå kommer mäta höjd med tryckmätare.
Har inte räknat på vilka GPS-vinklar som det blir för din ballong, det är möjligt att det inte är några problem alls, och det kanske är redan är med i dina beräkningar.
Kraftig rotation eller pendling kan försvåra all RX/TX och evt. video-film blir mindre lyckad. Ballongen är oftast rätt stabil men om lasten är en oliksidig kantig box och hängs i enkel lina så snurrar och gungar det garanterat ordentligt.
Sk. 1 Watts wlan på Ebay, brukar inbegripa en orealistisk antenn-gain i beräknad total uteffekt. Har för inte så länge sedan mätt upp en sådan. Dess uteffekt var max ca 30 mW men det krävdes att den matades med ca 10 mW för att uppnå det.
Lycka till med ballong-resan, och hoppas att mina påpekanden är obefogade.

Nyttigt, visste en del av det du skrev om gps historian.
Jag tänker ju inte använda gps,en i luften.
Hämtar höjd och liknande värden via andra sensorer, som du nämt tex tryck.
GPS,en finns endast för att plocka ut vart den befinner sig.
Det kommer främst ske på marknivå, för att lokalisera den.

Lådan som skall upp kommer enligt mina påbörjade CAD,ingar att sluta på 21x21x22cm.
DÅ är innanhöljet 17x17x18cm.
Det där imellan är frigolit.
Kommer även montera batterier och tungt längst ner.
Mest för stabilitering.

WiFi modulen kommer ge mig cirka 350m kontakt med ballongen, och det här är ju endast vid uppskjutningen.
Enligt egna tester och med just en avstämd ( för just detta kort ) antenn på 9dB.
Så ger det mig i grova drag 350m räckvidd.
Uppmätt och testat.
Vad WiFi modulen kommer göra på marken är att skicka information så att allt fungerar.
Att alla kameror filmar.

Har även planerat in en "abort" funktion, som hakar av ballongen vid detta stadie och slår ut fallskärmen om något blir galet eller om jag ser något fel på dom sekundrarna då ballongen fortfarande är på väg och inom min räckvidd, cirka 300-400m.
WiFi och allt som används på marken för startögonblicket kommer slås av automatiskt via en mikroprocessor.
Efter ett antal meter.
Sedan är detta av för resten av tiden.
Och istället skall datorn ställas in på att spara sin kraft till filmningen,loggningen och ett antal timmar på marken och skicka ut kordinater.

EDIT :
GPS modulen som skickar kordinaterna via gprs kommer drivas av externt batteri.
OM helvetet väl händer att det blir något strul med det, så kommer den ha en "reserverad" andel i huvudbatterierna för att använda ström därifrån.

Tack!