NS1 - Comunicaciones

El NS1 cuenta con un sistema de comunicaciones por radio para enviar el traking, la telemetría e imagenes en baja resolución.

Para ello se utiliza la banda de radioaficionados de 2m (144-146MHz) y modos de transmisión ya existentes, APRS para las tramas de telemetría y SSTV Robot36 para las imágenes.

El sistema de comunicaciones consta de una Raspberry Pi para obtener los datos de la telemetría (GPS, sensores, y voltajes), una emisora portátil de radioaficionado de bajo coste (Baofeng UV5R), y un circuito de interfaz para interconectarlas.

El circuito para activar la emisora consta de un circuito de aislamiento de audio entre la salida de cascos de la Raspberry y la entrada de micrófono de la emisora, y un control optoacoplado del PTT (push to talk) para activar la transmisión, usando los GPIO de la RPi.

El sistema funciona con un pequeño script en python, encargado de recoger los datos, convertirlos a archivos de audio en los formatos de transmisión (APRS para telemetría y SSTV para imágenes), y de activar la emisora para transmitirlos. Se utilizan diversas herramientas de línea de comandos para realizar estas tareas, direwolf para la codificarón de APRS, imagemagick para la inserción de datos en las imágenes, y pisstvpp para convertirlas al formato Robot36 de SSTV. Ver la sección de telemetría para más información.

Características

  • Peso: 260g (+150gr Batt)
  • Autonomía: 5h (Batería 7.2V 3250mAh)

Antenas

Para la transmisión desde el globo se probará una antena tipo turnstile. Al tener polarización circular, el giro del globo sobre si mismo no debería influir en la recepción. Partimos del siguiente documento de G3ZOI para las medidas de una antena para 144.500 (ARDF):

turns.pdf

Pensando en los avatares que pasará el globo (aterrizaje, sacudidas) y después de ver la versatilidad de varios diseños de antenas usando cinta métrica como elementos, se adapta el diseño para usar trozos de cinta métrica para los dipolos, empleando unas piezas impresas en 3D que sostendrán los elementos y protegerán las conexiones y la línea de desfase:

gsbc-antena.zip

Fotos de la antena:

Características

  • Frecuencia: 144-146 MHz (Centrada en 145)
  • Impedancia: 50 Ohm
  • Polarización: Circular LHCP
  • Peso: 100g

Transmisor

El transmisor usado es un Baofeng UV-5R, un transceptor compacto bibanda 2m/70cm. Al contar con un puerto para accesorios externos/programación de memorias, se puede controlar su PTT e inyectar el audio desde la Raspberry pi.

Características:

  • Potencia de TX: 4W/1W
  • Frecuencias: 136-174mhz y 400-480hz (tx/rx)
  • Estabilidad de frecuencia: ±2.5ppm
  • Desviación máxima: 5kHz(W)/2.5khz(N)
  • Dimensiones: 100 x 52 x 32 mm
  • Peso: 187.5 g (sin antena)

Enlaces y documentación