Material

Zusatzakku

Wie schon aus früheren Einträgen bekannt sein sollte, dauert der Flug vermutlich ungefähr 3 Stunden. Der Akku der CamOne Infinity hält bei Betrieb jedoch bloss 90 Minuten, was für den Normalgebrauch auch durchaus reicht. Daher bestellte ich gestern einen Zusatzakku, an welchen ich die Kamera via USB anschliessen kann, damit sie während des Fluges geladen wird. Hiermit sollte sich die Akkulaufzeit um etwa 4 Stunden verlängern und genügend Zeit bleiben, um während des gesamten Fluges Fotos zu schiessen.

Die GoPro HD HERO2 weigerte sich bis anhin, Fotos im 1-Sekundentakt zu schiessen. Doch seit ich die Firmware der Kamera problemlos aktualisierte, funktioniert auch die 1-Sekunden-Zeitrafferaufnahme ohne Probleme. Ich werde mich später noch entscheiden, in welchen Abständen ich fotographieren werde.

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Die Box

Heute habe ich mit dem Bau der Box begonnen. Grundsätzlich komme ich gut voran, jedoch bin ich auf ein Probleme gestossen.

Ein 170°-Weitwinkelobjektiv ist gut geeignet, um tolle Panoramaphotos zu schiessen. Dies ist ja auch mein Ziel. Jedoch sieht ein Weitwinkelobjektiv auch beinahe alles, was es umgibt. Dies ergibt einige Probleme, vor Allem, wenn man das Objektiv in Styropor einbetten will. Styropor hat die lästige Eigenschaft, sichtbar zu sein. Und da das Objektiv beinahe alles in seiner Umgebung sieht, ist auch der Styropor bei der Aufnahme im Wege. Erst nachdem zumindest gefühlt der gesamte Styropor für ein Sichtfenster weggeschnitten war, hatte die Kamera freie Sicht.

Styropor nach Bearbeitung für Weitwinkelobjektiv

Da sich der nicht vorhandene Styropor nicht allzu positiv auf die Stabilität der Box auswirkt, habe ich bei der zweiten Kamera einen anderen, zum Bauen eher etwas komplexeren Ansatz gewählt. Anstelle eines Sichtfensters frei zu schneiden entschied ich mich dazu, die Kamera in den Styropor einzubetten, sodass das Objektiv auf gleicher Höhe ist wie der Aussenrand der Box. Somit bleibt zumindest die Aussenseite der Box nahezu unverändert.

Einbettung für Kamera

Nun werde ich auch für die erste Kamera den zweiten Ansatz durchführen, da dieser für mich den deutlich stabileren Eindruck macht.

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GPS-Tracker getestet

Aktuell teste ich den GPS-Tracker möglichst ausführlich, sodass während des Fluges auch alles wie gewollt läuft.

Heute bin ich hierbei auf die erfreuliche Tatsache gestossen, dass sich der GPS-Tracker, wenn er im ausgeschalteten Zustand Erschütterungen ausgesetzt wird, von selbst wieder einschaltet. Dies ist perfekt, da es möglich ist, dass sich der Tracker während des Fluges aufgrund der tiefen Temperaturen ausschaltet. So kann der Ballon wieder gefunden werden, auch wenn die Temperaturen kurzfristig zu tief sind.

Nun hoffe ich natürlich, dass mein Projekt mit weiteren solch erfreulichen Überraschungen weitergeht.

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Material vollständig!

Nun habe ich also das gesamte Material vollständig. Entweder sind die Geräte und Materialien bereits bei mir zu Hause oder wurden mir zugesichert.

Somit geht mein Projekt nun von der Sponsorensuchphase in die Test- und Bauphase über. Damit nichts unvorhergesehenes geschieht, werde ich alle elektronischen Geräte so gut wie möglich testen. Zudem werde ich in nächster Zeit mit dem Bau einer möglichst stabilen Transportbox beginnen.

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Besuch bei der ETH

Heute war ich zu Besuch beim Institute for Atmospheric and Climate Science der ETH Zürich.

Während knappen 2 Stunden stellte ich Fragen und schaute mich ein wenig um. Zudem konnte ich den institutseigenen Wetterballonstartplatz betrachten, wo auch ich meinen Wetterballon starten darf. So ist dort eine Vorrichtung zum richtigen Befüllen des Ballons vorhanden, sodass auch die richtige Menge Helium eingefüllt wird. Ebenfalls verfügt die ETH über eine Funkstation, mit welcher sie die gesammelten Wetter- und Positionsdaten der Meteosonde in echtzeit abrufen kann.

Im Gespräch lernte ich einige interessante Tatsachen.

  • Obwohl die ETH viel Erfahrung mit dem Starten von Wetterballonen hat, ist dies beim Suchen und Wiederfinden nicht der Fall, da sich der Aufwand für eine Meteosonde nicht lohnt.
  • Bisher dachte ich immer, dass die Kräfte beim Aufstieg und dem Zerplatzen des Ballons enorm stark sind. Dies ist jedoch überhaupt nicht der Fall. Die stärksten Kräfte gibt es beim Start und bei der Landung.
  • Die Landung dürfte härter werden als ich bisher dachte. Nach dem Zerplatzen wird sich der Ballon etwas im Fallschirm verwickeln und diesen somit am vollständigen Öffnen hindern. Daher ist es gut möglich, dass die Box mit einer Geschwindigkeit von bis zu 40 km/h landet.
  • Die Box schwarz zu bemalen um die Kraft der Sonne zum Heizen zu verwenden bringt nichts. Die Wärmeabstrahlung in der Stratosphäre ist so gross, dass beinahe alle Wärme sofort entweicht, die Farbe schwarz unterstützt diesen Effekt sogar noch. Diese Abstrahlung sieht man zum Beispiel auch beim Space Shuttle. Die Seite, welche der Sonne zugewandt ist, ist brütend heiss, während die abgewandte sofort eisig kalt wird.

Auch wird mir die ETH viel Material zur Verfügung stellen. So erhalte ich eine Meteosonde vom Typ SRS-C34 (im verlinkten PDF-Dokument auf dem zweiten Bild im Hintergrund zu sehen, Styroporbox) sowie einen Kaymont-Wetterballon der Grösse 1200 oder 1500 Gramm.

Ausserdem wurde mir noch eine Methode zur Wärmung der Elektronik erklärt. Anstelle von aktiven Wärmebeuteln, welche eine Temperatur von etwa 58°C erzeugen, werden bloss mit Wasser gefüllte Beutel in die Box gegeben. Wenn die Aussentemperatur unter 0°C fällt, dauert es bekanntlich immer noch eine Weile, bis das Wasser gefriert. Während dieser Zeit bleibt die Temperatur der Wasserbeutel jedoch bei konstant 0°C und die Elektronik wird somit weniger stark abgekühlt (siehe auch Wikipedia – Latentwärmespeicher). Dadurch, dass der Beutel nicht aktiv wärmt, besteht keine Gefahr der Überhitzung der Elektronik.

Obwohl sich die ETH innerhalb der sogenannten Kontrollzone des Flughafens Zürich befindet, ist ein Start von dort nach Absprache mit dem Kontrollturm in Kloten erlaubt.

Vorrichtung zur korrekten Befüllung des Ballons

Auch wenn alles schief gehen würde hätte man zu Beginn tolle Fotos!

Antenne zur Übermittlung der Messdaten der Sonde zur ETH

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Der GPS-Tracker hat den Weg zu mir gefunden

Gestern vor einer Woche ist der GPS-Tracker mit der Post gekommen. Seither wurde er ausführlich getestet. Auch das Online-Portal zur Betrachtung der Routen wurde schon erkundet und getestet. Die Geräteeinstellungen habe ich möglichst meinen Bedürfnissen angepasst, allerdings bin ich mir noch nicht sicher, ob sie bereits richtig sind. Nach weiteren Testen werde ich sie noch anpassen.

Routenverfolgung mittels Onlineportal der Firma LOSTnFOUND

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Ein aufgeblasener Wärmebeutel

Auf dem Weg in eine Höhe von 30 km wird es kalt. Sehr kalt. Die Aussentemperaturen fallen bis -60°C, in einer Tiefkühltruhe werden etwa -20°C erreicht. Da die meisten Akkus nur Temperaturen von bis zu -20°C aushalten, müssen sie während des Fluges gewärmt werden. Dafür benötige ich Wärmebeutel. Der Aussendruck in 30 km Höhe ist jedoch sehr klein. Darum war ich mir bis heute nicht schlüssig, was mit Wärmebeuteln bei diesem Aussendruck geschieht. Sehr ungünstig wäre, wenn der Beutel platzen würde und sein Inhalt die Elektronik beschädigt.

Normale Wärmebeutel enthalten eine Natriumacetat-Trihydrat, welches trotz einer Schmelztemperatur von 58°C im flüssigen Zustand vorhanden ist. Allerdings reicht eine kleine Störung, welche durch das Metallplättchen im Inneren des Wärmebeutels verursacht wird, aus, um das Natriumacetat-Trihydrat auskristalisieren zu lassen. Dabei wird die gesamte Wärme, welche der Beutel beim künstlichen Erwärmen, zum Beispiel durch in einem heissen Wasserbad, aufgenommen hat, freigegeben. Hierbei erwärmt sich der Wärmebeutel auf etwa 58°C

Heute ging ich daher zum Physiklaboranten, um die schuleigene Vakuumglocke zu benutzen. Kurz vor dem Test betrachtete ich die Wärmebeutel nochmals, schätzte die Grösse der eingeschlossenen Luftblase auf etwa 10 mm3. Bei einem Aussendruck von einem Hundertstel des Normaldrucks sollte sich diese Blase auf das hundertfache ausdehnen, also auf 1000 mm3 respektive 1 cm3. Somit dachte ich, die Ausdehnung würde sich in Grenzen halten.

So platzierte ich den Wärmebeutel unter der Glasglocke und senkte den Druck bis auf etwa 10 mbar. Dies ist ungefähr ein hundertstel des Druckes auf Meereshöhe und entspricht dem Luftdruck in einer Höhe von 32 km. Der Wärmebeutel dehnte sich aus, jedoch viel stärker als ich erwartet hatte. Der Wärmebeutel, welcher normalerweise eine Dicke von einem knappen Zentimeter hat, dehnte sich auf geschätzte 5 cm aus. Er hielt dem Druck trotz dieser starken Ausdehnung stand.

Wärmebeutel bei 10 mbar

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Fotosponsor

Fast hätte ich nicht mehr daran gedacht, dass die Arbeit nach dem Flug noch nicht zu Ende ist. Ende Februar folgt ja noch die Vorstellung der Maturaarbeit.

Zu diesem Zweck konnte ich soeben noch einen Sponsor für die Publikation der Fotografien gewinnen. Die Firma CEWE COLOR unterstützt mich, indem sie mir Poster für meine Präsentation herstellt; somit kann ich das Schulzimmer entsprechend dekorieren.

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Termin für Besuch bei der ETH

Eben telefonierte ich mit meiner Kontaktperson bei der ETH und nun habe ich einen Termin für einen Besuch. Am Donnerstag in 2 Wochen werde ich in Zürich vorbeigehen und mal schauen, wie dort alles läuft.

Ich freue mich auf diesen Besuch und hoffe, dass ich viele wichtige Infos erhalten werde.

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Datenlogger zugesichert

Heute erhielt ich wieder eine freudige Nachricht. Eine Vertreterin der Firma Spirig versicherte mir, dass ich einen Datenlogger vom Typ Celsipick erhalte.

Das Modell Celsipick zeichnet Temperaturen zwischen -40 und +80°C auf. Mit verschiedenen externen Sensoren können sogar Temperaturen zwischen -260 und +1820°C registriert werden. Somit ist er auch für mein Projekt geeignet.

Spirig Celsipick

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