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Autor Tópico: CanSat e alguma ajuda  (Lida 3597 vezes)

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Offline TugaSat

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CanSat e alguma ajuda
« em: 25 de Janeiro de 2014, 17:28 »
Muito boa tarde a todos, não sei se já ouviram falar do concurso Cansat, que será realizado em Portugal, pela primeira vez, este ano. Fica aqui o link para quem quiser adquirir  mais informações http://cansatportugal.org/.

O nosso nome é Tuga Sat, e somos uma das equipas do CanSat Portugal e praticamente não temos qualquer conhecimento em programação e electrónica.

Basicamente, o CanSat consiste na construção de uma espécie de satélite do tamanho duma lata de refrigerante (66mm de diâmetro e 150mm de altura), que tem de realizar duas missões, a principal e a secundária. A principal consiste em fazer medições da temperatura e da pressão barométrica e a secundária pode ser qualquer coisa, desde posicionamento por gps, aterragem num determinado local, entre outros.

Deve, no entanto, respeitar algumas regras. Para além do tamanho, tem que pesar entre 300 a 350g, ter 3 horas de autonomia e enviar os dados para uma base terrestre, a cada segundo, para serem processados.

Temos também que partilhar o projecto com a comunidade, e nada melhor que partilhar numa das maiores comunidades de robótica em Portugal - LusoRobótica. Juntámos o útil ao agradável, uma vez que temos algumas questões relativas aos componentes que iremos utilizar, que esperamos que possam esclarecer.

Baterias

No projecto será utilizado baterias e fica aqui a primeira pergunta, podem ser utilizadas baterias de li-ion? Durante a nossa procura vimos bastantes módulos para carregar baterias com arduino, mas nada para utilizar um arduino com a carga de baterias. Encontramos um site em que vendia uma bateria LiPo para ser utilizada no arduino (http://www.epictinker.com/7-2V-LiPO-2200mAh-Battery-p/fit0137.htm, foi a unica que encontramos). Durante a pesquisa também descobrimos que o arduino permite a entrada, pela zona de alimentação de uma voltagem entre 5-12v, uma vez que tem um conversor e converte toda a energia acima dos 5v para 5v. A pergunta é a segunte, é possível ligar qualquer bateria dentro dos limites destas voltagens e o arduino funciona ? Podemos ligar uma bateria li-ion (2x https://www.sparkfun.com/products/339 , ligadas em série) ao arduino que ele irá funcionar corretamente? O exemplo que deram foi de uma pilha 9v, mas tem pouca amperagem, pelo que o CanSatnão terá grande autonomia.

GPS

Para a missão segundária estamos a pensar utilizar um GPS, o problema é que não sabemos o que escolher. Como existem vários membros com quadcopters e drones (que utilizam gps), tal vez poderiam ajudar. Após a leitura deste ficheiro, https://www.sparkfun.com/pages/GPS_Guide , ficámos com algumas dúvidas (não explica lá muito bem como escolher um gps).

Por exemplo, qual é a diferença entre este : http://www.ebay.com/itm/Ublox-NEO-6M-GPS-Module-Aircraft-Flight-Controller-For-Arduino-MWC-IMU-APM2-HE-/141085634971?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item20d95bf19b , e este http://www.ebay.com/itm/New-Skylab-SKM53-GPS-for-Arduino-w-Integrated-Antenna-Breakout-Board-Pins-/331110100555?pt=GPS_Devices&hash=item4d17b32e4b . Porque é que um tem antena e chip e o outro só tem um chip?

Como o objectivo é ocupar pouco espaço e consumir pouco, este pareceu bom, http://www.inmotion.pt/store/flora-wearable-ultimate-gps-module ? Apenas consome 25mA, tem -165dbi (sensibilidade dele? ), 10hz, o que é bastante bom se quisermos fazer aterrar o CanSat e apanha 66 channels(numero de satelites que consegue receber), pelo que deve ser rapido. Para alem disto, apenas tem 3mm de diametro. Recomendam este ou outro?

O CanSat será lançado de um foguete, no site dizem que pode alcançar 20 g's, e, todos os gps's que vimos, só resistem a 4g's ou 515m/s (coisa que o foguete não alcança). Isso é algo negativo?

Transmissão de dados

Devemos transmitir os dados a cada segundo, para uma base, como já foi referido, mas o CanSat irá atingir uma altura de até 1km. O problema é tentar receber esses dados com uma antena (as transmissões são efectuadas por rf, segundo o que vem no kit). Surgiu a ideia de transferir os dados para o pc a partir de algo como um telemóvel. Após uma pesquisa, descobrimos que tal era possível, por FTP ou por HTTP. O módulo que encontramos foi este, que têm bastantes tutoriais: http://www.cooking-hacks.com/3g-gprs-shield-for-arduino-3g-gps. Já alguém o utilizou? Tem alguma diferença relativamente àqueles módulos de 60-80 euros (http://www.cooking-hacks.com/gprs-quadband-module-sim900-for-arduino)? O problema do primeiro, pelo que lemos, é que era necessário fornecer 2A, o que é bastante. Também estes módulos consomem bastante, 5W, o que não é viável se considerarmos uma bateria de 1000mAh, certo? Só é possível transferir os dados para ftp com um módulo de gprs? Permitem a transferência de dados a cada segundo? Resistem bem a velocidades?

Obrigado, desde já, por qualquer resposta.

Equipa do Tuga Sat

Offline Nunito

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Re: CanSat e alguma ajuda
« Responder #1 em: 25 de Janeiro de 2014, 18:08 »
Boa noite.
Não há necessidade de criar dois tópicos com o mesmo assunto.

e

Bem-vindo ao fórum.

StarRider

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Re: CanSat e alguma ajuda
« Responder #2 em: 25 de Janeiro de 2014, 18:54 »
Boas,

Por acaso vou estar em Andoya em Junho para a final do CanSat2014 ... mas não como participante ;)

De onde são ? Quantos são ? Qual o estabelecimento de ensino que vão representar (se for esse o caso) ?

Estou disponível para ajudar, mas necessito saber com quem estou a lidar.

Abraços,
PA

Offline TugaSat

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Re: CanSat e alguma ajuda
« Responder #3 em: 25 de Janeiro de 2014, 21:07 »
Boas,

Por acaso vou estar em Andoya em Junho para a final do CanSat2014 ... mas não como participante ;)

De onde são ? Quantos são ? Qual o estabelecimento de ensino que vão representar (se for esse o caso) ?

Estou disponível para ajudar, mas necessito saber com quem estou a lidar.

Abraços,
PA

Somos de Lisboa e a equipa é constituída por seis membros. É da comissão ou algo semelhante?

Offline Tayeb

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Re: CanSat e alguma ajuda
« Responder #4 em: 26 de Janeiro de 2014, 16:33 »
Se quiserem porventura numa linguagem mais simples existe o kit Picaxe Connect que vem já preparado para GPS e sensor de temperatura.

Não é nada difícil acrecentar mais sensores. Os dados são transmitidos por XBee que é wireless, isto é sem fios.
« Última modificação: 26 de Janeiro de 2014, 21:17 por Tayeb »

StarRider

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« Responder #5 em: 26 de Janeiro de 2014, 19:29 »
Boas,

A CanSat que me estava a referir é a Europeia 2014 ... não esta CanSat nacional, pelo que apesar de ser sob a égide
da ESA estamos a falar de eventos distintos.

Parto do principio que já têm o vosso "CanSat Kit", e que já têm um plano de acção delineado, assim como um propósito
para o lançamento.

Existem pelo menos 3 tipos de "CanSat Kit" (com MCU e configurações diferentes), antes de poder responder sobre a
questão das baterias, GPS ... era fundamental saber qual o kit que vão trabalhar.

De qualquer forma, em termos de telemetria, têm sempre que apontar para potencias acima dos 100mW e na banda
dos 400-480mhz, aconselho um dos seguintes módulos:
- APC220 Transceiver -  +-1,5 km - 30mA de consumo a transmitir
- OPENBEE 100mW  -    +-3 km (já consegui 5km)   +-100mA de consumo a transmitir

A telemetria pode (e deve) conter os dados de GPS. Usando os módulos acima, os dados são recebidos no PC através
de uma VCP (RS232) que é estupidamente simples de tratar e ler por qualquer soft que venham a utilizar, esqueçam
a rede GSM (telemóvel) e protocolos que requerem interpretação (todos os que recorram a layers UDP ou TCP) pois
não tem qualquer beneficio nesta aplicação, antes pelo contrário!

Abraços,
PA

Offline TugaSat

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Re: CanSat e alguma ajuda
« Responder #6 em: 26 de Janeiro de 2014, 21:29 »
Se quiserem porventura numa linguagem mais simples existe o kit Picaxe Connect que vem já preparado para GPS e sensor de temperatura.

Não é nada difícil acrecentar mais sensores. Os dados são transmitidos por XBee que é wireless, isto é sem fios.

Como o StarRider já mencionou, é fornecido um kit. O XBee apenas tem um alcance de 30m e é necessário um alcance de pelo menos 1km.

Citar
Existem pelo menos 3 tipos de "CanSat Kit" (com MCU e configurações diferentes), antes de poder responder sobre a
questão das baterias, GPS ... era fundamental saber qual o kit que vão trabalhar.

Pelo que sabemos, a competição na ESA é igual à de Portugal, devem ser realizadas as mesmas coisas (quem ganhar em Portugal vai à ESA). Estamos na competição de lata e não de tamanho livre.

Como tal o kit que recebemos tem um arduino uno r3, um data logger, dois sensores de temperatura, um de pressão, e um emissor e receptor de rf, o APC220, como mencionou.

EM termos de gps, qual é o mais recomendado?

Offline Tiobel

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Re: CanSat e alguma ajuda
« Responder #7 em: 27 de Janeiro de 2014, 23:52 »
Boas,

Não li as regras da competição e apenas vi os posts deste tópico, por isso posso dizer coisas que não se aplicam no vosso caso, mas acho que não.

Em primeiro lugar vocês já tem o material para construírem registarem a temperatura e pressão bem como emitir para a vossa estação, penso que tem de arranjar outro Arduino para a estação terrestre ou ligarem o  receptor de rf por RS232 como o StarRider já referiu.

Em relação ao GPS, eu recentemente utilizei um Ublox por ser o mais barato que encontrei. Existe uma biblioteca para o Arduino para este e outros GPS's que usem protocolo NMEA, que podem utilizar.

http://arduiniana.org/libraries/tinygpsplus/

Vejam os exemplos que ela traz, para verem o tipo de dados que podem obter (coordenadas, direcção, velocidade, etc). Coisas que podem salvar para o SD card (para o qual também existe uma biblioteca que vem no IDE) ou enviarem ou as duas coisas ao mesmo tempo.

Como sugestão podem adicionar também ao sistema um acelerometro para confirmem os 20g's e para registarem as acelerarão do foguete.

Em relação a bateria, primeiro vejam o consumo do vosso sistema e depois dimensionem a bateria. Uma vez que o peso é um factor importante, geralmente maior capacidade maior peso (tendo em conta a tecnologia da bateria).
Atenção, as baterias em serie conservam a mesma capacidade e aumentam a tensão, se quiserem aumentar a capacidade tem de as colocar em paralelo.

Podem alimentar o Arduino de 7 a 25V, mas é conveniente ser o mais próximo de 7 se não vão estar a dissipar mais energia no regulador de tensão (o que gera o 5V).

Boa sorte para a competição.
HG   

 

Offline samc

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Re: CanSat e alguma ajuda
« Responder #8 em: 28 de Janeiro de 2014, 08:19 »
Eu vi agora as regras por alto e não me pareceu nada que obrigasse o uso do arduino. Se têm limitações de conhecimentos e querem construir um projeto funcional para participarem e servir de rampa de lançamento para adquirirem mais conhecimento, avancem com o arduino... agora se fosse eu a fazer um projeto desse calibre onde conta a optimização de todo o sistema (consumo, massa do módulo, tamanho dos componentes), abandonava logo o arduino e passava para outra plataforma...
Quanto a baterias, para mim só faz sentido usar de Lítio. O sistema de carregamento pode ser externo caso vos facilite e não vá contra as regras
Boa sorte no projeto 

Offline jmiguelff

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Re: CanSat e alguma ajuda
« Responder #9 em: 28 de Janeiro de 2014, 11:52 »
Já puseram os componentes do kit a funcionar.

Isto é fazer log das temperaturas e pressões e enviar por RF? Isso seria a primeira coisa a fazer acho.

Nunca usei módulos de GPS mas penso que já têm aí algumas alternativas. Medir a aceleração também deve ser engraçado.

StarRider

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Re: CanSat e alguma ajuda
« Responder #10 em: 28 de Janeiro de 2014, 11:56 »
Boas,

O kit vem com praticamente tudo o que é necessário, como já dissemos somente necessitam de mais um modulo
APC220 que podem ligar directamente a um PC, algo neste género mas com uma antena maior:


A ideia do kit é facilitar a entrada no evento, sendo que o arduino (com letra pequena ;) ) é sem duvida uma óptima
opção para quem se inicia nestas andanças.

Existem vários níveis nesta "competição", sendo que a competição Europeia que vai ter lugar em Andoya de 1 a 5
de Junho é destinada a equipas da categoria Avançada que já têm experiência de outras provas CanSat.

Das 3 questões levantadas penso que já devem ter uma ideia de como prosseguir:
- Telemetria: Usar um modulo APC220 para a recepção.
- Bateria: Uma LIPO de 2 células (7,2V) é uma boa solução, é mais leve e oferece um desempenho superior.
- GPS: os GPS civis estão em geral limitados a altitudes inferiores a 18Km e velocidades abaixo dos 520m/seg
 por razões militares e politicas. O limite na aceleração (Gs) tem a ver com a frequência do loop de tracking do
GSP em si em função do efeito de Doppler, equipamentos com um funcionamento a 100Hz podem funcionar
a 20Gs mas os preços são altos.

A questão do GPS é relativa, uma vez que somente na fase de ascensão é que os Gs são muito elevados, durante
a queda do CanSat (mesmo sem para-quedas) os G's estão dentro dos limites dos GPSs comuns, ou seja, um GPS
"normal" a 10Hz não vai ficar danificado pelos Gs da aceleração do foguete e vai funcionar correctamente durante
a fase de queda do CanSat.

Ainda em relação ao GPS, devem ter em atenção que a duração da "queda" é relativamente curta e que o GPS deve
poder conseguir efectuar o "lock" de pelo menos 3 satélites antes de começar a transmitir a telemetria.

Abraços,
PA
« Última modificação: 28 de Janeiro de 2014, 11:59 por StarRider »

Offline dio123

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Re: CanSat e alguma ajuda
« Responder #11 em: 28 de Janeiro de 2014, 12:33 »
Se usarem ADP338A ( não chega a 1ma de consumo), ou outro do genero, como regulador para 5v depois  atmega montado assim. (http://arduino.cc/en/Main/Standalone)  numa pcb já rende mais um pouco na bateria.

Uma vez que tem de enviar dados  a cada segundo,  não sei se compensa colocar o arduino em sleep.

O maior peso, penso que seja as baterias.