Stratosférická sonda

Radioklub OK1RAJ
Studenti si vyzkouší výrobu stratosférické balónové sondy od začátku do konce.
Hard
Medium-term
15+ yrs
Verified by Prusa Team
Suitable printers: Prusa MINI / MINI+Prusa MK3/S/S+
2
1
0
230
updated February 25, 2022

Summary

PDF
Studenti si vyzkouší výrobu stratosférické balónové sondy od začátku do konce.

The focus of the target group

Projekt je vhodný pro 2. stupeň technicky zaměřené střední školy, případně pro pokročilejší
elektrotechnicky zaměřené kroužky.
Projektu Dotkni se Vesmíru se účastnily i základní školy.

Necessary knowledge and skills

Studenti by měli mít pokročilejší chápání elektronických obvodů, zkušenosti s pájením
součástek, modelováním ve Fusionu 360, se základy programování (C++, Arduino) a 3D
tisku.

Project objectives

Studenti přihlédnou k zákulisí projektu Dotkni se Vesmíru. Od návrhu plošného spoje, přes
výrobu vlastní elektroniky, návrh mechanických součástí, osazování až k oživení a
programování. Výsledkem bude funkční GPS tracker. Ten následně studenti použijí při
stavbě stratosférické sondy, kterou mohou s příslušnými povoleními i reálně vypustit,
sledovat při letu a dohledat na místě dopadu.
Vzhledem k technické náročnosti výroby GPS trackeru a vypouštění balónových sond se
škola může zúčastnit projektu Dotkni se Vesmíru, v jehož rámci dostane k dispozici kit
včetně oživeného trackeru a možnost výslednou sondu snadno vypustit.

Required equipment

  • Běžné vybavení IT učebny s 3D tiskárnou
  • Laptop
  • USB disk >8GB
  • Autodesk EAGLE (zdarma pro učitele a studenty)
  • PrusaSlicer
  • Microchip Studio (zdarma)
  • Arduino IDE (zdarma)
  • Běžné vybavení elektrotechnické dílny – mikropáječka, pájka, pájecí pasta,
    laboratorní zdroj, pinzeta, kleště, propojovací kablíky
  • Programátor Atmel ICE
  • USB-UART převodník
  • Vteřinové lepidlo na polystyren s aktivátorem
  • Šuplera
  • Elektronické součástky a moduly, mechanika (viz příloha)
  • balíček firmware a hardware


pro ostrý let do stratosféry:

  • helium 2m³ (cenově náročné; např. linde-gas.cz)
  • redukční ventil (dle lahve s heliem)
  • stratosférický balón (např. HAB-800 od výrobce TOTEX)
  • povolení k letu od úřadu pro civilní letectví (caa.cz)
3D modelingFastenersIT classroomWorkroom

Project time schedule

Čas strávený na projektu závisí na úrovni zapojení do výuky, hloubce probíraného materiálu
a zkušeností studentů.
Příprava na projekt obecně zabere 1 - 2 hodiny, kdy se pedagog/lektor… seznámí s
postupem výroby a objedná potřebné součástky, plošné spoje apod. Je třeba počítat s tím,
že doprava součástek ze zahraničí může trvat i několik týdnů.
Pokud se třída/tým rozhodne, že si sondu vypustí do stratosféry, a to na vlastní pěst, bude
také zapotřebí individuálně vyjednat povolení k letu, sehnat stratosférický balón a helium.

  • 3D modelování - 3h
  • Tisk (0.35mm výška vrstvy, 20% infill):
    • držák hlavní desky - 1h
    • úchyt esp32cam - 45min
    • anténní prvky - 3h
  • Příprava elektroniky: 2h
  • Oživení, nahrání pojistek, firmwaru: 1h
  • Mechanika, sestavení: 1-2h

Workflow

Studenti se nejprve seznámí s jednotlivými částmi projektu. Je dobré projít schémata a
návrh plošných spojů a porozumět jim. Může být vhodná integrace do běžné výuky - obecná
práce s programem k návrhu plošných spojů, export dat k výrobě, technické procesy výroby,
osazování apod.


Nyní je vhodné zapájet chybějící součástky na plošné spoje, připájet potřebné moduly a
sestavit elektroniku. Poté je možné ji oživit a nahrát výchozí firmware.
Následuje stavba přijímací stanice: sestavit prvky a složit anténu, vypálit obraz na USB disk,
nabootovat z USB. Nyní je možné otestovat přenos dat ze sondy.
Před použitím je vhodné přenos dat otestovat na větší vzdálenost, například několik
kilometrů.


Dále si studenti mohou připravit mechanické části: vymodelovat a vytisknout úchyty
elektroniky, vtlačit do nich závitové vložky a vyřezat otvory do polystyrenové koule. Následně
mohou do sondy vložit funkční a otestovaný tracker s kamerou.


Ostrý let: pro vypuštění sondy na stratosférickém balónu je třeba povolení Úřadu pro civilní
letectví (ÚCL), viz caa.cz. K trackeru připevníme baterie, tracker zapojíme a polystyrenovou
kouli po obvodu zalepíme vteřinovým lepidlem. Sondu pečlivě přivážeme 1-2m pod balón a
doprostřed provázku připevníme padák. Na přijímací stanici zkontrolujeme, že sonda vysílá.
A můžeme startovat!

Authors

Radioklub OK1RAJ, Michal Rybka, Ondřej Koloničný, Ondřej Kučera, Jan Horák

Tags



Model origin

The author hasn't provided the model origin yet.

License