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Nous poursuivons les travaux sur Kit CANSATversion 2, l'occasion de poursuivre nos essais de communication Radio (voir article précédent). Pour rappel, notre kit utilise un Raspberry-Pi Pico et du code Python sur microcontrôleur (MicroPython).
CanSat est
un concours visant a stimuler l'apprentissage des sciences dans le
domaine de l'AéroSpatial en réalisant un mini-satellite (la CanSat) pas
plus grande qu'une boîte de Soda. Ce satellite est envoyé et éjecté à
3000m d'altitude à l'aide d'une roquette. C'est à partir de ce moment
que votre projet capture les données et les envois au sol.
RFM69HCW 433MHz et communication longue distance (partie 2)
Cette fois, il a été nécessaire de trouver des distances supérieures à 2.2km avec vue dégagée en direction de l’émetteur.
Les altitudes respectives ont également été relevées pour identifier des points susceptibles d'offrir une vue dégagée sur l'émetteur.
Cansat Yagi Testing V2 - cliquer pour agrandir
Note: l'image ci-dessus reprend --en violet-- la position de l'émetteur et une partie du parcours réalisé durant la session 1.
Me Voici donc de sortie avec l'antenne Yagi pour tester les différents point.
Récepteur de test (messages affichés sur le LCD 2x16).
Comme la fois précédente, l'émetteur est positionné dans un arbre à plusieurs mètres du sol. Ce dernier émet un message différent toutes les 2 secondes (le message contient un compteur incrémenté à chaque émission).
CanSat V2 avec Antenne (émetteur)
Le premier arrêt au point E offre une vue dégagée vers l'émetteur (bien a l'arrière du bosquet visible) qui se trouve à la même profondeur que le lion de Waterloo. A cette distance de 3.5 Km, la récepteur accroche immédiatement le signal.
Réception a 3.5 Km (cliquer pour agrandir)
Ensuite, je me suis déplacé sur le point le plus éloigné (point F) et avant même de tester la réception je savais déjà qu'il n'y aurait pas de réception. En effet, le champ est en surplomb d'environ deux mètres... pas de vue dégagée = pas de signal!
4.175 Km, pas de vue dégagée = pas de signal!
Sur place, je me rend compte qu'a quelques centaines de mètre, il y a la possibilité de regagner un peu d'altitude... je me déplace jusqu'au point G à presque 4 Km mais avec une vue plus dégagée sur l'émetteur.
En montant sur le talus, la vue est suffisamment dégagée pour permettre la réception des messages. Encore une fois, le récepteur accroche immédiatement le signal de l'émetteur.
Réception à 4KM avec vue dégagée (ou presque sur l'émetteur)
Le dernier point G n'offre malheureusement pas de réception parce que:
il n'y a pas de vue dégagée, je suis au pied d'un bois
je suis orienté dans la mauvaise direction (ce que je n'ai constaté plus tard).
Par contre, nous avons une autre vue imprenable sur le bosquet visible au point G. Il est possible de constater que le terrain s'incurve vers une altitude inférieure.
Pas de réception : mauvaise direction et pas de vue dégagée
Conclusion
Le couple d'antennes et de modules RFM69HCW démontre une efficacité vraiment étonnante pour CanSat avec les 100mW disponibles (puissance hors cadre de réglementation Européenne).
Il faudrait néanmoins reconduire ces tests avec une puissance max de 10mW réglementaire pour un utilisation standard.
J'ai pris quelques photographies de la vue depuis la position de l'émetteur. J'ai repéré deux pylônes électriques en vue dégagée et situés à 5.20 Km (près du chemin de Wavre, le long de la N5)
Vue depuis l'émetteur
Il est encore possible de tester ce point... par la suite, il sera indispensable de se déplacer ailleurs ou d'envisager une mise dans les airs.
Ressources
Nous réapprovisionnons nos kits Cansat pour les tirs 2025. Contactez nous si vous désirez placer une commande.
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Nous poursuivons les travaux sur Kit CANSATversion 2, l'occasion de faire le point sur la communication Radio. Pour rappel, notre kit utilise un Raspberry-Pi Pico et du code Python sur microcontrôleur (MicroPython).
CanSat est
un concours visant a stimuler l'apprentissage des sciences dans le
domaine de l'AéroSpatial en réalisant un mini-satellite (la CanSat) pas
plus grande qu'une boîte de Soda. Ce satellite est envoyé et éjecté à
3000m d'altitude à l'aide d'une roquette. C'est à partir de ce moment
que votre projet capture les données et les envois au sol.
Le module radio RFM69HCW 433MHz est utilisé pour envoyer les informations au sol. Ce dernier module dispose d'une puissance d'émission de 100mW (+20dBm), largement suffisant pour assurer l'envoi de données au delà du kilomètre.
Le succès d'une transmission longue distance réside exclusivement dans l'aptitude à créer les antennes adéquates. Raison pour laquelle il est si important de prendre contact avec des Radio Amateurs (voir liste UBA).
Selon le club radio amateur WTO de Braine-l'Alleud, à qui je remets mes
chaleureux remerciements pour leur support, 100mW est suffisant pour une communication
allant jusqu'à 4 ou 5Km.
Etre convaincu des aspects techniques c'est bien, le démontrer c'est mieux. Ainsi, je me suis lancés dans l'aventure avec pour objectif d'atteindre un minimum de 1000m pour commencer.
Après avoir remis jusqu'à 6 fois mon travail sur l'établit, j'étais fin prêt à réaliser mes premiers tests en situation.
L'émetteur du CanSat-V2-Kit est positionné à environ 8m de hauteur face à une vue dégagée (le champs de bataille de Waterloo).
Côté récepteur, j'ai utilisé le PICO-RFM69-433-BOOT sur-lequel j'ai branché un afficheur LCD pour y lire les messages réceptionnés (et le RSSI). Un petit PowerBank et l'antenne Yagi et c'est parti.
Nous poursuivons les travaux sur Kit CANSATversion 2, l'occasion de faire le point. Pour rappel, notre kit utilise un Raspberry-Pi Pico et du code Python sur microcontrôleur (MicroPython).
CanSat est
un concours visant a stimuler l'apprentissage des sciences dans le
domaine de l'AéroSpatial en réalisant un mini-satellite (la CanSat) pas
plus grande qu'une boîte de Soda. Ce satellite est envoyé et éjecté à
3000m d'altitude à l'aide d'une roquette. C'est à partir de ce moment
que votre projet capture les données et les envois au sol.
100% compatible avec la version précédente (câblage code), nous avons terminé le premier round de test du prototype Alpha. Les correctifs nécessaires sont apportés et aux cartes et le prototype Beta arrive prochainement.
Nous faisons actuellement évoluer notre Kit CANSAT vers une version 2 . Pour rappel, notre kit utilise un Raspberry-Pi Pico et du code Python sur microcontrôleur (MicroPython).
CanSat est
un concours visant a stimuler l'apprentissage des sciences dans le
domaine de l'AéroSpatial en réalisant un mini-satellite (la CanSat) pas
plus grande qu'une boîte de Soda. Ce satellite est envoyé et éjecté à
3000m d'altitude à l'aide d'une roquette. C'est à partir de ce moment
que votre projet capture les données et les envois au sol.
Des précédents tirs et expériences utilisateurs, voici ce qu'il serait utile d'améliorer sur le kit actuel:
Améliorer la robustesse globale (meilleure résistance aux chutes).
Réduire le diamètre des cartes (l'actuel 1mm pour réaliser une paroi semble trop contraignant pour de nombreux débutants).
Connecteur FPC (pour le ruban) reste "fragile". Les manipulations avec brusqueries peuvent facilement déboîter la fermeture.
Pour les débutants, il serait préférable d'insérer un Pico dans un connecteur plutôt que le souder directement sur la Cansat-Base. Il sera ainsi plus facile à remplacer.
Souder le module radio et le chargeur Lipo sont des opérations fastidieuses (surtout si c'est la première fois).
Cansat : améliorations mécaniques
1) Les 3 points d'ancrage externes
Ces trois points restent exactement aux mêmes endroits. Cela permet d'assurer une retro-compatibilité mécanique avec les kits déjà distribués.
Autour de ces trois points, le diamètre extérieur reste à 64mm. Les trous font toujours 2.75mm (pour du Métrique 2.5).
2) Diamètre extérieur
Excepté pour les 3 points d'ancrage, le diamètre extérieur est passé à 60mm.
Cela laisse donc assez de place pour réaliser des parois de 3mm (contre 1mm précédemment) autour de la CanSat.
3) Axe central
Toutes les cartes, y compris la carte contrôleur, présentent en trou central de 6.4mm de diamètre. Cela permet de placer un axe central (ou tige filetée M6) sur toute la hauteur de la CanSat. Cette axe permet de décupler la résilience mécanique de la CanSat (meilleure résistance mécanique à l’atterrissage). Cette axe permet aussi la réalisation d'une attache parachute ancrée jusqu'à la base de la CanSat (limite le risque de bris à l'ouverture du parachute).
Cansat : améliorations électroniques
Un travail de fond très important a été réalisé sur la carte de contrôle de la CanSat.
Sans aucun changement de raccordement (par rapport à la version 1), la carte contrôleur a été entièrement redessinée.
Carte contrôleur (PICO-CANSAT-BASE v2)
1) module LIPO
Le module de charge Lipo est maintenant intégré à la carte. Le connecteur J108 (en bas) permet de brancher l'accu. Le Pico est directement alimenté par l'accu tandis qu'un circuit de régulation permet d'obtenir 3.3V @ 600mA.
Les points VBat/GND (sous le libellé "Pico Facing this side") permettent de brancher un second circuit de régulation si cela était nécessaire (ex: produire une tension de 5V pour une expérience).
Bien que l'électronique du module Lipo se trouve principalement sous la carte, les composants pratiques sont restés accessible sur le dessus de la carte. Par exemple, la LED CHG (orange) est allumée pendant la charge de l'accu Lipo (qui se fait par l'intermédiaire du connecteur USB du Pico). La résistance R_PROG permet d'ajuster le courant de recharge de l'accu (fixé à 250mA par défaut).
2) module radio
Le module radio est également intégré à la carte. Ce dernier est soudé sous la carte (à gauche du trou central. Emplacement repérable par les deux rangées verticales de 8 contacts).
Le connecteur d'antenne est accessible près du trou central (aussi bien par au-dessus que par en-dessous. Il est possible d'y souder un fil d'antenne ou un connecteur µFl .
Le module radio utilise l'interface SPI connectée par l'intermédiaire de cavalier sécables. Il est donc possible de sectionner les pistes pour désactiver le module radio et récupérer les GPIO.
3) carte MCU remplaçable
La carte microcontrôleur (MCU) s'insère perpendiculairement à la carte afin de respecter les contraintes CanSat tout en permettant la présence du trou central.
Le microcontroleur s'insère sur le connecteur 2x20 broches visible jusque au dessus du connecteur Lipo (J108). Il est encadré par les libellés "USB" et "Pico Facing this side".
L'utilisation d'une connectique simple permettra le remplacement du MCU en un tour de main. Grâce à ce dispositif, il sera possible - à l'avenir - d'envisager une mise-à-niveau matérielle du microcontrôleur.
Bien que le contact entre les deux cartes sera ferme, les connexions restent sensibles aux vibrations (ce qui ne manque pas dans une fusée). L'usage de colle ou souder directement le MCU sur la carte de base reste toujours possible pour les plus exigeant d'entre nous.
4) Connecteurs Grove
Afin de faciliter les raccordements, 5 connecteurs Grove à la verticale (J101 à J105) permet de réaliser des connexions/déconnexions rapidement et facilement. Ces connecteurs Grove proposent une alimentation 3.3V et les signaux sont tous en logique 3.3V.
Ces 5 connecteurs Grove offrent:
J102 : connecteur UART (port série) très pratique pour un GPS.
J101 : connecteur Analogique pour 2 entrées analogiques (ou numériques).
J104 et J105 : 2 connecteurs pour un total de 4 entrées/sorties numériques.
J103 : connectique I2C très pratique pour les capteurs en tout genre.
Bien que je ne sois pas fan de la connectique Grove, je dois reconnaître:
qu'ils sont plus facile a manipuler du fait qu'il sont plus encombrant.
qu'il est facile de sectionner le câble, de scinder les 4 fils de cette connectique et d'y souder directement votre propre matériel.
5) Connecteur Qwiic/StemmaQt
Déjà présent à la première version de la carte, ce connecteur transporte le même bus I2C que le connecteur J103 (alimentation 3V3 et logique 3V3). Ce connecteur est utilisé pour brancher le capteur BMP280 (température et pression atmosphérique).
6) breakout Pico
Tous les GPIOs ne sont pas exposés via les connecteurs Grove et Qwiic. Besoin de plus de GPIO? Pas de problème, toutes les broches du Pico sont disponibles en breakout sur les deux connecteurs situés de part et d'autres du connecteur Analogique (J101). Il suffit de sortir votre fer à souder et réaliser vos connexions nécessaires.
Note: avez-vous remarqué l'identification des GPIOs sur la sérigraphie.
7) Gestion de l'alimentation
Le haut de la carte reprend les points de connexion "PWR Enable". Soudez y un interrupteur pour contrôler le circuit d'alimentation. Sans interrupteur, le circuit reste activé jusqu'à la décharge complète de l'accumulateur.
Une fois fermé, le circuit de régulation du Lipo est désactivé. Par effet de cascade, le régulateur 3.3V du Pico est aussi désactivé et le Pico s'éteint.
La suite ...
Les premières cartes prototype sont commandées et le montage ne tardera plus. A tout bientôt pour la suite...
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