रॉकेट टेलीमेट्री/पोजिशन ट्रैकर: 7 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

इस परियोजना का उद्देश्य 9 डीओएफ सेंसर मॉड्यूल से एसडी कार्ड में उड़ान डेटा लॉग करना है, और साथ ही सेलुलर नेटवर्क के माध्यम से अपने जीपीएस स्थान को सर्वर पर प्रेषित करना है। यह प्रणाली रॉकेट को खोजने की अनुमति देती है यदि सिस्टम का लैंडिंग क्षेत्र एलओएस से परे है।

चरण 1: भागों की सूची

टेलीमेट्री सिस्टम:

1x ATmega328 माइक्रोकंट्रोलर (Arduino UNO, Nano)

1x माइक्रो एसडी ब्रेकआउट -

1x माइक्रो एसडी कार्ड - (आकार कोई फर्क नहीं पड़ता FAT 16/32 स्वरूपित) - Amazon Link

1x Gy-86 IMU - Amazon Link

स्थिति ट्रैकिंग:

1x ATmega328 माइक्रोकंट्रोलर (Arduino UNO, Nano) (प्रत्येक सिस्टम को अपने स्वयं के माइक्रो की आवश्यकता होती है)

1x Sim800L GSM GPRS मॉड्यूल - Amazon Link

1x सिम कार्ड (डेटा प्लान होना चाहिए) - https://ting.com/ (केवल आपके द्वारा उपयोग किए जाने वाले शुल्क के लिए शुल्क)

1x NEO 6M GPS मॉड्यूल - अमेज़न लिंक

सामान्य भाग:

1x 3.7v लाइपो बैटरी

1x 3.7-5v स्टेप-अप कनवर्टर (यदि आप पीसीबी नहीं बनाते हैं)

1x रास्पबेरी पाई, या कोई भी कंप्यूटर जो php सर्वर को होस्ट कर सकता है

3डी प्रिंटर तक पहुंच

- पीसीबी के लिए बीओएम स्प्रेडशीट में सूचीबद्ध है

-Gerbers github रेपो पर हैं -

चरण 2: सबसिस्टम 1: स्थिति ट्रैकिंग

परिक्षण:

एक बार जब आपके पास सिस्टम के लिए पुर्जे (NEO-6M GPS, Sim800L) हाथ में होते हैं, तो आपको सिस्टम की कार्यक्षमता का स्वतंत्र रूप से परीक्षण करने की आवश्यकता होती है, ताकि आपको यह पता लगाने की कोशिश करने में सिरदर्द न हो कि सिस्टम को एकीकृत करते समय क्या काम नहीं कर रहा है।

जीपीएस परीक्षण:

GPS रिसीवर का परीक्षण करने के लिए, आप या तो Ublox (U-Center Software) द्वारा प्रदान किए गए सॉफ़्टवेयर का उपयोग कर सकते हैं

या जीथब रेपो (जीपीएस टेस्ट) में जुड़ा परीक्षण स्केच

1. यू-सेंटर सॉफ़्टवेयर के साथ परीक्षण करने के लिए, बस यूएसबी के माध्यम से जीपीएस रिसीवर प्लग इन करें और यू-सेंटर में कॉम पोर्ट का चयन करें, इसके बाद सिस्टम स्वचालित रूप से आपके स्थान को ट्रैक करना शुरू कर देगा।

2. माइक्रो-कंट्रोलर के साथ परीक्षण करने के लिए, IDE के माध्यम से GPS-परीक्षण स्केच को एक arduino पर अपलोड करें। फिर 5V और GND को रिसीवर पर लेबल किए गए पिन से arduino और GPS RX पिन को डिजिटल 3 और TX पिन को arduino पर डिजिटल 4 से कनेक्ट करें। अंत में Arduino IDE पर सीरियल मॉनिटर खोलें और बॉड दर को 9600 पर सेट करें और सत्यापित करें कि प्राप्त निर्देशांक सही हैं।

नोट: NEO-6M मॉड्यूल पर सैटेलाइट लॉक का एक दृश्य पहचानकर्ता यह है कि लाल एलईडी संकेतक कनेक्शन को इंगित करने के लिए हर कुछ सेकंड में झपकाएगा।

SIM800L परीक्षण:

सेलुलर मॉड्यूल का परीक्षण करने के लिए आपको एक सक्रिय डेटा योजना के साथ पंजीकृत एक सिम कार्ड की आवश्यकता होगी, मैं टिंग की सलाह देता हूं क्योंकि वे मासिक डेटा योजना के बजाय केवल आपके द्वारा उपयोग किए जाने वाले शुल्क के लिए शुल्क लेते हैं।

सिम मॉड्यूल का लक्ष्य सर्वर को उस स्थान के साथ HTTP GET अनुरोध भेजना है जो GPS रिसीवर द्वारा प्राप्त किया जाता है।

1. सेल मॉड्यूल का परीक्षण करने के लिए सिमकार्ड को मॉड्यूल में डालें, जिसमें चम्फर्ड एंड का सामना करना पड़ रहा है

2. सिम मॉड्यूल को GND और 3.7-4.2v स्रोत से कनेक्ट करें, 5v का उपयोग न करें !!!! मॉड्यूल 5v पर चलने में सक्षम नहीं है। Arduino पर सिम मॉड्यूल RX को एनालॉग 2 और TX को एनालॉग 3 से कनेक्ट करें

3. सेल मॉड्यूल को कमांड भेजने में सक्षम होने के लिए जीथब से सीरियल पास-थ्रू स्केच अपलोड करें।

4. इस ट्यूटोरियल का अनुसरण करें, या HTTP GET कार्यक्षमता का परीक्षण करने के लिए एटी कमांड टेस्टर का परीक्षण डाउनलोड करें

कार्यान्वयन:

एक बार जब आप यह सत्यापित कर लें कि दोनों सिस्टम स्वतंत्र रूप से काम करते हैं, तो आप माइक्रोकंट्रोलर जीथब पर पूर्ण स्केच अपलोड करने के लिए आगे बढ़ सकते हैं। यह सत्यापित करने के लिए कि सिस्टम वेबसर्वर को डेटा भेज रहा है, आप सीरियल मॉनिटर को 9600 बॉड पर खोल सकते हैं।

*सर्वर आईपी और पोर्ट को अपने आप बदलना न भूलें और आप जिस सेल प्रदाता का उपयोग कर रहे हैं उसके लिए एपीएन ढूंढना सुनिश्चित करें।

अगले चरण पर जाएँ जहाँ हम सर्वर सेट करते हैं

चरण 3: सर्वर सेटअप

रॉकेट के स्थान को प्रदर्शित करने के लिए एक सर्वर सेटअप करने के लिए, मैंने होस्ट के रूप में रास्पबेरी पाई का उपयोग किया, लेकिन आप किसी भी कंप्यूटर का उपयोग कर सकते हैं।

RPI पर lightphp सेट करने के बारे में इस ट्यूटोरियल का अनुसरण करें और फिर अपने RPI के /var/www/html फ़ोल्डर में github से php फ़ाइलों को कॉपी करें। बस कमांड का उपयोग करने के बाद

सुडो सर्विस लाइटटीपीडी फोर्स-रीलोड

सर्वर को पुनः लोड करने के लिए।

अपने राउटर पर सर्वर से जुड़े बंदरगाहों को अग्रेषित करना सुनिश्चित करें ताकि आप डेटा को दूरस्थ रूप से एक्सेस कर सकें। आरपीआई पर यह पोर्ट 80 होना चाहिए, और बाहरी पोर्ट एक मनमाना संख्या हो सकता है।

RPI के लिए एक स्थिर IP सेट करना एक अच्छा विचार है ताकि आपके द्वारा अग्रेषित पोर्ट हमेशा RPI के पते की ओर इंगित करें।

चरण 4: सबसिस्टम 2: टेलीमेट्री लॉगिंग

टेलीमेट्री प्रोग्राम पोजीशन ट्रैकिंग सिस्टम से अलग माइक्रोकंट्रोलर पर चलता है। यह निर्णय ATmega328 पर स्मृति सीमाओं के कारण दोनों प्रोग्रामों को एक सिस्टम पर चलने में सक्षम होने से रोकने के कारण किया गया था। उन्नत विनिर्देशों के साथ माइक्रोकंट्रोलर का एक और विकल्प इस मुद्दे को हल कर सकता है और एक केंद्रीय प्रोसेसर के उपयोग की अनुमति दे सकता है, लेकिन मैं उपयोग में आसानी के लिए मेरे पास मौजूद हिस्सों का उपयोग करना चाहता था।

विशेषताएं: यह कार्यक्रम एक अन्य उदाहरण पर आधारित है जो मुझे यहां ऑनलाइन मिला।

• कार्यक्रम मूल रूप से सापेक्ष ऊंचाई (स्टार्टअप पर शून्य पढ़ने की ऊंचाई), तापमान, दबाव, एक्स दिशा में त्वरण (आपको सेंसर के भौतिक अभिविन्यास के आधार पर त्वरण पढ़ने की दिशा बदलने की आवश्यकता होगी), और एक टाइमस्टैम्प (मिली में) पढ़ता है)
• लॉन्चपैड पर बैठकर डेटा को लॉग होने से रोकने के लिए और स्टोरेज स्पेस को बर्बाद करने से रोकने के लिए, सिस्टम केवल डेटा लिखना शुरू कर देगा, जब यह एक ऊंचाई परिवर्तन (प्रोग्राम में कॉन्फ़िगर करने योग्य) का पता लगाता है और रॉकेट के अपने मूल स्थान पर लौटने का पता लगाने के बाद डेटा लिखना बंद कर देगा। ऊंचाई, या 5 मिनट की उड़ान का समय बीत जाने के बाद।
• सिस्टम इंगित करेगा कि यह एक संकेतक एलईडी के माध्यम से डेटा को चालू और लिख रहा है।

परिक्षण:

सिस्टम का परीक्षण करने के लिए पहले एसडी कार्ड ब्रेकआउट कनेक्ट करें

Arduino एसडी कार्ड

पिन 4 ---------------- सीएस

पिन 11 -------------- DI

पिन 13 -------------- SCK

पिन 12 -------------- DO

अब GY-86 को I^2C. के माध्यम से सिस्टम से कनेक्ट करें

Arduino GY-86

पिन ए4 -------------- एसडीए

पिन A5 -------------- SCL

पिन २ ---------------- INTA

SD कार्ड पर datalog.txt नाम की मुख्य निर्देशिका में एक फ़ाइल बनाएँ, यह वह जगह है जहाँ सिस्टम डेटा लिखेगा।

Data_Logger.ino स्केच को माइक्रोकंट्रोलर पर अपलोड करने से पहले ALT_THRESHOLD के मान को 0 में बदल दें ताकि सिस्टम परीक्षण के लिए ऊंचाई को अनदेखा कर दे। अपलोड करने के बाद, सिस्टम के आउटपुट को देखने के लिए सीरियल मॉनिटर को 9600 बॉड पर खोलें। सुनिश्चित करें कि सिस्टम सेंसर से कनेक्ट करने में सक्षम है और वह डेटा एसडी कार्ड पर लिखा जा रहा है। सिस्टम को अनप्लग करें और यह सत्यापित करने के लिए कि कार्ड पर डेटा लिखा गया था, एसडी कार्ड को अपने कंप्यूटर में डालें।

चरण 5: सिस्टम एकीकरण

यह सत्यापित करने के बाद कि सिस्टम का प्रत्येक भाग मुख्य पीसीबी पर उपयोग किए जाने वाले समान कॉन्फ़िगरेशन में काम करता है, यह सब एक साथ लाने और लॉन्च के लिए तैयार होने का समय है! मैंने पीसीबी के लिए गेरबर्स और ईएजीएलई फाइलों को शामिल किया है और जीथब में योजनाबद्ध है। आपको जेरबर्स का उत्पादन करने के लिए OSH पार्क या JLC जैसे निर्माता को अपलोड करना होगा। ये बोर्ड दो परतें हैं और सस्ते बोर्डों के लिए 10cmx10cm श्रेणी के अधिकांश निर्माताओं में फिट होने के लिए काफी छोटे हैं।

एक बार जब आपके पास बोर्ड निर्माण से वापस आ जाते हैं तो स्प्रैडशीट में पाए जाने वाले सभी घटकों और बोर्ड पर भागों की सूची को मिलाप करने का समय आ जाता है।

प्रोग्रामिंग:

सब कुछ मिलाप होने के बाद आपको प्रोग्राम को दो माइक्रोकंट्रोलर पर अपलोड करना होगा। बोर्ड स्थान को बचाने के लिए मैंने कोई USB कार्यक्षमता शामिल नहीं की, लेकिन ICSP और सीरियल पोर्ट को टूटा हुआ छोड़ दिया ताकि आप अभी भी प्रोग्राम को अपलोड और मॉनिटर कर सकें।

• प्रोग्राम को अपलोड करने के लिए एक प्रोग्रामर के रूप में Arduino बोर्ड का उपयोग करने पर इस ट्यूटोरियल का अनुसरण करें। SimGpsTransmitter.ino को ICSP_GPS पोर्ट पर और Data_Logger.ino को ICSP_DL पोर्ट पर अपलोड करें (PCB पर ICSP पोर्ट वही लेआउट है जो मानक Arduino UNO बोर्ड पर पाया जाता है)।

• एक बार सभी प्रोग्राम अपलोड हो जाने के बाद आप डिवाइस को बैटरी इनपुट से 3.7-4.2V के साथ पावर दे सकते हैं और सिस्टम के काम करने की पुष्टि करने के लिए 4 इंडिकेटर लाइट का उपयोग कर सकते हैं।

  • पहली दो लाइटें 5V_Ok और VBATT_OK इंगित करती हैं कि बैटरी और 5v रेल संचालित हैं।
  • टेलीमेट्री लॉगिंग सक्रिय है यह इंगित करने के लिए तीसरा प्रकाश DL_OK हर 1 सेकंड में झपकाएगा।
  • सेलुलर और जीपीएस मॉड्यूल कनेक्ट होने और सर्वर को डेटा भेजे जाने के बाद अंतिम लाइट SIM_Transmit चालू हो जाएगा।

चरण 6: संलग्नक

जिस रॉकेट को मैं इस परियोजना के चारों ओर डिजाइन कर रहा हूं, उसका आंतरिक व्यास 29 मिमी है, इलेक्ट्रॉनिक्स की सुरक्षा के लिए और असेंबली को रॉकेट के बेलनाकार शरीर के अंदर फिट करने की अनुमति देने के लिए मैंने एक साधारण दो भाग 3 डी प्रिंटेड केस बनाया है जिसे एक साथ बोल्ट किया गया है और है संकेतक रोशनी के लिए बंदरगाहों को देखना। मुद्रण और मूल.ipt फ़ाइलों के लिए एसटीएल फाइलें जीथब रेपो में हैं। मैंने इसे मॉडल नहीं किया क्योंकि मैं उस समय उपयोग की जाने वाली बैटरी के बारे में अनिश्चित था, लेकिन मैंने केस के निचले भाग के साथ फ्लश करने के लिए 120 एमएएच की बैटरी के लिए मैन्युअल रूप से एक अवकाश बनाया। यह बैटरी ~ 200mA बिजली की खपत पर सिस्टम के लिए ~ 45min अधिकतम रनटाइम देने का अनुमान है (यह डेटा ट्रांसमिशन के लिए प्रोसेसर के उपयोग और पावर ड्रॉ पर निर्भर है, SIM800L को संचार के दौरान फटने में 2A से ऊपर की ओर खींचने के लिए उद्धृत किया गया है)।

चरण 7: निष्कर्ष

यह परियोजना दो अलग-अलग प्रणालियों का एक बहुत ही सरल कार्यान्वयन था, यह देखते हुए कि मैं अमेज़ॅन पर पाए गए असतत मॉड्यूल का उपयोग कर रहा था, समग्र सिस्टम एकीकरण थोड़ा कम है क्योंकि परियोजना का समग्र आकार काफी बड़ा है जो यह करता है। कुछ निर्माताओं के प्रसाद को देखते हुए, एक एसआईपी का उपयोग करना जिसमें सेलुलर और जीपीएस दोनों शामिल हैं, समग्र पैकेज आकार को बहुत कम कर देगा।

मुझे यकीन है कि उड़ान परीक्षण में और अधिक के बाद मुझे कार्यक्रम में कुछ संशोधन करने होंगे और किसी भी बदलाव के साथ जीथब रेपो को अपडेट करना सुनिश्चित होगा।

आशा है कि आपको यह परियोजना अच्छी लगी होगी, अपने किसी भी प्रश्न के लिए मुझसे बेझिझक संपर्क करें।