06. Detalles Tecnicos
A continuación describiremos los elementos que integran el kit educativo CatSat Zero, hablaremos de sus características técnicas y cómo se integran en los subsistemas que componen la misión.
Lista detallada de componentes electrónicos, sensores y módulos que integran el CatSat:
| Cantidad | Descripción | Número de parte |
|---|---|---|
| 1 | Arduino MKR1300 | S/N |
| 1 | PCB Tarjeta Shield CaTSat Zero | S/N |
| 1 | Sensor de temperatura, humedad y presión. | BM280 |
| 1 | Modulo de calidad del aire. | CCS811 |
| 1 | Módulo GPS. | L80 |
| 1 | Antena de 1/2 onda. | S/N |
| 2 | Baterías alcalinas 1.5v. | S/N |
| 1 | Globo meteorologico. | S/N |
| 1 | Kit de Pines y headers | S/N |
| 1 | Cámara Mini HD 720 5 horas de grabación. | T186 |
| PRECAUCIÓN: La mayoría de los componentes del CatSat están preparados para trabajar solo a 3.3V, si usted piensa usar una fuente externa o ajena a la que incluye el kit por favor revisar voltaje antes de conectar. |
|---|
Las hojas técnicas de cada componente nos proveen información suficiente para trabajar con/ todos los elementos de nuestro CanSat, a continuación te dejamos los enlaces a cada una de ellas.
MKR WAN 1300 es una potente placa que combina la funcionalidad de la conectividad MKR Zero y LoRa. Es la solución ideal para los fabricantes que desean diseñar proyectos de IoT con una experiencia previa mínima en redes que tienen un dispositivo de bajo consumo.
Getting Started 2
Bosch ha mejorado con su nuevo sensor BME280, un sensor ambiental con temperatura, presión barométrica y humedad! ¡Este sensor es ideal para todo tipo de sensores climáticos / ambientales puede usarse con comunicación I2C
Este sensor de precisión de Bosch es la mejor solución de detección de bajo costo para medir la humedad con una precisión de ± 3%, la presión barométrica con una precisión absoluta de ± 1 hPa, y la temperatura con una precisión de ± 1.0 ° C. Debido a que la presión cambia con la altitud, y las mediciones de presión son tan buenas, ¡también puede usarlo como un altímetro con ± 1 metro o más de precisión!
El BME280 es la próxima generación de sensores de Bosch, y es la actualización al BMP085 / BMP180 / BMP183, con un ruido de baja altitud de 0.25 m y el mismo tiempo de conversión rápido. Tiene las mismas especificaciones, pero puede usar I2C o SPI. Para un cableado sencillo y sencillo, vaya con I2C. Si desea conectar un montón de sensores sin preocuparse por las colisiones de direcciones I2C, vaya con SPI.
Características:
- Humedad: 0 a 100% (relativa)
- Temperatura: -40 a 85 ºC
- Presión: 30,000Pa to 110,000Pa, relative accuracy of 12Pa, absolute accuracy of 100Pa
- Altitud: 0 to 30,000 ft (9.2 km), relative accuracy of 3.3 ft (1 m) at sea level, 6.6 (2 m) at 30,000 ft.
- Voltaje: 3.3-6V
- Comunicación: I2C
Datasheet [5]
Respire tranquilo: ¡finalmente tenemos un sensor I2C VOC / eCO2 en nuestro CatSat! Agregamos monitoreo de la calidad del aire. Este sensor de AMS es un sensor de gas que puede detectar una amplia gama de compuestos orgánicos volátiles (COV) y está diseñado para el monitoreo de la calidad del aire interior. Cuando se conecta al CaTSat, devolverá una lectura de Compuesto Orgánico Volátil Total (TVOC) y una lectura de dióxido de carbono equivalente (eCO2) sobre I2C. También hay un termistor a bordo que se puede usar para calcular la temperatura ambiente local, pero el CatSatZero usar la lectura de temperatura del BME280.
El CCS811 tiene un sensor MOX de placa caliente "estándar", así como un pequeño microcontrolador que controla la alimentación de la placa, lee el voltaje analógico y proporciona una interfaz I2C para leer.
Esta parte medirá la concentración de eCO2 (equivalente de dióxido de carbono calculado) dentro de un rango de 400 a 8192 partes por millón (ppm), y la concentración de TVOC (Compuesto orgánico volátil total) dentro de un rango de 0 a 1187 partes por billón (ppb). De acuerdo con la hoja de datos puede detectar alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos orgánicos, aminas, hidrocarburos alifáticos y aromáticos. Incluimos un termistor NTC de 10 K con una resistencia de equilibrio que puede ser leída por el CCS811 para calcular la temperatura aproximada.
Tenga en cuenta que este sensor, como todos los sensores de VOC / gas, tiene variabilidad y para obtener mediciones precisas, ¡querrá calibrarlo contra fuentes conocidas! Dicho esto, para los sensores ambientales generales, le dará una buena idea de las tendencias y comparaciones. Además, AMS recomienda que ejecute este sensor durante 48 horas cuando lo reciba por primera vez para "quemarlo", y luego 20 minutos en el Modo deseado cada vez que el sensor está en uso. Esto se debe a que los niveles de sensibilidad del sensor cambiarán durante el uso temprano.
El CCS811 tiene un pin de interrupción configurable que puede dispararse cuando una conversión está lista y / o cuando una lectura cruza un umbral configurable por el usuario. El CCS811 admite múltiples modos de manejo para tomar una medición cada 1 segundo, cada 10 segundos, cada 60 segundos o cada 250 milisegundos.
Características:
- Voltaje: 3.3-5V
- Comunicación: I2C
Datasheet [6][7][8]
El GPS L80 es un circuito integrado de 15X15X4 mm con antena incluìda de alta sensibilidad con opción a antena externa, cuenta con interfaz UART configurable. Protocolo NMEA.
- Voltaje: 3- 4.3V
- Comunicación: Serial (UART), 9600 baudios
- 66 canales adquisición, 22 caneles de tracking
- Modo Balon para altas altitudes arriba de 80km
Para saber más acerca de sistemas de Sistemas de navegación por satélite (GNSS) consulte [9]
Acerca del protocolo NMEA consulte [10]
DataSheet [11]
Documentación disponible en [12]
La antena incluida en el kit es una antena tipo dipolo la cual es empleada para transmitir o recibir ondas de radiofrecuencia. Cuenta con un conector SMA macho, está diseñada para transmitir a una frecuencia de 915mhz y es capaz de transmitir a cualquier dirección más se recomienda la transmisión con la antena en horizontal.
Características:
- Ganancia de 4dBi
- Potencia maxima 1w
- Largo de antena 16.9 cm (¼ de onda de 915 mhz)
- Impedancia 50 ohms
DataSheet [14]
Una batería recargable tipo Lipo, en pruebas tiene una duración de hasta 6 hrs. PRECAUCIÓN: No perforar, calentar o colocar a altas presiones, flameable.
Características:
- Las mejoras innovadoras las convierten en las pilas AAA más duraderas del mundo para dispositivos de alta tecnología.
- Pesan 1/3 menos que las pilas alcalinas estándar.
- Funcionan en temperaturas extremas, entre -40 °C y 60 °C.
- Almacenadas conservan la energía hasta 20 años.
- Construcción a prueba de fugas.
Datasheet [15]
Utilizado como lanzador, el globo de latex de 350gr, permite elevar una carga de hasta 500grs asegurando una altura para que reviente a 22,000mts. lo que permitirá que el dispositivo no se desplace demasiado en su ascenso y descenso
Características:
- Peso: 350gr
- Material: Latex
Esta cámara con su pequeño tamaño te ayudará a grabar cada momento de la misión desde el despegue hasta la recuperación del dispositivo.
Características:
Modelo: T186
- Full HD 1080, independencia de hasta 2 hs. en video
- Full HD 720, independencia de hasta 5 hrs. en video
- Soporta memoria SD de hasta 32 GB
- Batería 1800mAh, independencia de hasta 17 hrs
Referencia manual camara [16]
En esta sección encontraras los diagramas de las conexiones internas que te ayudarán a comprender de una mejor manera su funcionamiento.
Figura 3: Esquemático
Figura 4: PCB
Figura 5: PCB
Una vez que has entendido cómo funciona tu CanSat es momento de ensamblarlo. El CanSat se compone principalmente de 3 partes:
-
Computadora de Vuelo; que contiene el procesador o computadora de vuelo y el módulo para controlar la energía al momento de cargar la batería.
-
Sensores; que contiene los componentes para captar información como temperatura, humedad, presión y Co2.
-
Comunicaciones (o telemetría): la cual contiene el módulo GPS y el módulo de transmisión por radiofrecuencia el cual envía y recibe datos.
Para facilitar el proceso de soldado, te recomendamos que sigas esta lista de orden de soldado de tus piezas
1. Módulo GPS ( L80-M39 )
2. CC811
3. BME280
4. Tiras de 7 pines extra
Una vez soldado todo el CatSat es hora de unir todo, la integración del CatSat es muy sencilla ya que lo único que tienes que hacer es conectar sobre la placa principal la placa de que nosotros llamamos CaTSat Shield Zero, pin con pin no debe sobrar ninguno.