esp32 sstv estratosfera – Desafioinventor

SSTV desde la estratosfera

Tras varios intentos al fin lo hemos conseguido y de la forma más sencilla posible. Este proyecto ha estado por encima de los 30km de altura enviando imágenes en tiempo real mediante la tecnología SSTV. Todo ello utilizando walkies PMR de uso libre. Así que si nosotros pudimos enviar imágenes en tiempo real ¿A que esperas? Quizás no hace falta que sea desde la estratosfera…. pero posiblemente podrías enviarlas desde un árbol para vigilar a los pajaritos que todo lo saben. O simplemente poner a prueba que a día de hoy utiliza la Estación Espacial Internacional para enviar postales durante sus eventos.

¿Nos vamos al espacio?

Puedo confesar que desde pequeño soñaba con ser astronauta algún día, recuerdo con emoción las primeras publicaciones en revistas del «exitoso» proyecto del primer robot en Marte. Me fascinaba que desde tierra pudiesen controlar el robot a más de 54,6 millones de kilómetros. Al mismo tiempo desde 1998 comenzó el proyecto de la estación espacial internacional, que hasta día de hoy alberga a los astronautas que desarrollan proyectos de investigación orbitando a unos 400 km de altitud. Resulta que desde la ISS y de forma recurrente, los astronautas envían pequeñas postales conmemorativas en formato SSTV, no voy a entrar en detalle pero si te interesa saber más acerca del funcionamiento de este sistema os dejo un enlace donde esta perfectamente explicado.
En este proyecto vamos a aprovechar el sistema de radio y la tecnología SSTV para enviar imagenes en tiempo real desde la estratosfera o donde quiere que tengamos el emisor.

Componentes necesarios

A continuación os dejo como siempre los componentes necesarios para poder poner vuestro proyecto a prueba. Estos son los que yo utilice, pero si tienes otro equipo de radio por ejemplo no habría ningún problema en sustituirlo.. al final tan solo necesitamos enviar audio.
Por otro lado, respecto a las baterías para alimentar el sistema hablaremos más adelante. El link que os he dejado sería la mejor opción pero no tiene porque ser la única. De hecho en mi ultimo vuelo exitoso, no utilice ese sistema y no tampoco encontré ningún problema.

Listado de componentes:
-1 x Conjunto walkies PMR 446 ¡No confundir con modelo 462! (Link)
-1 x ESP32-CAM + programador (Link)
-1 x Interruptor (Link)

Opción A alimentación:
-1 x Portapilas 4xAA (Link)
-4 x Pilas de Litio (opcionales) (Link)

Opción B alimentación:
-1 x Cargador litio TP4056 (Link)
-1 x Elevador tensión DC-DC 5V (Link)
-1 X Batería litio 3,7v 1500mah (Link)

Componentes con sistema de alimentación tipo B (Falta interruptor)

Equipo de radio

Para este proyecto se propone el uso de walkies PMR, seguramente lo hayas visto alguna vez ya que es muy común encontrarlos en centros comerciales o tiendas de deportes. Estos equipos de radio tienen la particularidad de no necesitar licencia para su uso, por esta razón no esta permitido modificar su antena ni aumentar su potencia de 0.5w. Sin embargo, aunque en las cajas prometan alcances de entre 3-5km nosotros vamos a conseguir enviar señales a más de 30 kilómetros. Esto es debido a que la señal viaja directa desde el emisor al receptor al encontrarse a gran altitud y no tener que atravesar ni edificios o montañas, dicho de otro modo existe visión directa entre emisor y receptor.
Al desmontar el equipo de radio os encontraréis una placa muy similar a la de la imagen. Únicamente necesitaremos el circuito que se encuentra en la parte superior del walkie junto a la antena. No pierdas de vista la botonera de goma ya que necesitamos configurar la radio de forma correcta.

Configuración del ESP32-CAM

El primer paso antes de cablear el circuito es programar el esp32-cam, de este modo nos aseguramos de que el código sube sin errores y funciona correctamente. Para programar el esp32 lo debemos hacer desde el IDE de Arduino. Cómo en todas las ocasiones, al tratarse d euna placa no genérica de Arduino, será necesario que descarguemos los ficheros necesarios. En el siguiente link, podréis encontrar toda la información necesaria para configurarlo de forma correcta.

Programación SSTV

Una vez configurado el esp32-cam y comprobado su correcto funcionamiento ha llegado la hora de actualizar el código para que sea capaz de enviar de tomar las imágenes, las codifique siguiendo el modo «Martin 1» de SSTV y las emita a través del pin IO14 del módulo.
Gestor de tarjetas: https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json

A continuación podéis encontrar el código necesario en el siguiente link, tan solo deberéis descomprimir la carpeta y ejecutar el código con Arduino.

Por defecto el programa envía las imágenes cada 10 minutos, este valor lo podréis encontrar en la línea 17 del código. Antes de conectar el resto de componentes, podéis comprobar que funciona correctamente conectando el altavoz que retirasteis anteriormente del walkie a los pines IO14 y GND. En ese momento, cuando alimentéis el circuito con el cable USB debería hacer la foto y al poco tiempo empezar a emitir sonido a través del altavoz. Si esto sucede ¡Bravo!, acabas de convertir una imagen en sonido, ahora solo queda conectarlo al equipo de radio.

Muy importante revisar la versión del gestor de placas que tienes en tu IDE de Arduino, el código facilitado es compatible únicamente con la versión que se muestra en la imagen 2.0.17. Si usáis, una versión actualizada del firmware, os devolverá error.

Configuración transmisor

Ahora comprobado el funcionamiento del sstv, ha llegado el momento de conectar el microcontrolador al equipo de radio. Para ello, primero hay que realizar algunas modificaciones en la configuración del equipo de radio.

Configuración del emisor:
1-Chanel 8 / 0
2-VOX 1
3-TO OFF
4-RO OFF

Explicación:
1-Escoger el canal de transmisión/Subtono: Por defecto podéis escoger el canal 8 y deshabilitar el subcanal.
2-Activación del VOX: De normal el walkie comienza a transmitir cuando se presiona el botón de PTT, activando la función vox permitimos que el walkie inicie la transmisión de forma automática al detectar sonido.
3-Desactivando el TO, evitamos que el walkie emita pitidos al pulsar las teclas.
4-Desactivar el tono de finalización: Por defecto el walkie emite un sonido característico al terminar la comunicación. No es obligatorio, pero yo prefiero desactivarlo.

Si tenéis dudas acerca de la frecuencia asignada a cada canal podéis consultar la siguiente tabla.

Conexión de componentes

Ahora que el microcontrolador y el equipo de radio estan configurados, ha llegado el momento de realizar la conexión. Para ello deberas usar algunos cables que te permitan realizar las conexiones necesarias.
1-Desuelda el microfono: Lo primero que debes hacer el desoldar/retirar el microfono que incorpora el walkie por defecto. Para ello te recomiendo que calientes ambos puntos al mismo tiempo y retires el micrófono con unas pinzas.

Una vez retirado el micrófono, ya podéis realizar el resto de conexiones. A continuación mostraré las dos opciones que aparecían al inicio:

Diseño de PCB

A cUna vez comprobado el correcto funcionamiento de todos los componentes, lo correcto es diseñar una pcb que incorpore todos los componentes. Para ello se aprovechan los dos agujeros que incorpora la placa del walkie, de este modo creamos una estructura fija y resistente. La pcb incorporará todos los componentes necesarios que se conectarán con el walkie a través de los 4 hilos necesarios.

Lanzamiento exitoso

A continuación podrás ver las imágenes que recibimos en tiempo real desde la estratosfera a más de 30km de distancia. Como podrás observar, el audio del walkie es captado directamente desde el móvil sin ningún cable. Esto provoco algunas interferencias debido al ruido ambiental, pero sirve como muestra para comprobar el funcionamiento del sistema.
Para decodificar las imagenes de forma sencilla y rápida, recomiendo la aplicación de Robot36 del Playstore de android.