KanSat - 5 << - >> 7

6. KanSat tietää

Havaintolaitteistot ja tietokoneet.

Tässä hankkeessa yksi tutkimuskohde on, kestääkö kannettavien tietokoneiden 2,5" kovalevy laskeutumisen laskuvarjolla tai vikatilanteessa törmäyksen maahan vapaasta pudotuksesta. Aikaisemmat hankkeet ovat käyttäneet mikrokontrollereita tai flash-kovalevyjä lentotietokoneissaan. Hitachin uusille kovalevyille luvataan 800G iskunkesto, kun levy on pois päältä.

Tietokone

eBOX-tietokone on hyvin kompakti, SIS550-piirillä toteutettu laite, jossa on hyvät liitännät: 3xUSB, rinnakkaisportti, ethernet. USB-portteja voi käyttää yhteen tai useampaan kameraan ja GPS-vastaanottimeen, rinnakkaisporttia mekaniikan ohjaamiseen ja ethernettiä asennuksiin. En usko, että monitori- ja näppäimistöliitännöistä on virrankulutuksen tai painon suhteen mitään haittaa, koska emolevy on niin pitkälle integroitu. Virran syöttö eBOXiin on helppoa, tarvitaan vain 5V, 1,7A + mitä kovalevy vie. Tämä on toki paljon enemmän kuin mikrokontrolleripohjaiset tai yhden kortin 486/586-tietokoneet vievät, mutta todellinen virrankulutus on vielä mittaamatta ja toisaalta tietokoneella on tarkoitus saada korvattua paljon muuta elektroniikkaa.

eBOX:in kotelo on pieni ja se voi olla hyvinkin käyttökelpoinen varsinaisessa hyötykuormassakin, eli emolevyä ei tarvitsisi irroittaa kotelosta. Painava se kylläkin on, takalevyn kanssa 200 grammaa. Kotelon sisällä kovalevy saattaa selvitä laskeutumisesta paremmin. Sisälle voi ehkä sijoittaa myös muuta elektroniikkaa. Painon vähentämiseksi voi joitain liittimiä irroittaa ja korvata suoraan juotetuilla johdoilla. Liittimien paino tuntuu olevan noin puolet eBOX:in emolevyn painosta, jolloin pelkän emolevyn painoksi yksinään jäisi ehkä vain 100 grammaa.

Prosessorituuletin on kysymysmerkki, viekö se virtaa paljon ja voiko sen korvata passiivisella jäähdytyksellä. Toisaalta voi olla, että jos tietokoneen ja siis samalla tuulettimen asentaa pystyyn, se voisi gyroskooppina auttaa kuorman pyörimisen hidastamisessa. Tämän vaikutuksen suuruutta pitää testata ja tutkia, voisiko vaikutusta lisätä liittämällä tuulettimeen pyörivä levy tai rengas. Tämä näyttää vaikealta.

Mikäli johonkin laitteeseen tarvitaan sarjaporttia, esimerkiksi APRS-lähettimeen, sellaisen saa aikaiseksi USB-muuntimella, jollaisen rakennusohjeet ovat esimerkiksi Prosessori-lehdessä ja hinta vain 27 euroa muutenkin. Kuitenkin nyt näyttää siltä, että rs232-liitäntää ei mihinkään tarvittaisi jos TNC pakettiradioon toteutetaan eBOX:iin integroidulla äänikortilla.

Jotta USB-kameroita saadaan tarpeeksi kiinni, voidaan käyttää jotain halpaa USB-hubia, suoraan emolevylle juotettuna ja ilman omaa koteloa painon vähentämiseksi.

Valvontayksikkö

Koska laitteelle joka tapauksessa tarvitaan 5V virtalähde, ja koska akuista saatava jännite on alennettava tai nostettava tälle tasolle, tavitaan hakkuritehonlähde. Lineaariregulaattori hukkaisi liikaa tehoa. Tehonlähteen pitäisi myös olla sellainen, että sen saa kytkettyä ennalta ohjelmoiduiksi ajoiksi kokonaan pois päältä, jotta eBOX-emolevy ei veisi edes sitä 80 mA virtaa, kun se on kokonaan sammutettu. Kun samalla muistetaan, että eBOX:issa ei ole sarjaportteja, ja ne kuitenkin pitää toteuttaa jollain muuntimella, päästään siihen, että ehkä voitaisiin käyttää yhtä mikrokontrolleria sekä hakkurin ohjaamiseen, FastraX GPS-modulin vastaanottamiseen, rs232-liitännän toteuttamiseen muille laitteille, että A/D-muuntimien toteuttamiseen.

PIC16F676 on minulla tällä hetkellä suunnittelun lähtökohtana. Se sisältää 4MHz sisäisen kellon, toimii hyvin pienellä virralla ja sen pystyy nukuttamaan viemään hyvin vähän virtaa. 10 A/D-muunninta pitäisi riittää havaintolaitteistolle ja hakkuritehonlähteelle. Liitäntä tietokoneeseen voidaan toteuttaa ps/2-hiiriportilla (kts. portin dokumentaatio). Virtalähteenä valvontayksikölle käytetään lineaarista 3V regulaattoria suoraan akkujännitteestä, tai akkujännitettä suoraan jos se on 3 ja 5,5 voltin välillä. PIC16F676:n käyttöjännitteen rajat ovat 2-5,5 V, mutta GPS-moduli Fastrax uTracker02 vaatii vähintään 3 V.

Valvontayksikön tehtäviä ovat:

• ohjata hakkuritehonlähteen kytkimiä PWM-modulaattorilla,
• välittää GPS-paikkatieto tietokoneelle,
• välittää A/D-muuntimilta mittaustieto tietokoneelle,
• seurata tietokoneen toimintaa ja mahdollisesti uudelleenkäynnistää se,
• tietokoneen ollessa sammutettuna seurata GPS- ja mittaustietoa ja mahdollisesti käynnistettävä tietokone, ja
• toteuttaa pitkäaikaisen etsintäajan virransäästö ja ajoittaiset tietokoneen käynnistykset.

Osaluettelo

Näistä minulla on nyt hankittuna eBOX, Aiptek Pencam, USB-hub ja uTracker02 GPS. Ehdottomasti tarvittavien osien (taulukossa vihreällä taustalla) painon yhteen laskemalla saisi tietokoneen painoksi 385 grammaa ja tehonkulutukseksi 9,0 W eli 1,8 A. Koska lentotietokoneella ei mielestäni ole yleensä mitään erityistä tekemistä, niin keskimääräinen virrankulutus uskoakseni on tätä idle-virrankulutusta vastaava. USB-hubin paino on tuntematon, ja tästä painosta on jätetty kaikki kiinnitystarvikkeet pois. Kovalevyn tehonkulutus on valmistajan ilmoittama ja muiden lisälaitteiden kulutus puuttuu. Painoa ehkä vielä saa pienennettyä IDE-kaapelin osalta katkaisemalla turha pätkä pois (~10 g) ja emolevyn liittimien (~100 g) osalta poistamalla ne kokonaan tai korvaamalla pienillä riviliittimillä.

eBOX:in virrankulutus:

KanSat - 5 << - >> 7
Takaisin kotisivulle