Camp11 Ballon Mission

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Ballon Mission

Release status: Stable [box doku]

Wetterballon2.jpg
Description Wir haben auf dem CCC Camp 2011 ein Paket an zwei Wetterballonen fliegen lassen, das ein schönes Video von ganz hoch oben machen sollte.
Author(s)  Ralph, tixiv, Thomas (Funkamateur, DL9SAU, DK0CCC)
Download  http://www.youtube.com/watch?v=cXeCPoqV_O4


Worum gehts?[Bearbeiten]

Wir haben auf dem Camp ein Paket an zwei Wetterballonen fliegen lassen, das ein schönes Video von ganz hoch oben machen sollte. Der Flug war soweit erfolgreich, das wir es wohl bis ganz oben geschafft haben. Leider ist in 41000 Fuß Höhe der APRS Encoder ausgefallen und der Sender schickte nur noch ein auf und abschwellendes Tonsignal. Da der Sender sich nicht mehr abschaltete, hat er das Lipo Akku leer gesaugt. Dennoch wurde das Paket über 1 Jahr später in Polen gefunden. Ralph's Telefon-Nummer war auf dem Paket drauf geschrieben zusammen mit dem Logo vom Camp. Die Elektronik ist noch erstaunlich gut und das Video ist vollständig von Start bis Landung.

Beteiligte[Bearbeiten]

  • Ralph
  • tixiv
  • Thomas (Funkamateur, DL9SAU, DK0CCC)

Payload[Bearbeiten]

P8141616.JPG
P8141618.JPG
Wetterballon in Y-Konfiguration
  • Akku
    • Lipo 2200mAh/11.1V 170g
  • APRS-Sender + GPS
  • HD-Camcorder
  • AVR-Platine (Power control / Datenlogger / Piezo piepser)
    • Schaltregler 3.6V/1A für HD-Camcorder, software-abschaltbar
    • Optokoppler für HD-Camcorder bedienung (nur 30min clips möglich)
    • Linearregler 7805 für AVR/ Sensorik / piepser
    • Atmega32
    • Lauter Piezo piepser zum Orten
    • Ansteuerung für E-Zünder Ballon-abtrennung
    • Dataflash für Datenlogging
    • Drucksensor MPX4115
    • 3 Temperatursensoren LM335 (Außen / Innen / Akku)
    • Beschleunigungssensor Pollin
    • Umgebaute Conrad E-Kompanten um das Magnetfeld der Erde dreidimensional aufzuzeichnen.


Steighöhe[Bearbeiten]

Höheninfo und Steigrate
Flugbahn bis Tod des APRS

Alle 30 Sekunden:

58m 185m 309m 435m 574m 714m 877m 1044m 1193m 1345m  ? 1646m 1788m

Daraus ergibt sich eine mittlere Steiggeschwindigkeit von 288m pro Minute.

Steigzeit war 123.7 Minuten (bis zum Platzen des ersten Ballons). Maximale Steighöhe demnach 35665m oder 117011 Fuß.

Nach Analyse der unvollständigen GPS Daten sind wir auf eine Steigrate von 312,4m pro Minute gekommen.

Damit haben wir eine Höhe von c.a. 125000 Fuß = 38km erreicht !

In der Höhe ist die Entfernung zum Horizont ca. 700km (3570*sqrt(h)).


Panorama vom Rand der Stratosphäre
360 Grad Panorama von ganz oben (>90000 feet)

Messdaten[Bearbeiten]

Messdaten des Ballons

Die AVR-Platine war neben der Kamera das Herzstück der Mission und hat die gesamte Missionssteuerung übernommen. tixiv hat während des Camps diese Platine entworfen, geätzt, bestückt und programmiert. Nach einen Zeitplan hat Sie z.B. die Sprengung der Leine vorgenommen oder nach der Ladung einen sehr lauten Pieper angesteuert, um das finden im Wald zu vereinfachen. Das Sprengungen der Leine hat leider trotz ausgiebiger Tests leider nicht funktioniert. (siehe Video)

Während des gesamten Fluges wurden jede Sekunde Messdaten, wie Temperatur, Druck und Spannung aufgenommen. (Siehe die Grafik rechts)

Die Rohdaten gibt es hier: Datei:CCC-Camp-2011-WeatherBalloon-logger.zip

Die Spalten sind: Zeitstempel in Sekunden seit Jumper entfernt wurde, Innentemperatur, Akku Temperatur, Außentemperatur, Luftdruck, Batteriespannung, dann 6 Magentometer-Werte in hex.

Wie man sehen kann hat die Ladung des Akkus gerade so ausgereicht. Nichtmal 10 Minuten waren nach der Landung noch drinn. Das lag daran, dass ab der Minute 40 des Fluges der APRS-Tracker auf merkwürdige Art ausfiel: Er sendete nur noch einen Dauerträger ohne Modulation, anstatt alle 30 Sekunden die neue Position zu senden. Dadurch, dass der 8W-Sender also dauerhaft sendete, wurde der Akku viel stärker als geplant beansprucht. Trotzdem hat er gehalten. Das nennt man Glück. Dass die Temperaturen am Ende der Messung scheinbar stark ansteigen ist wohl auf das Einbrechen der Mikrocontroller-Spannungsversorgung auf unter 5V zurückzuführen, welche als Referenz verwendet wurde. Die Messung wurde durch die Brownout-detection des Mikrocontrollers beendet. Vorher war die Videoaufzeichnung schon wegen gemessener Unterspannung beendet worden.

Fundort[Bearbeiten]

Das ist von der Mission übrig

In einem Baum im Wald bei GPS Koordinaten 52.964846,14.209402 (Google Maps).

Ein paar freundliche Polen haben Bäume gefällt und es dabei gefunden.


Video der Mission[Bearbeiten]


(http://www.youtube.com/v/cXeCPoqV_O4)

Bonusvideo (Original-Video 10 ab 08:30)


(http://www.youtube.com/v/J0-VjfqdYek)

Zeiten im Youtube-Video[Bearbeiten]

0:00:02 Start
0:00:10 Blick über das Camp und Umgebung
0:03:00 Eindringen in die erste Wolkendecke bei 700m-1100m Höhe
0:04:15 Verlassen der ersten Wolkendecke
0:05:20 Erste starke Winde
0:15:20 Blick auf eine markante Strasse am Boden
0:16:25 Turbulenzen treten ein
0:16:50 Blick auf die Ballone und den Fallschirm über dem Paket
0:22:15 Noch ein Blick auf die Ballone und die Verbindungsschnur
2:04:40 Ballon platzt
2:04:42 Ballon fetzen
2:06:38 Abgerissener Flügel
2:08:20 Antennenkabel (von jetzt an oft zu sehen)
2:08:59 Versuchte Sprengung (Beeper)
2:09:03 Blick auf Fallschirm? (rot/schwarzes Objekt)
2:10:10 Abgerissener Flügel
2:11:50 Schöner Blick auf die zwei Antennenkabel
2:16:01 Blick auf Schnüre
2:25:53 Blick auf die Y-Schnur
2:26:38 Karabiner
2:31:05 Jede Menge Strippen
2:39:11 Zerplatzer Ballon!
2:40:34 Nochmal der zerplatzte Ballon
2:44:10 Eintritt in dichte Wolken
2:46:40 Austritt aus dichten Wolken, Boden in Sicht
2:51:25 Landung!

Nicht im Youtube-Video enthaltene Sequenzen[Bearbeiten]

Die ersten 12 Minuten des ersten Videos sind nicht im Youtube-Video enthalten, da dort viele Gesichter zu sehen sind und nicht klar ist, ob jedem Umstehenden klar war, daß er aufgezeichnet wird. Dort fanden sich folgende Szenen, die vielleicht noch gesondert bereitgestellt werden:

0:00:00 Kamera rot
0:08:37 Fallschirm mit Pyro
0:10:15 Ballon wird eingehakt
0:11:46 Jumper gezogen ("GO")

In der ursprünglichen Timeline wurden am Ende scherzhaft diese Punkte eingefügt. Es ist kein Eichhörnchen zu sehen und es handelt sich wahrscheinlich nur um den Wind. Diese Sequenz ist aber als "Bonusvideo" auf Youtube verfügbar.

0:08:50 Eichhörnchen versucht, Paket zu klauen
0:09:15 Beep leitet Selbstzerstörung ein, um Eichhörnchen zu vernichten
0:09:36 Letzte Meldung von der Kolonie

Video: Auswertung der Ballonmission[Bearbeiten]

Auf den Labortagen wurde 2012 ein Vortrag über die Auswertung der Mission gehalten.


(http://www.youtube.com/v/v9fFcnWs_ts)


Tracking[Bearbeiten]

KML und Google Maps[Bearbeiten]

Die untenstehenden Trackingdaten wurden mit Hilfe eines im Netz gefundenen Skriptes (leicht modifiziert von [1]) in eine KML-Datei umgewandelt.

Visualisierung Video + Google Maps[Bearbeiten]

Darstellung des Videos mit synchronisierter Positionsanzeige auf Google Maps Karte.

ARPS Rohdaten[Bearbeiten]

2011-08-14 09:54:26 UTC: DK0CCC-11>APT311,DB0ZEH,WIDE1*,qAS,DM2JUF-1:/095424h5249.89N/01340.81EO000/013/A=000606
2011-08-14 09:54:55 UTC: DK0CCC-11>APT311,WIDE1-1,qAS,DB0OHV-15:/095453h5249.98N/01340.77EO323/010/A=001013
2011-08-14 09:55:25 UTC: DK0CCC-11>APT311,WIDE1-1,qAS,DB0OHV-15:/095523h5250.07N/01340.74EO343/014/A=001427
2011-08-14 09:55:55 UTC: DK0CCC-11>APT311,WIDE1-1,qAS,DB0OHV-15:/095553h5250.16N/01340.71EO337/010/A=001883/Das Labor CCC CAMP 2011
2011-08-14 09:56:26 UTC: DK0CCC-11>APT311,SR1NWE*,qAR,SR1NRE:/095623h5250.25N/01340.69EO002/015/A=002342
2011-08-14 09:56:58 UTC: DK0CCC-11>APT311,DB0ZEH,WIDE1*,qAS,DM2JUF-1:/095653h5250.35N/01340.68EO346/014/A=002877
2011-08-14 09:57:04 UTC: DK0CCC-11>APT311,SR3NJE,WIDE1*,qAR,SP3PJE:/095623h5250.25N/01340.69EO002/015/A=002342 [Delayed or out-of-order packet (timestamp)]
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2011-08-14 09:57:54 UTC: DK0CCC-11>APT311,WIDE1-1,qAR,SR1NRE:/095753h5250.57N/01340.69EO037/018/A=003913
2011-08-14 09:58:24 UTC: DK0CCC-11>APT311,WIDE1-1,qAR,SR1NDI:/095823h5250.68N/01340.75EO008/016/A=004412
2011-08-14 09:58:49 UTC: DK0CCC-11>APT311,SR3NJE,WIDE1*,qAR,SP3PJE:/095753h5250.57N/01340.69EO037/018/A=003913 [Delayed or out-of-order packet (timestamp)]
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2011-08-14 09:58:57 UTC: DK0CCC-11>APT311,SR3NJE,WIDE1*,qAR,SP3PJE:/095823h5250.68N/01340.75EO008/016/A=004412 [Rate limited (< 5 sec)]
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2011-08-14 10:14:59 UTC: DK0CCC-11>APT311,SR3NJE,WIDE1*,qAR,SP3PJE:/101420h5252.55N/01346.18EO085/022/A=020897 [Delayed or out-of-order packet (timestamp)]
2011-08-14 10:15:21 UTC: DK0CCC-11>APT311,WIDE1-1,qAR,OK1KZE-1,T2CZECH:/101519h5252.43N/01346.74EO115/022/A=021891
2011-08-14 10:15:51 UTC: DK0CCC-11>APT311,WIDE1-1,qAo,SR6NDZ:/101549h5252.35N/01347.00EO111/021/A=022393
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Todo (now done)[Bearbeiten]

Electronics / Payload[Bearbeiten]

  • APRS Tracker
    • Kabelverbindung
    • Abstimmung
    • Antenne
  • Kamera
    • Mod für AVR als Auslöser, Externe Stromversorgung
  • Peilsender
    • Spec & Bau
  • Payload
    • Spec & Bau
    • Piezo Piepser
    • Batteriehalter/Pack spezifizieren, bauen/kaufen
  • Box
    • Größe
    • Material kaufen
    • Abschirmung
      • GPS, 2m Band Sender, Kamera, Payload - brauchen wir Aluminiumfolie dazwischen?
    • Bauen - Flossen nicht vergessen
  • Fallschirm
    • Größe (90 cm)
    • unterwegs
    • modden - Schlaufe damit die Ballon Leine oben angebracht werden kann
  • Leine
    • Drachenleine - gekauft
  • Kabelbinder kaufen
    • ich habe noch welche da(tixiv)
  • Wirbel
    • Angel-Shop kaufen

Ballon/Hardware[Bearbeiten]

  • Decke
    • Plane für Aufblasen
  • Gewicht
    • 2x 1.2kg Gewichte
  • Handschuhe
    • Latex (bringe ich mit - tixiv)
  • Druckminderer
    • Schlauch zum füllen muss beschafft werden
  • Wasserstoff ist bestellt
  • Waage
    • Küchenwaage muss reichen

Organisatorisches[Bearbeiten]

  • Startgenehmigung
    • email schreiben - geschrieben
  • Suchgruppen
    • Amateurfunker !?
  • Checkliste
    • Schreiben

Sachen mitbringen[Bearbeiten]

  • tixiv
    • Lipo Akkus
    • Ladegerät, Balancer, 12V Netzteil für Ladegerät
    • Daten logger Board/ Bauteile
    • usbasp für AVR
    • Werkzeug
    • Kabelbinder
    • Litze
    • Latex Handschuhe
    • 2K-Kleber
    • Heißkleber
  • Ralph
    • Ballone
    • Druckminderer + Schlauch
    • 2m Band Empfänger + Antenne
    • 2m Band Backup-Peilsender
    • 2 x LM2675N-ADJ
    • HD Cam + Kabel
    • Leine + Wirbel
    • Fallschirm
    • Pyros
    • Foamcore - Material für die Box
    • Kleber, Kleinkram