Kod adı PBF-2 ve uzaktan takip edebileceğimiz ikinci ama solar panelli ilk piko balon
uçuşumuzu gerçekleştirdik. Yazının devamında uçuş hakkında detaylı bilgi bulabilirsiniz.

Fakat öncesinde nasıl bir hazırlık yaptık, hangi donanımları kullandık ve bunları nereden temin ettik kısaca bunları paylaşmak istiyorum ki benzer bir hobiyle uğraşmak isteyenlere faydamız olsun.

Hazırlık

Bir önceki PBF-1 kod adlı uçuşumuzda hatırlarsanız Habduino ismindeki, yüksek irtifa balon (HAB) hobisi ile uğraşanlar için hazırlanmış bir modül ve pil kullanmıştık. Daha doğrusu bu modülü değiştirerek piko balona uygun hale getirmiştik.

Bu sefer ise bir çok modül kullanarak sıfırdan bir sistem oluşturduk, uçuşun daha uzun süre takip edilebilmesi için de pil yerine bu sefer solar panel kullandık.

Solar panelli ilk uçuşumuz. Sistemin toplam ağırlığı 53 gram.

Sistemimizle ilgili biraz daha detay paylaşacak olursak:

• Solar panel ve 4 adet 10F’lik kapasitör kullandık. Bu kadar çok kapasitör kullanmamızın nedeni, kış aylarında olduğumuz için güneşten, sistemi sürekli açık tutacak kadar enerji alamamız. Bu nedenle enerjiyi  önce kapasitörlerde stokluyoruz. (4 tane kullanmamızın sebebi de daha yüksek kapasitede ama daha hafif olan kapasitörlerin henüz elimize ulaşmaması.)

• Sistemin kapasitörler tam dolmadan akım çekmemesi için bir voltaj kesici/düşürücü modül kullandık. Bu sayede kapasitörler 5.9 Volt’a ulaşmadan Arduino’ya akım yollayamıyor, 5.9 Volt’a ulaştıktan sonra da 5.3 Volt’a düşünceye kadar akımı kesmiyor ama 5.3 Volt’un altına indiği anda da akımı keserek kapasitörlerin solar panelden gelen enerji ile dolmasını sağlıyor. 5.9 Volt’tan 5.3 Volt’a inmesi 1 dakikadan fazla sürdüğü için de sistemimizin GPS ve sıcaklık sensörlerinden verileri alıp APRS mesajını yollamaya vakti ve enerjisi kalıyor. (En azından testlerimizde böyle oldu :))

• Yine Arduino Pro Mini kullandık ama bu sefer 3.3V olan modelinden. Bir öncekinde Habduino nedeniyle 5V olanını kullanmıştık ama artık böyle bir zorunluluk yok. 3.3V olan modeli daha hafif olduğu için öncelikli tercih nedenimiz oldu.

• Balonumuzun APRS sistemi üzerinden takibi için bir önceki uçuşta olduğu gibi 144.800 MHz’lik Radiometrix H1 modülünden kullandık. Fakat artık arada Habduino olmadığı için Arduino Pro Mini’ye direkt bağladık. Anten olarak da yine 50 cm uzunluğunda çok hafif bir bakır tel kullandık.

Not: APRS konusunda daha detaylı bilgi almak için bu yazımıza göz atabilirsiniz.

PBF-2’de Kullanılan Modüllerin ve Malzemelerin Tüm Listesi

Aykut’la bu hobiye başlamadan önce epey araştırma ve test yaptık. Özellikle dünyadaki benzer projeleri çok detaylı incelemek zorunda kaldım. Bizi en zorlayan konu da bu işle uğraşanların paylaşımlarının yetersiz oluşuydu. Daha doğrusu herkes zaten herşeyi biliyormuş gibi paylaştıklarından bizim gibi acemiler için epey zorlu oldu. Çoğu zaman paylaşımlardaki fotoğrafları büyütüp neler kullandıklarını çözmek zorunda kalıyordum 🙂 Bu yüzden siz de benzer sıkıntıyı çekmeyin diye herşeyi detaylı paylaşmaya, özellikle kullandığımız malzemelerin listesini linkleri ile vermeye gayret göstereceğim ki yeni başlayanlar bizim gibi zorlanmasın.

Bu uçuşta kullandığımız modüller, soğuktan korumak için köpük içerisinde tutuyoruz.

• Arduino Pro Mini (3.3V) : Arduino Pro Mini’nin 5 Voltluk modeli de var fakat biz bu sefer daha hafif olan 3.3 Voltluk olanından kullandık. Ayrıca GPS modülü de 3.3 Volt ile çalıştığından gayet iyi bir seçim oldu 🙂 https://www.direnc.net/arduino-pro-mini-3v3

• GPS Modülü ve Anteni (uBLOX MAX-M8C)  : Yüksek irtifa uçuşları için tasarlanmış 1.5 gramlık bir GPS modülü ve anteni. Daha fazla açıklamaya gerek var mı 🙂 https://store.uputronics.com/index.php?route=product/product&path=60_64&product_id=72

• Voltaj Düşürücü/Yükseltici Regülatör Kartı S8V3A : Kapasitörlerdeki voltaj belli bir miktarın altına indiğinde sistemin gücünü kesip kapasitörlerin tekrar dolmasını sağlıyor. http://www.robotistan.com/step-upstep-down-voltaj-regulatoru-s8v3a-step-upstep-down-voltage-regul

• Sıcaklık Sensörü (Adafruit MCP9808) : Hem çok hafif (1 gram) hem de çok hassas bir sıcaklık sensörü. -40 dereceye kadar da dayanıyor. Bu yüzden bize ideal bir seçim gibi geldi 🙂 http://www.robotistan.com/mcp9808-hassas-i2c-sicaklik-sensoru

• APRS Modülü (Radiometrix HX1) : 144.800 MHz frekansında çalışan APRS modülü. https://store.uputronics.com/index.php?route=product/product&search=Radiometrix&product_id=63

• Emaye Bobin Teli : Çok hafif ve dışı emaye kaplı olduğu için yalıtkan. Anten olarak ve modül bağlantılarında kullandık.  http://urun.gittigidiyor.com/bilgisayar-tablet/0-50-emaye-bobin-teli-50-metre-258070434

• Solar Panel (Güneş Pili) : Fazla ağır olmaması için küçük ebatlı 5.5V’luk ve 90 mA’lık solar panellerden kullandık. Epoksi kaplı oldukları için çok ağır oluyor daha büyükleri. https://www.aliexpress.com/item/5PCS-X-0-6W-5-5V-90mA-0-5w-5V-polycrystalline-solar-Panel-small-solar-cell/32321568495.html

• Kapasitör : 2.7V’luk ve 10 Faradlık kapasitörlerden kullandık seri ve paralel bağlayarak. Esas bu işler daha ideal  Lithium Ion kapasitörler var. Onlardan edininceye kadar geçici çözüm. https://www.aliexpress.com/item/Universal-Capacitors-Ultracapacitors-2-7V10F-super-capacitor-10F-2-7V-low-ESR-fast-charging-small-power/32688216790.html

• Silver Giant Round 36″ Qualatex Foil Balloon : Alüminyum parti balonu kullanıyoruz fakat Türkiye’de bu kalitede ve büyüklükte bulmak zor olduğu için Amerika’dan getirtiyorum hep. Fakat parti malzemeleri satan mağazalarda başka markaların daha küçük ebatlılarını (18″ çapında) bulabilirsiniz. https://www.amazon.com/gp/product/B01EZXG3AS

• Balon için helyum :  Hidrojene göre daha pahalı ama kesinlikle çok çok daha güvenli. Kesinlike helyum ile başlayın, ayrıca parti malzemeleri satan yerlerde kolayca bulabilirsiniz. (Lütfen uzmanlaşmadan ve gerekli eğitimi almadan hidrojen kullanmayın. Hidrojen çok yanıcı bir gazdır.)

• Yalıtım için köpük : Her yerde bulabilirsiniz. İnşaat malzemeleri satan mağazalarda kesin oluyor.

• Kaynak Kod : Bu uçuşta kullandığımız Arduino kaynak koduna https://github.com/clkasd/picoBalloons adresinden ulaşabilirsiniz.

Uçuş ve Sonuç

Balonumuzu yaklaşık 2 gün karadeniz üzerinde takip ettikten sonra en son sinyali Soçi yakınlarında aldık ve bir daha alamadık. Fakat garip bir şekilde son sinyaller balonun yüksekliği eksi değer (yerdeymiş gibi) ve hep aynı noktayı gösteriyordu. Lakin sıcaklık değeri (-9), solar panelin verimi (TXCounter) ve de 300 km. uzaklıktaki bir APRS GateWay’e sinyal yollamış olması da balonun aslında halen yukarda olduğuna işaret ediyordu.

Yüksekliği sadece GPS modülünden aldığımız için de tam emin olamadık. Bu yüzden bir sonraki uçuşta ayrıca bir basınç sensörü kullanacağız. Bu sayede eğer GPS verilerinde bir sorun olursa yüksekliği ayrıca kontrol edebileceğiz. Bu da bize bir ders oldu 🙂

Solar panelin ve kapasitörlerin verimliğini ölçmek için kullandığımız yeni telemetry

Bu arada bu sefer telemetry verileri arasında voltaj değil “TXCounter” göreceksiniz. Kapasitör kullandığımız için sinyal yollandığındaki voltajı biliyoruz. Bu yüzden voltaj yerine cihaz kapanmadan yani kapasitörler boşalmadan kaç defa APRS sinyali (beacon) yollayabiliyoruz onu görmek istedik. Cihaz kapanıp açılıncaya kadar her sinyalden sonra bu değer bir artıyor.

Balonun kalkışından bir kare 🙂

Bizden şimdilik bu kadar 🙂 Henüz göz atmadıysanız Sık Sorulan Sorular sayfamıza bir göz atmanızı öneririz 🙂 Ayrıca bir sonraki uçuş (PBF-3) için de hazırlıklara yavaştan başladık. Bu sefer farklı frekanslarda yayın yapabilen bir modül kullanmayı planlıyoruz. Bu sayede balonumuz Amerika kıtasında ulaşmayı başarabilirse takip edebileceğiz orada da.

Mustafa Tan
TA2MUN