Manažerské shrnutí: pouťový balónek unese 5g, unese LEDku i s baterií, unese mikroprocesor i s celým IoT zařízením.
V textu se podíváme na možnost použití balónků jako nosičů IoT zařízení. Ukážeme si dostupné možnosti v oblasti náplní, vlastních balónků a další …
Balóny
Podle materiálu máme balónky nejčastěji latexové a fóliové. Latexové jsou lehké a levné, ale nevydrží létat déle než 10 – 12 hodin. Fóliové jsou dražší a těžší, ale vydrží několik dní. Kompromisem je použít latexové balónky a plastický gel, který uvnitř vytvoří povlak a balónek vydrží létat 8 – 10 dní. Na výstupy do stratosféry se používají zvláštní k tomu určené meteorologické balóny.
Tabulka parametrů latexových balónků
| průměr | 12 cm | 23 cm | 27 cm | 28 cm | 30 cm | 35 cm | 48 cm | 60 cm | 90 cm |
| 9″ | 11″ | 12″ | 19″ | 24″ | 3′ | ||||
| objem | 1 l | 7 l | 10 l | 12 l | 15 l | 24 l | 57 l | 114 l | 380 l |
| váha | 1,0 g | 2,0 g | 2,7 g | 3,2 g | 3,6 g | 5,0 g | 7 g | 24 g | 45 g |
| nosnost | 5 g | 7 g | 8 g | 11 g | 19 g | 50 g | 90 g | 335 g | |
| cena | 1,60 | 11,- | 59,- | 99,- |
Náplň
Podle archimédova zákona je balónek nadlehčován, pokud ho naplníme plynem lehčím než vzduch. V praxi se nejčastěji používá helium, protože je bezpečné a díky komerčnímu rozšíření i snadno dostupné. Dá se pořídit v bombách na jedno použití, které přiveze PPL za 2 dny po objednání v eshopu. Je však drahé – cca 3Kč / litr, což vypouštění balónu o průměru 90cm dost prodraží. S využitím akce na Slevomatu je možné dosáhnout ceny cca 2Kč / litr.
Alternativně je možné použít jiné plyny: vodík nebo methan. Jsou však výbušné a hůře dostupné.
| Plyn | Hustota | Nosnost |
| helium | 0.178 g/l | 1.112 g/l |
| vodík | 0.089 g/l | 1.201 g/l |
| methan | 0.657 g/l | 0.633 g/l |
| vzduch | 1.290 g/l |
Legislativa
Nezávisle na rozměrech je balón klasifikován jako letadlo, což platí i pro klasický pouťový balónek, a jeho provoz je regulován předpisy Úřadem pro civilní letectví. Nicméně smyslem podmínek je zejména omezit nehlášený provoz volných balónů o vysoké koncentraci nebo o velkých rozměrech především v blízkosti letišť a heliportů, aby tak nedocházelo k rozptýlení pozornosti pilotů letadel obzvláště při manévrování v malých výškách a rovněž aby byla snížena pravděpodobnost srážky za letu.
Je třeba upozornit na pojem „užitečné zatížení“, za něž se mj. považují materiály nebo předměty, které by v případě střetu s letadlem mohly způsobit poškození letadla. Balón tedy nesmí obsahovat např. kovový drát.
Plné znění předpisů je tady: http://lis.rlp.cz/predpisy/predpisy/index.htm
Provozu balónů bez pilota se věnuje část L2, doplněk R.
Žádost o povolení: http://www.caa.cz/letadla-bez-pilota-na-palube/balony-bez-pilota-na-palube
Baterie
Je sympatické, že většina moderních komponent s malou hmotností, které jsou vhodné pro konstrukci lehkého IoT zařízení, pracuje s napětím okolo 3V a je možné je napájet bateriemi knoflíkového typu nebo akumulátory Li-Ion, Li-Pol, které jsou dobře dostupné. Opět se dostaneme do konfliktu mezi kapacitou a hmotností.
| Typ | Kapacita [mAh] | Cena [Kč] | Hmotnost [g] |
| CR1220 | 36 | 19,5 | 2.325 |
| CR2032 | 220 | 19,9 | 9.333 |
| CR2016 | 80 | 19,9 | 5.083 |
| CR2025 | 160 | 19,9 | 5.833 |
| CR1620 | 78 | 25 | 2.840 |
| CR1616 | 55 | 30 | 2.660 |
| CR2430 | 280 | 33 | 5.167 |
| CR1216 | 25 | 36 | 1.900 |
| CR2450 | 580 | 39 | 9.500 |
| CR1632 | 140 | 39 | 3.200 |
| CR1025 | 30 | 39 | 6.967 |
Zdroj: www.gme.cz
Závěr
Dnešní možnosti posouvají obzory vývoje do nových dimenzí a tak najednou měříme hmotnost v miligramech, proudy v mikroampérech a řešíme jevy, jako je povrchové napětí vody. Máme k dispozici mikroprocesory lehčí než baterie, barevné kamery o hmotnosti 1 gram a vůbec věci, o kterých se našim tatínkům ani nesnilo. 🙂
Např. prototyp zařízení, které vysílalo informaci každé 3 sekundy (běžné intervaly jsou 60 nebo 300 sekund), mělo dosah 10km(!) a vydrželo na baterii CR2032 fungovat cca 70 hodin.
Pro inspiraci přikládám několik odkazů na zajímavá souvisejíc témata:
– rozměry balónků: https://www.balonky.cz/rozmery-balonku
– solární balóny: http://www.balonoviny.wz.cz/
– barevná kamera o hmotnosti 1g: http://www.fpvhobby.com/63-1-gram-nano-camera-480tvl.html
– let s balonem do stratosféry a zpět: http://vtm.e15.cz/vzhuru-do-stratosfery-cesky-i-osobne
