Шаг 1 Снимите корпус EPS
Радиозонды — это устройства, которые метеорологические организации запускают по всему миру два раза в день (иногда чаще) с помощью метеорологических аэростатов. Компания Vaisala является одним из ведущих производителей и даже изобретателем современных радиозондов. Более подробную информацию можно найти на сайтах sondehunt.de или radiosonde.eu.
Радиозонд RS41, которому предстоит пройти через колючки, относится к новой разновидности с корпусом из EPS (стиропора) и весит всего 84 г, что позволяет экономить гелий и уменьшает количество мусора в ландшафте, если за ним не придет охотник — довольно круто.
Суффик с-SGP означает, что зонд оснащен датчиком барометрического давления. Более распространенная верси я-SG рассчитывает давление на основе данных GPS. Существует также верси я-SGM для военных целей с режимом «радиомолчания», активирующим радиопередатчик на определенной высоте, чтобы противник не смог определить место запуска.
Для начала давайте отстегнем палочку размотки.
Для этого с помощью длинногубцев отсоедините две пластиковые клипсы сверху и снизу.
Верхняя может быть скрыта за наклейкой, в зависимости от организации, которая выпустила зонд.
Нижняя частично закрыта этикеткой с серийным номером.
Теперь мы можем отделить два корпуса EPS.
Шаг 2 Извлечение аккумуляторов
Теперь можно вынуть печатную плату и извлечь две литиевые первичные батареи Energizer Ultimate Lithium AA. Теперь мы более или менее закончили. Но кто бы мы были, если бы не взглянули на печатную плату?
Шаг 3 Исследование печатной платы — лицевая сторона
STM32F100 — рабочая лошадка микроконтроллера в этом зонде, оснащенная ядром ARM-Cortex M0. Он работает на частоте 24 МГц.
Над ним мы можем рассмотреть повышающий преобразователь TPS61200, два LDO TLV70030 (один дополнительный LDO находится на задней стороне) и P-канальный MOSFET, который включает зонд, запускаемый либо кнопкой, либо через NFC.
К слову о NFC, катушка NFC видна на нижней части зонда, она имеет 12 витков на всех 4 слоях печатной платы толщиной 1 мм. Здесь нет микросхемы интерфейса NFC, только один путь с постоянной и один с переменной связью. Обратный канал формируется N-канальным MOSFET, который замыкает катушку через резистор.
Шаг 4 Исследование печатной платы — задняя сторона
В верхней части печатной платы находится GPS-модуль UBX-6010, который получает данные от антенны с керамическим чипом на краю печатной платы. Никаких квадрифилярных спиральных антенн и ручной загрузки альманаха — это один интегрированный щенок, который просто имеет интерфейс UART.
Кроме GPS есть еще и фронтенд. Не аналоговый фронтэнд, заметьте. Vaisala использует два кольцевых генератора с датчиками температуры и влажности в цепях обратной связи, изменяя их частоту — умно!
На нижней половине находится вся магия для УКВ-телеметрической радиостанции, которая понадобится вам в 2014 году. Только радиочип SI4032 и несколько вспомогательных компонентов, без ВЧ-радио, к сожалению. Тем не менее, заставить зонд передавать сигнал в 70 см-HAM-диапазоне или даже в 433 МГц-ISM-диапазоне — это просто вопрос отправки правильных байтов через интерфейс SPI.
В нижней части находится порт расширения XDATA, который в основном используется для подключения озона и других периферийных датчиков. Физически это просто 2-мм 2×5-контактный заголовок. В официальной распиновке Vaisala указаны только GND и UART, но здесь есть еще много интересного: различные шины питания и, что более важно, SWD-интерфейс для взаимодействия с STM32.
Шаг 5 Сенсорный бум
Вы могли подумать, что мы закончили, но подождите — вот он, сенсорный бум, этот высокотехнологичный футуристический элемент фирменного измерительного ноу-хау Vaisala.
Под серебряным покрытием, которое должно предотвратить нагрев стрелы светом, находится обычная гибкая печатная плата — как скучно. Это почти заставляет чувствовать себя как киношный реквизит — просто блестящий снаружи.
Но наше настроение улучшается, когда мы смотрим на керамический гибрид, который содержит не только тонкопленочный датчик влажности емкостного типа, но и температурный датчик PT1000, а также нагревательный элемент для поддержания температуры датчика на 5 К выше окружающей среды, чтобы предотвратить конденсацию влаги.
То, что выглядит как крючок, — это еще один PT1000, на этот раз из платиновой проволоки, которая максимально тонка, чтобы минимизировать тепловую массу. Лучше не вешайте свой датчик на этот крючок…
Шаг 6 Заключительные размышления
Если вы задаетесь вопросом, что делать с вашим зондом, посмотрите на RS41-HUP или RS41-FOX, две альтернативные прошивки. Или загляните на GitHub RS41-ReverseEngineering для получения более подробной информации и схем зондов.
