Nos hemos dado cuenta que habíamos empezado a trabajar ya en el desarrollo de la sonda y todavía no habíamos publicado una defición del proyecto en condiciones.
El proyecto NSd trata de construir una sonda meteorológica (sub-espacial) que mida parámetros de la atmósfera y pueda realizar fotografías de gran altitud. Constará de dos partes bien diferenciadas, la sonda propiamente dicha (encargada de la recogida y transmisión de los datos) y la estación de tierra (encargado de la recepción de datos y el procesado y presentación de los mismos).
Sonda
A su vez la sonda constará de 3 partes diferenciadas:
- La IMU (Unidad Inercial)
- Los sensores
- La parte de radiofrecuencia
IMU
La unidad inercial es el cuerpo de la sonda, se encarga de recoger los datos de posición y orientación de la sonda para contextualizar el resto de datos proporcionados por los sensores. Constará de:
- Un procesador.
- Un giroscopio (3 ejes).
- Un acelerómetro (3 ejes).
- Un magnetómetro (3 ejes).
- Un altímetro barométrico.
- Un GPS.
- Un sistema de almacenamiento.
De esta forma tendremos una medida muy completa y exacta de la posición y orientación de la sonda en todo momento. Además dado que queremos un sistema compacto el mismo procesador que tenga la IMU nos podrá servir para recoger los datos del resto de sensores y para transmitir la información a la estación de tierra.
Sensores
Los sensores irán repartidos en una o varias PCBs dependiendo de la necesidad de espacio que ocupen o de la posición en la que hayan de ir. Nosotros hemos escogido unos sensores para medida atmosférica, sin embargo el diseño podría tener otros sensores dependiendo del uso que se vaya a dar (ver la sección de
aplicaciones):
- Una cámara (QVGA-VGA) a color
- Sensores de luz para los siguientes canales: rojo, verde, azul, ultravioleta (UV a 400-410nm), Infrarrojo cercano (IR a 850nm), Infrarrojo térmico (IR a )
- Humedad relativa
- Temperatura interna y externa.
- Gases: CO, CO2, O3
Radiofrecuencia
Como ya explicamos antes queremos enviar imágenes/vídeo y los datos de las medidas a la estación de tierra, para ello queremos emplear dos frecuencias:
El empleo de estas frecuencias es debido a que son en la banda de uso libre: 868MHz es para uso de dispositivos de “corto alcance” y 144,8MHz es de servicio de radioaficionado (
1), si transmitimos en protocolo APRS podríamos conseguir que los aficionados de la zona de vuelo pudieran seguir la evolución de la sonda.
Módulo de recuperación
Suele ser interesante tener un canal de comunicaciones auxiliar para localizar la sonda en caso de perder el canal principal. Habíamos pensado en utilizar un módem GSM para enviar la posición una vez en tierra para recuperar la sonda. Para que fuera totalmente auxiliar debería funcionar de forma autónoma por lo que sería implementar una PCB independiente con:
- Un microcontrolador.
- GPS.
- Módem GSM.
- Alimentación independiente.
Sin embargo este módulo no es totalmente imprescindible, ya que tenemos el canal ARPS, por lo que podríamos no usarlo en caso que no tuvieramos tiempo de implementarlo todo.
Estación de tierra
La estación de tierra se encarga de recoger, procesar y presentar los datos. Dado que la sonda lleva un sistema de almacenamiento no es imprescindible hacerlo todo en tiempo real y podríamos espaciar las recepciones para reducir el ancho de banda y, por lo tanto, reducir las interferencias y el ruido (para aumentar la distancia de envío). La estación estará compuesta por:
- Sistema de posicionamiento.
- Sensorización en tierra.
- Recepción de la señal.
- Sistema de procesado y presentación.
Sistema de posicionamiento
El sistema de posicionamiento será un GPS, con ello podremos saber el recorrido del equipo de seguimiento de la sonda, en caso que esta vuele libre; o afinar la posición de la sonda a un error pequeño, en caso que esté fijada.
Sensorización en tierra
Es muy interesante conocer la presión barométrica en tierra, de esta forma se puede conocer la
altura real de la sonda (y no sólo la
altura barométrica) y así corregir el error del GPS. Sin embargo los sensores no se tienen porque limitar a eso; se podría tener, por ejemplo, una estación meteorológica completa.
Receptores de la señal
Es lo más importante de la estación de tierra, los receptores de los datos de la sonda nos permitirán saber la posición en cada momento y por lo tanto podremos recuperarla.
Sistema de procesado y presentación
Básicamente es un PC en el que se representarán los datos recibidos (tablas, hojas de cálculo, gráficos, mapas, etc.) y se procesarán (altura real en función de la barométrica, iluminación dependiendo del apuntamiento, etc.).
Si cuidamos un poco el diseño podemos reutilizar algunas PCBs (IMU como sistema de posicionamiento del equipo de tierra, etc.) por lo que bajaremos el precio.
(1) Fuente:
Cuadro Nacional de Atribucción de Frecuencias.
EDITADO: Los servicios de radioaficionado no son de transmisión libre, sino que están sujetos a una licencia.
