Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Befestigung LoRa-GPS Tracker an Windenseil, Erschütterungen?


von San (sanfel)


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Moin,

Beim Segelfliegen treten manchmal Seilrisse auf, das Vorseil driftet 
dann ab und es ist oft sehr aufwändig dieses in Äckern wieder zu finden, 
damit kein Schaden am Mähwerk der Landwirte entsteht.
Ich würde daher gerne einen Tracker auf Basis eines möglichst kleinen 
Mikroprozessor an einem Vorseil befestigen (und vielleicht etwas dämpfen 
mit Schaumstoff o.ä.). Das Projekt müsste möglichst klein ausfallen. 
Außerdem fällt das Vorseil nach jedem Windenstart beim Einziehen auf dem 
Boden. Dabei wird das Windenseil zwar gebremst durch einen Fallschirm, 
allerdings ist der Aufprall bei jedem Einziehvorgang unvermeidbar. Meint 
ihr die Hardware verträgt so eine Dauerbelastung?

Softwaremäßig dachte ich mich zum Beispiel am Folgenden Projekt zu 
orientieren: https://github.com/bkolicoski/arduino-lora-gps-tracker

Als Hardware könnte zum Beispiel ein DFRobot Beetle Board zum Einsatz 
kommen, ein REYAX RYS8830 GPS Module und ein REYAX RYLR998 LoRa Module, 
als Stromversorgung vielleicht (eine?)
CR927 o.ä.

Meint ihr das ist realistisch umsetzbar? Habt ihr Anregungen?

Viele Grüße
SanFel

von Helmut -. (dc3yc)


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Wie groß ist denn der maximale Abstand zwischen dem möglichen Landepunkt 
(bei Seilriß) und dem Peilplatz? Schau dir mal das Video an, ob das eine 
Lösung ohne GPS wäre? https://www.youtube.com/watch?v=VX6IqkcaxUE
Da brauchst du nur ein Lora-Modul ohne Prozessor als Gegenstation. Der 
Peilplatz hat natürlich eine entsprechende Richtantenne.

: Bearbeitet durch User
von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Meint ihr das ist realistisch umsetzbar? Habt ihr Anregungen?

Nicht von dir umsetzbar. Also nicht von jemanden der nur im Internet 
fertige Schaltungen zusammensucht. Damit sowas funktioniert muss man 
schon bei der Entwicklung bewusst auf Vibrationfestigkeit achten. Ich 
denke man wird komplett vergiessen muessen und zwar in einem eher 
weichen verguss. Man muss den Verguss bei den HF-Teilen 
beruecksichtigen, aber auch bei der Auswahl anderer Bauteile. (kleiner 
und leichter ist besser)
Und auch dann wird sowas nicht beim erstenmal funktionieren. Das Problem 
ist das man auf der einen Seite moeglichst robust/stabil anstreben will, 
andererseits aber moeglicht leicht auch ein Vorteil ist. Es gibt 
dazwischen einen optimalen Punkt den man erreichen muss. Das bedarf 
Erfahrung.

Vanye

von Rainer W. (rawi)


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Vanye R. schrieb:
> Ich denke man wird komplett vergiessen muessen und zwar in einem eher
> weichen verguss.

Ich denke, man wird die Elektronik mechanisch vom aufschlagenden Gehäuse 
entkoppeln müssen, so dass die ggf. hohen, kurzen Beschleunigungskräfte 
die eigentliche Elektronik gar nicht erreichen.
Viele Elektronikversender machen das mit Bläschenfolie oder Schaumstoff.
Je leichter die Elektronik ist, um so geringer sind die Kräfte.

: Bearbeitet durch User
von Rahul D. (rahul)


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Anderer Ansatz:
Einfach mal ein AirTag (oder wie die Tracker heißen) aus einem 
Segelflugzeug werfen und den wiederfinden.

Am besten überm Flugplatz oder Gelände, wo sowas nicht weiter stört, 
wenn man ihn nicht wiederfindet.

Zusammengeklöppelte "Geräte" á la Steckbrettaufbauten werden so einen 
Fall sicherlich nicht überleben.

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Ich denke, man wird die Elektronik mechanisch vom aufschlagenden Gehäuse
> entkoppeln müssen,

Ja, das natuerlich auch! Optimal ist vermutlich eine moeglich kleine und
leichte Elektronik mit wenig Verguss der aber ausreicht daraus eine 
einheitliche Masse zu machen, die aber klein und dann in einem 
entkoppelten Gehaeuse.

> Je leichter die Elektronik ist, um so geringer sind die Kräfte.

Natuerlich. Aber das bisschen was dann noch durchkommt muss auch 
abgefangen werden. Nimm als negatives Beispiel mal einen Quarz im HC49 
Gehause, obwohl die Quarzscheibe darin sicher klein und leicht ist, es 
ist gewiss kein optimales Design fuer "runterfallen"

Mein Lieblingsbeispiel sind immer die Drucksender die wir alle 
mittlerweile in den Reifen haben. Das duerfte das Teil fuer die 
haerteste Beanspruchung sein das wir so privat besitzen. So ein Reifen 
donnert ja ohne Stosstdaempfer durch ein Schlagloch. Die sind vergossen 
damit es dabei keine Bauteile von der Platine reisst.

Ich hab immer wieder Entwicklungen wo Schock und Vibration getestet 
wird. Es ist oftmals ueberraschend was fuer Kleinigkeiten man uebersehen 
hat. :)

Vanye

von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Sowas kann man doch fertig kaufen, z.B:

https://iot-shop.de/en/shop/category/type-tracker-46

Das noch ein bisschen polstern...

San schrieb:
> CR927

Liefert die genug Strom für das GPS-Modul und LoRa-Sender?

PS: u-blox GPS Module sind so ziemlich die kleinsten & sparsamsten.

San schrieb:
> DFRobot Beetle Board

Ziemlich groß. Wenn du z.B. einen STM32WL55 nimmst hast du die 
LoRa-Funktion und Mikrocontroller in einem Chip, was die Gesamtgröße 
stark reduziert.

z.B.:
https://www.olimex.com/Products/IoT/LoRa/BB-STM32WL/

https://store.rakwireless.com/products/wisduo-lpwan-module-rak3172?variant=43329454080198

https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32wl5moc.html

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Niklas G. schrieb:
> Ziemlich groß. Wenn du z.B. einen STM32WL55 nimmst hast du die
> LoRa-Funktion und Mikrocontroller in einem Chip, was die Gesamtgröße
> stark reduziert.

Die größten Einzelbrocken dürfte die GPS-Antenne und die Batterie sein. 
Alles andere ist Kleinkram.

Ob eine CR927 mit vielleicht 30mAh ausreicht, müsste man anhand des 
Einsatzszenarios prüfen, auch, ob sie den Strom liefern kann.
Wann/wie wird der GPS-Empfänger eingeschaltet, wie lange muss er laufen. 
wie lange und wie oft soll die Position gesendet werden (z.B. 
Einschalten nach Landung oder vorher (Sicht auf GPS-Satelliten?, Sensor? 
für Zustandserkennung),  Abschalten, sobald der Positionsempfang von der 
Gegenstation bestätigt wurde?).
Keiner mag nach jedem Schlepp die Batterie tauschen).

von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Rainer W. schrieb:
> Die größten Einzelbrocken dürfte die GPS-Antenne und die Batterie sein

Als GPS-Antenne könnte man einen Dipol mit ins Seil integrieren, um die 
Chip-Antenne einzusparen.

Die einzelnen Module und dieses MCU-Board zusammen zu basteln dürfte 
schon einiges an Bauraum einnehmen. Ein komplettes Modul einzusparen 
indem man eben einen Mikrocontroller mit integriertem LoRa nimmt (der 
außerdem genau für solche Anwendungen gemacht und extrem stromsparend 
ist) dürfte schon helfen.

Mit einem sparsamen Accelerometer (z.B. ADXL367) könnte man automatisch 
nach Aufprall auslösen.

Das Problem an der Batterie ist dass bei hoher Stromentnahme die 
Spannung stark einbricht und sie sich überproportional schnell entlädt. 
Für LoRa+GPS könnte es gerade noch gehen, aber professionelle 
GPS-Tracker mit Mobilfunk-Anbindung nutzen nicht ohne Grund fast 
ausschließlich Li-Akkus (höhere Strombelastbarkeit).

Vielleicht wäre auch so etwas eine Option:

https://www.lilygo.cc/en-pl/products/t-beam-v1-1-esp32-lora-module

Ich bin allerdings skeptisch was den Stromverbrauch des ESP32 angeht.

von Dieter S. (ds1)


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Rainer W. schrieb:
>
> Die größten Einzelbrocken dürfte die GPS-Antenne und die Batterie sein.

Aktuelle gute GNSS Module kommen mit einer PCB Antenne aus und bekommen 
damit selbst bei relativ schwierigen Bedingungen (z.B. Gerät mit 
Kunststoffgehäuse verbaut in der Kabine eines Fahrzeugs) noch die 
Position, auch wenn es etwas dauert bis die Position feststeht.

von Rainer W. (rawi)


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Niklas G. schrieb:
> Als GPS-Antenne könnte man einen Dipol mit ins Seil integrieren, um die
> Chip-Antenne einzusparen.

In einem herkömmlichen Drahtseil würde sich so ein 1.6GHz Dipol sicher 
nicht wohl fühlen, ganz abgesehen von der alles andere als kugelförmigen 
Richtcharakteristik eines Dipols, dem eventuell zusätzlich 
erforderlichen Vorverstärker, der Filterung gegen Einstrahlung von 
Radargeräten und der notwendigen Kabelverbindung.
Aber inzwischen wird ja auch vielfach Dyneema verwendet.

Wie ist der flugzeugseitige Teil der Schleppverbindung aufgebaut?

Dieter S. schrieb:
> noch die Position, auch wenn es etwas dauert bis die Position feststeht.

Die Dauer eines Kaltstarts beim GPS-Empfänger hängt immer noch von der 
mit 50Bd recht gemütlichen Übertragung der Almanachdaten ab, wenn nicht 
ein zusätzliche Übertragungspfad für A-GPS zur Verfügung steht.

Niklas G. schrieb:
> Mit einem sparsamen Accelerometer (z.B. ADXL367) könnte man automatisch
> nach Aufprall auslösen.

Es ist gar nicht klar, dass es einen Aufprall gibt. Wenn das Seil sanft 
in ein Maisfeld sackt, kommt es darauf an, den Wegfall der Bremswirkung 
durch den Fallschirm zu erkennen (Beschleunigung 1g nach der Landung, 
1g-Bremswirkung während des Falls).

von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Rainer W. schrieb:
> In einem herkömmlichen Drahtseil würde sich so ein 1.6GHz Dipol sicher
> nicht wohl fühlen

Wenn es denn ein Drahtseil ist...

Rainer W. schrieb:
> dem eventuell zusätzlich
> erforderlichen Vorverstärker, der Filterung gegen Einstrahlung von
> Radargeräten

Das haben manche GPS-Module schon eingebaut. Manche professionelle 
Tracker machen es genau so mit einer Dipolantenne und es funktioniert 
zuverlässig genug, wenn auch nicht so gut wie ein Chip-Antenne.

Rainer W. schrieb:
> Wegfall der Bremswirkung

Der ADXL367 kann auch Inaktivität oder Änderung erkennen

: Bearbeitet durch User
von Dieter S. (ds1)


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Rainer W. schrieb:
>
> Die Dauer eines Kaltstarts beim GPS-Empfänger hängt immer noch von der
> mit 50Bd recht gemütlichen Übertragung der Almanachdaten ab, wenn nicht
> ein zusätzliche Übertragungspfad für A-GPS zur Verfügung steht.

Unter schlechten Empfangsbedingungen kann es länger dauern wenn kein 
kontinuierlicher Empfang möglich ist. Abgesehen davon: Gute aktuelle 
GNSS Module schaffen einen Coldstart ohne zusätzliche Daten in ca. 30 
Sekunden.

Nachtrag: mit zusätzlichen Daten kann ein aktuelles GNSS Modul die 
Position unter idealen Bedingungen in 2 Sekunden nach dem Einschalten 
ermitteln.

: Bearbeitet durch User
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