Grafy nameraných údajov z letu STS-1

Výška v čase
GPS (červená)
barometrická (modrá)

Na grafe je vidieť porovnanie GPS výšky a vypočítanej barometrickej výšky počas letu. Rozdiely vznikli kvôli tomu, že barometrický senzor má podľa výrobcu garantovaný rozsah merania tlaku od 300 hPa do 1100 hPa. Pri poklese tlaku pod 300 hPa (cca 9000 m) došlo k nepresnému meraniu tlaku a tým aj k chybe pri výpočte barometrickej výšky.

Ďalší graf zaznamenáva priebeh nameraného tlaku spomínaným senzorom BMP085. Senzor bol pred štartom kalibrovaný podľa údajov METAR pre letisko Piešťany – celé jednotky hPa, plus dve desatinné miesta z barometra domácej meteo stanice vo Vrbovom. Nemali sme k dispozícii presný kalibrovaný barometer v mieste štartu. Senzor meral tlak aj pod výrobcom garantovanú spodnú hodnotu. Chyba v meraní bola ale viditeľná už pri prepočte výšky v predošlom prípade.

Barometrický tlak a výška STS-1 (BMP0850)

Meranie barometrického tlaku sme vykonávali aj profesionálnou meteorologickou rádiosondou Vaisala RS92-SGPD, ktoá namerala minimálny tlak 3.74 hPa (po prepočte na tzv. redukovaný tlak, pretože táto sonda meria absolútny tlak). Senzor BMP085 nameral minimálny tlak 5.28 hPa.

Detail merania barometrického tlaku

Ďalšími zaujímavými meraniami bola závislosť teploty od nadmorskej výšky. Na nasledujúcom grafe je vidieť porovnanie merania na senzore DS1820 a merania sondou Vaisala. Senzor DS1820 by mal podľa údajov výrobcu merať do teploty -55 st.C.  Minimálna hodnota teploty, ktorú zmeral bola -50.44 st.C. Radiosonda Vaisala ale namerala -61.7 st.C. Neočakávali sme, že náš senzor bude merať až do takých nízkych hodnôt. Čo je ale prekvapujúce, je ďalší priebeh teploty meraný týmto senzorom. Líši sa o zhruba 10 stupňov, napriek tomu, že teplota stúpla na úroveň, ktorú by mal tento senzor vedieť merať. Chyba sa vyskytovala aj pri klesaní/návrate STS-1 na zem, kedy teplota opať poklesla.

Tento senzor sme vybrali kvoli tomu, že sa jedná o digitálny senzor. V ďalších letoch budeme vyberať analógový senzor na báze Pt100.

Vonkajšia teplota a výška
STS-1 (DS1820) – oranžová
Vaisala RS92-SGPD – modrá

Meranie relatívnej vlhkosti vzduchu sme vykonávali senzorom HIH-4021. Jedná sa o analógový senzor, ktorý by mal merať relatívnu vlhkosť vzduchu do teplôt -40 st. C s teplotnou kompenzáciou merania výpočtom. Pri porovnaní s rádiosondou Vaisala sa ukázalo, že senzor meral relatívne presne v garantovanom rozsahu teplôt do výšky cca 10000 m. Rozdiel v grafe môže byť spôsobený chybnou kalibráciou analógovej hodnoty v programe (cca 10 %).

Relatívna vlhkosť a výška
STS-1 (HIH-4021) – oranžová
Vaisala RS92-SGPD – modrá

Teplota vo vnútri boxu poklesla počas stúpania len na 12.31 st.C pri minimálnej vonkajšej teplote uvedenej vyššie. Pri návrate na zem teplota vo vnútri krátkodobo poklesla pod nulu na -0.69 st.C. Po pristátí sa teplota začala zvyšovať až na 47.75 st.C.  Relatívne vysoké teploty vo vnútri boxu boli spôsobené ohrievaním od stabilizátora napájania kamier a pravdepodobne od kamier samotných. Rovnako lítiové batérie sa pri odbere zahrievali.

 

Vnútorná teplota a výška

Nasledujúci graf zaznamenáva závislosť rýchlosť pohybu balóna od výšky. Keďže balón nemal žiadny pohon v horizontálnom smere, a bol unášaný len vetrom, uvedené rýchlosti vyjadrujú rýchlosť prúdenia vetra.

Rýchlosť pohybu balóna a výška (približne rýchlosť vetra)

Prekvapujúcim bolo aj meranie napätia batérie. Kamery boli napájané samostatne, merali sme len napätie na batériách, ktoré napájali elektroniku. Zelený graf zaznamenáva priebeh napätia batérie. Pre porovnanie sme do grafu doplnili aj priebeh vnútornej teploty v boxe. Je vidieť, že napätie batérií pri vyšších teplotách stúplo. Detaily kolísania napätia je vidieť na ďalšom grafe – boli spôsobované kľúčovaním vysielacieho modulu na 144.8 MHz (krátkodobo zvýšeným odberom).

Napätie batérie a čas – zelená
Vnútorná teplota a čas – modrá
Detail merania napätia batérie
Prúd odoberaný z batérie a čas

Posledným grafom je počeť GPS satelitov, ktoré prijímal GPS modul počas letu.  GPS aktívna anténa bola umiestnená v hornej časti boxu. Celý náklad sa ale po prasknutí balóna neplánovane otočil (zamotanie šnúr do odvíjača sondy Vaisala) a náklad klesal aktívnou anténou otočenou smerom k zemi. Napriek tomu bol príjem GPS v poriadku.

Počet viditeľných GPS satelitov v čase

 

5 thoughts on “Grafy nameraných údajov z letu STS-1”

        1. Na to sa rad pozriem, urcite by museli byt bez hlavic, aby meranie neovplyvnovala tepelna kapacita toho puzdierka. Pomalicky pripravujem hw na dalsi let, tak sa ti ozvem.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Blue Captcha Image
Refresh

*

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>