Sledovanie preletov satelitov patrí k bežnej výbave rádioamatérov aktívnych v pásme VHF a UHF. Väčšina riešení však vyžaduje počítač alebo smartfón s príslušnou aplikáciou. PaperSatColor prináša iný prístup: samostatné zariadenie s farebným e-ink displejom, ktoré zobrazuje prehľad nadchádzajúcich obletov až dvadsiatich satelitov bez potreby externého počítača pri prevádzke.
V článku sa dočítate
Prečo e-ink a prečo statický dashboard?
Farebný displej SPECTRA 6 potrebuje na každé prekreslenie 15 až 19 sekúnd a nepodporuje parciálne aktualizácie. Živé sledovanie polohy satelitu by na takomto hardvéri nebolo použiteľné. Autor projektu preto zvolil konceptuálne čisté riešenie: zariadenie vypočíta ďalší oblet pre každý nakonfigurovaný satelit, zobrazí stránku raz a čaká, kým prechod neskončí. Displej sa prekreslí len pri skončení preletu na aktuálnej stránke, pri ručnom obnovení, pri zmene stránky alebo raz denne pri stiahnutí nových orbitálnych dát. Spotreba energie zostáva nízka a displej nie je zbytočne zaťažovaný.
Vlastnosti a zobrazované údaje
Projekt podporuje až 20 satelitov rozdelených na päť stránok po štyri. Každý satelit je zobrazený v samostatnej bunke ako polárny diagram (Azimut/Elevácia) s vyznačením celej dráhy obletu. Zelená bodka označuje AOS (začiatok obletu) vrátane azimutu a času, červená bodka LOS (koniec obletu) s rovnakými údajmi. Maximálna elevácia je zvýraznená červeným markerom. Názov satelitu a hodnota maximálnej elevácie sú farebne kódované podľa kvality prechodu: zelená pre marginálne prechody, modrá pre dobré, červená pre výborné. Bunka prebiehajúceho prechodu zobrazuje badge NOW. Zóna elevácie nad 45° je vyznačená žltou výplňou.
Zariadenie sleduje čas prostredníctvom hardvérových hodín RTC (obvod RX8130CE) zálohovaných batériou. Po pripojení k sieti sa čas synchronizuje cez NTP. Orbitálne dáta sú sťahované z denného bulletinu AMSAT, z ktorého sa na zariadení rekonštruujú dvojriadkové elementy (TLE) a spúšťa sa propagátor SGP4. Dáta sú ukladané do internej Flash pamäte, takže predikcie prechodov fungujú aj bez internetového pripojenia na základe posledného stiahnutého bulletinu. Päta displeja zobrazuje čas poslednej aktualizácie orbitálnych dát.
Fyzické tlačidlá umožňujú ručné obnovenie (USER_KEY1), uloženie snímky obrazovky na microSD kartu (podržanie USER_KEY1 po dobu asi jednej sekundy), a listovanie medzi stránkami (USER_KEY2 a USER_KEY3). Zariadenie disponuje tiež zvukovou a LED signalizáciou nadchádzajúcich prechodov. RGB LED mení farbu podľa aktuálnej fázy: jantárová od T-5 minút pred AOS, oranžová od T-1 minúty, zelená počas celého prechodu a červená 30 sekúnd po LOS. Každú fázu sprevádzajú aj akustické tóny. Obe funkcie sú nezávisle vypínateľné cez webové rozhranie.
Potrebný hardvér
| Komponent | Popis |
|---|---|
| M5Paper Color ESP32S3 Dev Kit | ESP32-S3R8, 16 MB flash, 8 MB PSRAM, 4″ SPECTRA 6 displej (600×400), RTC RX8130CE, akumulátor 1250 mAh, Wi-Fi |
| microSD karta (voliteľné) | FAT formátovaná, len pre funkciu snímok obrazovky |
Žiadne externé zapojenie nie je potrebné. Všetky tri fyzické tlačidlá sú integrované na doske.
Uvedenie do prevádzky
PaperSatColor je Arduino sketch písaný v C++. Súbor PaperSatColor.ino musí byť umiestnený v priečinku rovnakého názvu. Potrebné knižnice sú: M5Unified, M5GFX, WiFiManager (tzapu), ArduinoJson (Benoit Blanchon), Sgp4 (Hopkinsov Arduino port) a FastLED. Knižnice WiFi, WebServer, HTTPClient, Preferences, LittleFS, SPI a SD sú súčasťou ESP32 core. V nastaveniach dosky je potrebné aktivovať PSRAM, ktorú využíva JSON parser pri spracovaní bulletinu.
Po prvom naflashovaní a zapnutí zariadenie vytvorí prístupový bod s názvom PaperSatColor-Setup. Po prihlásení z počítača alebo smartfónu sa zadajú prihlasovacie údaje domácej Wi-Fi siete. Keď sa zariadenie pripojí k sieti, zobrazí v hlavičke displeja svoju IP adresu. Na tejto adrese je dostupné webové konfiguračné rozhranie, kde sa vyberú sledované satelity (až 20, cez rozbaľovacie menu populované zo zoznamu AMSAT bulletinu), zadajú súradnice stanovišťa (zemepisná šírka, dĺžka a nadmorská výška, alebo Maidenhead grid) a nastavia preferencie pre LED a zvukové upozornenia. Po stlačení Save & Refresh zariadenie uloží konfiguráciu, stiahne orbitálne dáta a prekreslí displej.
Zhrnutie
PaperSatColor je open-source projekt pre rádioamatérov, ktorí chcú mať prehľad o satelitných prechodoch v reálnom čase bez závislosti od počítača pri prevádzke. Vychádza z realistického posúdenia obmedzení farebného e-ink displeja a navrhuje architektúru, ktorá tieto obmedzenia mení na prednosť: nízka spotreba, minimálny počet prekreslení a prehľadný, čitateľný displej. Zdrojový kód je voľne dostupný na GitHub repozitári projektu.