SUPER ILMARI REALITY CHECK palaveri nro 2

Muuta pientä: Korkeuspaineen kaava:

Likiarvo:

p(h) = 0.5^(h/5.5)

Tiheys, paine ja lämpötila:

pV = nRT

Jossa:

Kaasutiheyksiä:

Paineessa 1 Bar, lämpötilassa 273 K:

AGA dataa: Paineessa 0.98 Bar, lämpötilassa 288 K:

Nosteesta

Noste eri korkeuksilla riippuu ideaalikaasuyhtälön mukaan:

• Tilavuus (V) vakiona
• Rydberg vakio (R)
• Paine (p_(h)) likiarvokaavasta yllä
• Lämpötila (T) pinnassa 273+0 K, korkealla 273-60 K.
• moolimäärä (n) tuntematon

Jätetään korkeusriippumattomat vakiot huomiotta ja tutkitaan vain eräänlaisten "moolimäärää tilavuusyksikössä" lukujen suhteita eri korkeuksilla:

n(h)   =	V   p(h)
	R   T(h)

n_(h) lukujen suhde eri korkeuksilla skaalaa suoraan nostetta maan pinnan tasolla.

Ylipaineettoman kaasupallon noste (kiloja/m³) korkeuden suhteen:

Yllä olevasta taulukosta näkee, että yli 20 kilometrin korkeuksilla vety ei tuota havaittavaa noste-etua suhteessa heliumiin.

Maksimi nousukorkeus riippuu sitten pallon ja kuorman massasta, sekä pallon tilavuudesta.

Ohessa on laskettu rullalla saatavan muovikalvoputken nostokykyä per metri:

Mitään 5m leveää kalvoputkea tuskin löytyy, sellaista voi toki tehdä kuumasaumaamalla.

SAUPLAST Oy tekee std "makkaraputkea" ("letkua") 30µm paksu x 1000mm leveä, 25kg rullina (noin 410m per rulla). Tuo on heidän suurin mallinsa. Rullan hinta noin EUR 50. Neliömetrimassa noin 35 g/m².

Ottamalla 10m pitkä ja 2m leveä "makkaraputki", nolla-paine-ero-pallolla päässee jonnekin 17-20 km korkeuden tietämille. Toisaalta nostetta saa helpohkosti lisää ottamalla rullalta pidemmän makkaran.

Pallolla on pienin pinta-ala tilavuuteensa nähden (ja täten kevein kuori):

Vaisala oy: Joitakin luotainpallojen ominaisuuksia.

Ralph Wallio, W0RPK: Daydreaming of Polyethene

Pallorypäle:

Lentäminen isoilla lateksipalloilla ("EH" tyyppi, 1-2 kg pintanoste), jotka täytetään antamaan lähdössä pienehkön nettonosteen (0.2-0.5 kg, tms) per kappale.

Ryppääseen laitetaan 4-7 palloa.

Tavoitteena nousu korkealle, jossa YKSI pallo ratkeaa, tai irroitetaan. Lopuilla saadaan kelluva tasapaino ratkeamiskorkeuden alapuolella.

Kokonaisuudessan rypäs nostaa pinnassa 1.2-1.5 kertaa enemmän, kuin mitä luotain painaa, mutta pallot ovat paljon pienempiä, kuin mitä normaali yksittäisen pallon lähetys käyttää.

Telemetriasta:

• APRS standardissa pakettiradioformaatissa ?
• MFSK16 ?
• PSK63 ?
• JT44, WSJT ??
• MFSK16 vs. PSK31 vertailu simuloiduilla signaaleilla.
• N9VV MFSK resources
• KA9Q AO-40 esitys ao40tlm.html
• TAPR AX.25 protocol specification, Paikallinen kopio: AX25.2.2.pdf
• TAPR APRS wg, sis. APRS protokollaspeksi. Paikallinen kopio: APRS101.pdf.
• FastraX NMEA protokolladokumentti.

AX.25 UI kehys sisältää:

• Kohdeosoite{7}: "ALL___-_" ? (AX.25 koodaussääntö!)
• Lähdeosoite{7}: "OHxnnn-11" (SSID "-11" = "balloon")
• Control{1}: 0x03 ( = UI-frame )
• ProtocolId{1}: 0xF0 ( = ei tason 3 AX.25 protokollaa )
• APRS payload data {1..256 tavua}, tarkemmin alla:

ARPS kehys:

Uusi Ilmari Housekeeper Unit voisi prosessoida GPS:ltä tulevat NMEA $GPGGA ja $GPVTG sanomat APRS "Lat/Long Position Report Format - with Data Extension and Timestamp" formaattiin ja lähettää tuon:

• "/": Vakiomerkki ("APRS asema aikaleimalla, ei viestiliikennettä")
• Time{7}: HHMMSS+"h", UTC aikaa(?), ei päivätietoa.
• Lat{8}: DDMM.MM+"N"; degrees, and decimal minutes to two decimals, plus "N"/"S" indicator. ("6133.79N")   (Eikö 7 mki ??)
• SymTableId{1}: "/"
• Long{8}: DDDMM.MM+"E"; degrees (000..180), and decimal minutes to two decomals, plus "E"/"W" indicator. ("02358.98E")
• SymCode{1}: "O" ("Balloon symbol")
• Course{3}: 001..360 ( "000" tarkoittaa liikkumatonta asemaa )
• "/": vakiomerkki
• Speed{3}: Nopeus solmuina, kokonaisluku
• "/A=" + AltFeet{6}: Korkeus jalkoina "%06d" formaatissa.
• + telemetria (0..30 mki)

Kehyksen kanssa 56 .. 86 merkkiä.

HF-beacon 16-FSK-16-F modessa ("MFSK16") lähettää:

• Kutsu{4..6}: "oh2zzz" (5+6+9+3*7 = 41 bit)
  (merkin bittimäärät pisimmän koodin mukaan)
• Lisämerkki{0..3}: "/am" (9+5+7 = 21 bit)
• Vakioteksti{5}: " bcn " (3+9+8+8+3 = 31 bit)
• Time{6}: HHMMSS (UTC aikaa) (6*9 = 54 bit)
• Vakioteksti{5}: " utc " (3+6+4+6+3 = 22 bit)
• Latitudi{7}: DDMM.mmX ("6133.79n) (7*9+5 = 68 bit)
• Vakioteksti{1}: " " (3 bit)
• Longitudi{8}: DDDMM.mmY ("02358.98e") (8*9+4 = 75 bit)
• Vakioteksti{1}: " " (3 bit)
• Altitudi{5}: 23456 (metreinä) (5*9 = 45 bit)
• Vakioteksti{2}: "m " (7+3 = 10 bit)
• Course{3}: 012 (3*9 = 27 bit)
• Vakioteksti{2}: "° " (10+3 = 13 bit)
• Speed{3}: 023 (m/s) (3*9 = 27 bit)
• Vakioteksti{4}: "m/s " (7+9+6 = 22 bit)
  (61 mki tähän mennessä) (462 bittiä)
• Telemetriasanomana sama teksti, kuin APRS:ssä. (18 mki, 157 bit)
• Vakioteksti{1}: (ASCII char 13, 8 bittiä)

Nopeudella 31.250 bit/sec varicoden lähetys kestää: 20.06 sekuntia. (pre+post idlet: 8+4 symbolijaksoa, eli 12/15.625 sec = 0.77 sec)   Enintää 20.8 sekuntia sanomaan! Mahdollisesti 2..6 symbolijaksoa (0.1-0.3 sec) nopeammin todellisella datalla tapahtuvan pienen kompression ansiosta.

Telemetriaa lähetetään 30 sekunnin välein !

IHU ohjelma:

• Vastaanotetaan $GPGGA ja $GPVTG sanomat GPS:ltä.
  Paikkatiedon jälkimmäinen tietue (VTG?) käynnistää prosessoinnin.
• Käsketään GPS-vastaanotin nukkumaan 29 sekuntia (tai jotain..)
• Tarkastetaan oma kello (6h startista → drop abort)
• Tarkastetaan pysyminen missiolaatikon sisällä (ulkona → drop abort)
• Mitataan analogiatiedot ja luetaan digitaalitiedot.
• Lähetetään KISS APRS paketti TNC:lle 0.
• Odotetaan että TNC0 on vapaa (erillinen lanka)
• Lähetetään KISS APRS paketti (uudelleen!) TNC:lle 0.
• Lähetetään "KISS" HF paketti TNC:lle 1.
• Sleep-mode sähkön säästämiseksi...

Sarjaportin (GPS) luku keskeytysrutiinilla ? Tai vain herätetään nukkumasta keskeytyksellä ? (Koodari tekee kaikkensa säästääkseen sähköä..)

TNC 0 on perinteinen 1200 bps AFSK signaalia tuottava KISS TNC.

TNC 1 on erikoinen MFSK16:sta tuottava "HF-TNC"...

Telemetriasanoma:

• Vakioteksti{2}: "t=" (4+9 = 13 bit)
• 6 kpl kahdella "BASE64" merkillä koodattuja 12 bitin lukupareja maksimissaan kuudelle analogiakanavalle.
  PERL notaatio: $BASE64[ $val / 64 ] . $BASE64[ $val % 64 ];
• 4 kpl yhdellä "BASE64" merkillä koodattua 6-bitin digitaalitietoa.

BASE64 koodisto Varikoodataan 4-9 bitillä, sanokaamme siis 13+16*9 bittiä = 157 bittiä.

Säätösessio ennen seuraavaa kokousta:

Suunniteltu sessiota Mikon, OH2AUE, säätämöllä ennen IRC3:sta..

LAB-1: 2002-10-17

Seuraava Kokouspaikka:

• ANRITSU Oy, Espoo
• 2002-10-31 klo 17-21 ?
• Rautaa/koeprotoja esille!
• Grammapuntari (on?) paikalla !

Matti Aarnio <matti.aarnio@zmailer.org>; OH2MQK