Projet de licence SIRE

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1 Projet de licence SIRE Instrumentation d un ballon sonde Giacomoni Johnny,Roure Marc, Laurent Simon,Mamboundou Renauld IUT de Valence En collaboration avec le CNES et les secondes MPI du Lycée Triboulet de Romans v2.0, 9 avril 2009

2 Plan Introduction 1 Introduction Contexte de travail Cahier des charges Contraintes 2 3 Sécurité de fonctionnement Modification des trames 4 1/28

3 Plan Introduction Contexte de travail Cahier des charges Contraintes 1 Introduction Contexte de travail Cahier des charges Contraintes 2 3 Sécurité de fonctionnement Modification des trames 4 2/28

4 Etude de l existant Introduction Contexte de travail Cahier des charges Contraintes Système informatique embarqué sur ballon stratosphérique Mesures atmosphériques : température,pression Informations de position du ballon via module GPS : Altitude, Longitude, Latitude Transmission des données : Par SMS Par hautes fréquences (138 MHz) 3/28

5 Schéma général Introduction Contexte de travail Cahier des charges Contraintes 4/28

6 Notre travail... Introduction Contexte de travail Cahier des charges Contraintes Amélioration de l existant (SMS, trames, période de mesure...) Ajout de capteurs (température, pression) Fig.: Système existant embarqué dans la nacelle 5/28

7 Introduction Re alisations au niveau mate riel Re alisations logicielles Contexte de travail Cahier des charges Contraintes Nouveau sche ma 6/28

8 Intervenants extérieurs Contexte de travail Cahier des charges Contraintes CNES (Centre National d Etudes Spatiales) : Organise l opération un ballon pour l école Le ballon pour le jour du lâcher Un module de transmission pour les hautes fréquences Secondes MPI du Lycée Triboulet de Romans : Etalonnent les capteurs que nous devons intégrer 7/28

9 Contraintes Introduction Contexte de travail Cahier des charges Contraintes Durée du vol : environ 4h (consommation des batteries à surveiller) Température de fonctionnement entre -40 et 40 Altitude jusqu à 30 Km environ Poids du sytème avec la nacelle inférieur à 2.5 Kg Envoi des données toutes les minutes environ Alimentation des composants entre 0 et 5V 8/28

11 Capteur de température : PT100 Fig.: Capteur de température Le capteur précédent SPI supprimé pour cause de disfonctionnement Caractéristiques : Résistance variable selon la température (100 Ohms à 0 C) 240 mv pour -50 C / 333 mv pour 30 C Il fallait donc ramener la tension de sortie entre 0 et 5V pour la conversion avec le convertisseur A/N 10/28

14 Capteur de temperature : courbe du constructeur 11/28

15 Schéma électrique de la PT100 12/28

16 Capteur de pression : MPX5100DP Fig.: Capteur de pression Caractéristiques : Alimentation en 5V Tension de sortie variable selon la pression (100 Ohms à 0 C) Pression : kpa temperature de fonctionnement : -40 C à 85 C Tension de sortie directement entre 0 et 5V 13/28

17 Capteur de pression : MPX5100DP Fig.: Capteur de pression Caractéristiques : Alimentation en 5V Tension de sortie variable selon la pression (100 Ohms à 0 C) Pression : kpa temperature de fonctionnement : -40 C à 85 C Tension de sortie directement entre 0 et 5V 13/28

18 Capteur de pression : courbe d étalonnage du constructeur Fig.: Par le construcreur 14/28

19 Capteur de pression : courbe d étalonnage des lycéens Fig.: Par les secondes MPI 15/28

20 Schéma électrique pour le MPX5100DP Fig.: Cablâge pour le capteur de pression 16/28

21 Premier choix : TC5747 de Transchip Avantage : connecté directement sur le support du module Telit (commandes AT) Problème : pas testé par le constructeur > Problème d en-tête du format JPEG dans la trame émise par la caméra 17/28

22 Premier choix : TC5747 de Transchip Avantage : connecté directement sur le support du module Telit (commandes AT) Problème : pas testé par le constructeur > Problème d en-tête du format JPEG dans la trame émise par la caméra 17/28

23 Deuxième choix : CMUCam Avantage : commandée par lien série Problème : nécessite un deuxième UART matériel inexistant sur le PIC et UART logiciel déjà utilisé 18/28

24 Deuxième choix : CMUCam Avantage : commandée par lien série Problème : nécessite un deuxième UART matériel inexistant sur le PIC et UART logiciel déjà utilisé 18/28

25 Troisième choix : FlyCamOne d ACME Choix final Stockage des données sur carte SD automatique Facilité d utilisation : commande déportée sur deux contacteurs Bonne résolution : 1248x1024 Légère : 37g 19/28

30 Stockage sur carte SD Première idée : utilisation d une carte SD avec l intégration d un driver fournit par Microchip Problèmes rencontrés : Le driver est trop lourd pour notre PIC La fréquence de travail du PIC n est pas assez rapide pour l utilisation d une carte SD Il aurait fallu un PIC plus performant : ABANDON 20/28

33 Utilisation de la mémoire EEPROM I2C de la carte Fig.: 24LC256 Taille : 64 Ko (adressage 16 bits) Protocole de stockage : Initalisée à 0xFF...0xFF Recherche du premier espace mémoire à 0xFF A chaque fin de stockage des données, espace mémoire mis à 0x33 (END) A l écriture des mesures (mesures et altitude) : On échappe 0xFF par 0x34 (ESC) 0x35 On échappe ESC par 0x34 0x36 On échappe END par 0x34 0x37 21/28

34 Utilisation de la mémoire EEPROM I2C de la carte Fig.: 24LC256 Taille : 64 Ko (adressage 16 bits) Protocole de stockage : Initalisée à 0xFF...0xFF Recherche du premier espace mémoire à 0xFF A chaque fin de stockage des données, espace mémoire mis à 0x33 (END) A l écriture des mesures (mesures et altitude) : On échappe 0xFF par 0x34 (ESC) 0x35 On échappe ESC par 0x34 0x36 On échappe END par 0x34 0x37 21/28

35 Plan Introduction Sécurité de fonctionnement Modification des trames 1 Introduction Contexte de travail Cahier des charges Contraintes 2 3 Sécurité de fonctionnement Modification des trames 4 22/28

36 Boutons de tests et surveillance Sécurité de fonctionnement Modification des trames Tests ergonomiques pour le lâcher : Implémentation d un bouton Reset pour réinitialiser la carte PICDEM et le Telit avant le vol si besoin Implémentation d un bouton de test : envoi de SMS par le ballon au sol Utilisation du Watchdog ( chien de garde ) : permet de relancer la carte en cas de blocage dans le programme 23/28

37 Boutons de tests et surveillance Sécurité de fonctionnement Modification des trames Tests ergonomiques pour le lâcher : Implémentation d un bouton Reset pour réinitialiser la carte PICDEM et le Telit avant le vol si besoin Implémentation d un bouton de test : envoi de SMS par le ballon au sol Utilisation du Watchdog ( chien de garde ) : permet de relancer la carte en cas de blocage dans le programme 23/28

38 Nouvelles trames Introduction Sécurité de fonctionnement Modification des trames Requetes SMS pour le choix des trames Envoi des données toutes les 1 min 30 en montée et toutes les 16 secondes en descente Trame KIWI et SMS pour les capteurs de l IUT : Octet de synchronisation 0xFF+ Trame KIWI et SMS pour les capteurs des lycéens : Octet de synchronisation 0xFF+ 24/28

40 Reached goals Operational sensors The camera takes photos every measurements All datas stored in the EEPROM : no data lost if the PIC breaks down We can order the balloon to send us all measures frames according to the SMS request The Watchdog detects a possible infinite loop in the program 26/28

41 Continuation Introduction Ballon release on April, 24th For the next years : Possibility to move on an ARM to improve the system performances Fig.: Processeur ARM 27/28

42 Thanks for your attention... We thank you for your attention Some questions? 28/28