Neues vom Ballonprojekt, Teil 1

Ich möchte mich auch hier wieder melden und Bernds Urlaub nutzen, um etwas zu schreiben. Wie einige vielleicht schon wissen, plane ich momentan ein Ballonprojekt, bei dem es darum geht, unter einen normalen Wetterballon eine Forschungsnutzlast zu hängen, die verschiedenste Parameter messen kann.

Der Bau solcher Ballone scheint langsam in Mode zu kommen. In England wurden am letzten Wochenende (9. und 10. April) alleine drei Ballone gestartet (zwei am Samstag im Abstand von nur 3 Stunden und der dritte am Sonntag). Auch an Universitäten werden Ballone für Experimente eingesetzt, so z.B. an der DePauw University in Indiana mit dem Projekt BASE (Balloon Assisted Stratospheric Experiments). Auf diese werde ich in Teil 2 noch einmal zurückkommen, aber ich finde, dass 55 Ballonmissionen in nur vier Jahren beachtenswert sind.

Wie sieht es nun bei meinem Projekt aus?

Ich habe von den verschiedenen Teams, die in England Ballone starten, viel Unterstützung und Rat bekommen, wie man die Elektronik des Ballons am besten gestalten kann. Bei eBay habe ich einen Stabo XR 100-Funkscanner ersteigert, der neben den normalen Betriebsarten AM und FM auch das sogenannte Single Side Band SSB beherrscht. Da das von den Engländern entworfene Funksystem auf dieser Betriebsart basiert, wird natürlich ein entsprechender Empfänger benötigt. Dieses System wurde aus einer gewissen Not heraus entwickelt, denn in England ist Amateurfunk in der Luft verboten. Die Lösung dafür war, einen lizenzfreien Sender zu verwenden, und in Europa sind die lizenzfrei zu verwendenden Frequenzen 434 MHz, 868 MHz und 2,4 GHz. Letzteres ist die Frequenz, auf der WLAN betrieben wird. Für Sender mit einer maximalen Leistung von 10 mW ist die Nutzung der Frequenz 434 MHz uneingeschränkt möglich, weshalb diese Frequenz in GB verwendet wird. Der Radiometrix NTX2 ist ein Sender mit den passenden Eigenschaften.

Man denkt natürlich sicher gleich daran: Ein Gerät mit gerade mal 10 Milliwatt Sendeleistung ist doch nur so etwas wie ein Garagentoröffner oder ein Autoschlüssel mit Fernsteuerung für die Türverriegleung. Das stimmt zwar, aber weil der Ballon so hoch steigt, ist in fast allen Fällen eine direkte Sichtline von der Antenne zum Ballon vorhanden. Dadurch reichen diese 10 mW, um große Distanzen zu überbrücken.

Die Basis des Systems wird ein Microcontroller der Firma Arduino bilden. Diese C erfreuen sich großer Beliebtheit, da man sie nicht in C programmieren muss, sondern die Programmiersprache, die entwickelt wurde, eine vereinfachte Form von C ist und leicht erlernt werden kann. Der Arduino Uno hat außerdem den Vorteil, dass er so einfach aufgebaut ist, dass man den Chip entnehmen und die Platine auf einem Steckbrett (Breadboard) nachbauen kann, was zum Testen ideal ist. Diese Platine wird mit dem NTX2 und einem passenden GPS verbunden. Mit der passenden Programmierung wird dann das GPS-Signal als RTTY (Radio Teletype, also „Funk-Fernschreiber“) ausgesandt. Eine spezielle Software namens dl-fldigi kann diese Signale in Daten umwandeln. Dafür wird der Funkempfänger mit dem Kopfhörerausgang einfach an den Line-In eines PCs angeschlossen und dl-fldigi greift auf die Soundkarte zu, um die Signale zu entschlüsseln. Außerdem wird dl-fldigi die empfangenen Positionen auf einer Google Maps-Karte plotten.

Der Arduino Mega 2560 hat keine demontierbare CPU, der Aufbau ist aber trotzdem ähnlich. Vor allem kann er viel mehr Sensoren bedienen. Daher kam auch meine Idee, zwei Arduinos zu betreiben: Der Arduino Uno stellt mit GPS und NTX2 das Grundgerüst dar, während der Arduino Mega 2560 Forschung betreibt. Dafür wird er noch an ein kleines Bauteil namens OpenLog angeschlossen. Dieses Bauteil nimmt eine microSD-Karte auf und ist werkseitig darauf eingestellt, alle ankommenen Daten automatisch auf die Karte zu schreiben. Damit ist es ideal dafür geeignet, alle Forschungsdaten aufzunehmen.

Teil 2 beschäftigt sich dann mit der Wissenschaft, die betrieben werden wird.

One thought on “Neues vom Ballonprojekt, Teil 1

  1. Ich war ein wenig erstaunt, von einem beliebten Mikrocontroller zu lesen, von dem ich noch nie gehört hatte. Daher nach Besuch der Arduino Seite eine kleine Korrektur: Das Board und die Programmiersprache gehören zum Arduino-Projekt, der verwendete Mikrocontroller ist ein allseits bekannter Atmel. Nichtsdestotrotz freue ich mich auf Teil 2 des Blogs.

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