Zaprojektowałem nową płytkę rejestratora. Oto jak wygląda
uproszczony projekt:
Akcelerometry i czujnik ciśnienia są zaznaczone na zielono i umieszczone na warstwie dolnej. Pozostałe elementy są umieszczone na warstwie górnej:
P2 - dodatkowe złącze na 3 piny analogowe do mikrokontrolera,
P3 - złącze do dodatkowej płytki - córki,
P4 - złącze programatora,
P5, P6 - wyjście do 3 zapalników + ich wspólne podłączenie,
P7 - wyjście debugujące + wejście zewnętrznego termistora,
P8 - wejście zewnętrznego zasilania,
P9 - wyjście zasilania z płytki (GND, +3,3 V, +5 V),
SW1 - dip-switch do zmiany opcji,
SW2 - włącznik zasilania,
RV1 - potencjometr,
D1, D2 - diody led.
Złącze P2 to złącze do dołączenia dodatkowych czujników (dołączane są do mikrokontrolera, możliwe są zarówno pomiary analogowe jak i cyfrowe).
Złącze P3 do jest dołączenie dodatkowej płytki do rejestratora - Andrzej mówił, że jest osoba chętna do wykorzystania rejestratora do zapisu pomiarów z testu statyczengo silnika (Andrzej, nie pokręciłem czegoś?). Zamiast więc dodawać do rejestratora dodatkowe układy zdecydowałem się dodać złącze, po dołączeniu do którego dodatkowej płytki, rejestrator automatycznie przełączy się z rejestrowania danych z akceleratorów, czujnika ciśnienia i termistorów do pomiarów tego, co mierzy płytka (płytka może jednocześnie być bardzo uniwersalna, a rejestrator będzie zapisywać to, co zewnętrzny ADC pomierzy).
Złącza P5 i P6 to trzy wyjścia na zapalniki (dwa spadochrony [PAR1, PAR2] + na przyszłość do odpalania drugiego członu rakiety [STG2]) oraz wspólne podłączenie zapalników [IGN].
P7 to złącze na które jest wyprowadzone wyjście debugujące (RS-232, poziomy logiczne procesora) oraz dołączenie jednego pinu zewnętrznego termistora (drugi dołącza się do masy).
P8 to wejście zewnętrznego zasilania. Płytka będzie mogła być zasilana z jednej baterii AAA lub być podłączona do zewnętrznego zasilania (6-20 V).
P9 to wyjście zasilania z płytki - masa, +3,3 V i +5 V.
C16 to kondensator elektrolityczny do wyzwalania zapalników. Przewidziałem kondensator o pojemności 4,7 mF -według testów powinien wyzwolić jednocześnie dwa zapalniki takie, jakie ma Andrzej, co oznacza jednocześnie, że powinien wyzwolić chyba każdy zapalnik (choćby jeden).
RV1 to potencjometr montażowy, którym będzie można regulować czas zwłoki, podczas której układ nie ma prawa wyzwolić żadnego spadochronu.
SW1 to dip-switch, za pomocą którego będzie można wybrać tryb pracy rejestratora:
- TST - tryb testu. Przewiduję, że w tym trybie po włączeniu rejestratora, rejestrator zapali czerwoną diodę, zacznie odliczać czas zwłoki, a po zakończeniu zgasi diodę. Pozwoli to na łatwe określenie czasu trwania zwłoki ustawionego potencjometrem montażowym. Po ok. 20 sekundach (albo po odliczeniu zwłoki) zostaną wyzwolone dwa zapalniki spadochronów, a 10 sekund później zapalnik drugiego stopnia rakiety. W czasie trwania testów będą oczywiście zapisywane dane. Całość pozwoli na przetestowanie ustawionego czasu trwania zwłoki, czy rejestrator jest w stanie wyzwolić zapalniki (i czy jest w stanie wyzwolić dwa zapalniki na raz) oraz czy na pewno dane zapisywane są na kartę SD.
- CAL - tryb kalibracji danych. Na ten pomysł wpadł Robert. W kontrolowanych warunkach umieści się się rejestrator idelanie w pionie, dokona pomiaru 1 g, a następnie obróci o 180 stopni i dokona kolejnego pomiaru, tym razem -1 g. Pozwoli to na dokładne określenie zarówno punktu 0 g (średnia z dwóch pomiarów) jak i wartości 1 g jakie będzie przez czujnik generowane. Dane kalibracyjne będą zapisane w osobnym pliku na karcie SD. W przypadku braku danych kalibracyjnych zostaną użyte wartości wpisane w kodzie programu (będzie to trochę mniej dokładne, ale w większości wypadków powinno wystarczyć, a w przypadku zapisywania surowych danych i tak nie będzie to miało żądnego znaczenia).
- RAW - wybór czy dane zapisywane na karcie mają być zapisane w postaci surowej (po pomiarze przez ADC) czy też w postaci przetworzonej (czyli już zapisane jako wartości przyspieszeń). Dane z czujnika ciśnienia raczej będą zapisywane tylko w postaci surowej, gdyż obliczenie wysokości jest znacznie bardziej skomplikowane.
- OPT - dodatkowy przełącznik, do wykorzystania w przyszłości.
Rejestrator będzie posiadał jeden termistor na płytce drukowanej, co pozwoli na pomiar temperatury przy powierzchni płytki. Dodatkowo do złącza P7 oraz masy można dołączyć drugi termistor, co umożliwi pomiar temperatury na zewnątrz płytki w dowolnie wybranym punkcie.
Na płytce będzie zewnętrzny ADC (12-bitowy), który będzie mierzył następujące wartości:
1 - przyspieszenie w osi X,
2 - przyspieszenie w osi Y,
3 - przyspieszenie w osi Z,
4 - przyspieszenie w osi Z akcelerometru dodatkowego o dużych wartościach przyspieszeń,
5 - ciśnienie,
6 - temperaturę z termistora na płytce,
7 - temperaturę z termistora dołączanego.
Ponadto wewnętrzny ADC mikrokontrolera (10-bitowy) będzie mierzył:
1 - napięcie na potencjometrze (czyli będzie obliczał w ten sposób zwłokę),
2 - napięcie na kondensatorze C16 - być może zrobię coś takiego, że jeśli nie będzie wystarczająco dużo energii w kondensatorze do wyzwolenia zapalnika, to wyzwolenie zostanie opóźnione do czasu naładowania kondensatora,
3, 4, 5 - dodatkowe wejścia analogowe ze złącza P2.
Na płytce są miejsca pod trzy akcelerometry - jeden ADXL326 oraz dwa MMA3202 bądź też MMA2204. Akcelerometr ADXL326 jest akcelerometrem 3-osiowym, mierzy przyspieszenie +-16 g. Jeśli +-16 g w osi Z (tej wzdłuż rakiety) będzie niewystarczające, to będzie można przylutować dodatkowo akcelerometr MMA3202 bądź MMA2204. Pierwszy to akcelerometr dwuosiowy mierzący w jednej osi +-50 g a w drugiej +-100 g - dlatego też są dwa miejsca pdo ten akcelerometr - jedno, gdy wykorzystuje się oś +-50 g a drugie, gdy wykorzystuje się oś +-100 g, co umożliwi wybór zakresu pomiarowego poprzez przylutowanie akcelerometru w określone miejsce. Dodatkowo można w jedno z tych miejsc przylutować akcelerometr MMA2204, który jest akcelerometrem jednosiowym mierzącym +-100 g, ale jest trochę tańszy niż MMA3202.
Cena części to ok. 170 zł + 27 zł płytka drukowana. Do tego dochodzi opcjonalnie MMA3202 (41,76 zł) lub MMA2204 (33,72 zł) i oczywiście karta micro SD 10-15 zł.
Opcja full wypas to koszt ok. 250 zł.
Ceny liczyłem dla kilku sztuk rejestratorów.
Za kilka dni będę miał płytkę prototypową i zajmę się pisaniem oprogramowania (właściwie to przepisaniem starego na nową płytkę i dodanie nowych rzeczy), we wrześniu przetetujemy rejestrator, poprawię błędy i myślę, że będzie można już dla każdego udostępnić taki rejestrator.
.
