Rejestrator

[arekp]

Skończyłem oprogramowywać rejestrator (czy też Arecorder ), jeszcze tylko z Andrzejem i Robertem przetestujemy go na ziemi, a później będzie test na rakiecie na festiwalu Meteora.


Chciałbym, żebyście wszyscy podczas tego festiwalu popatrzyli, podotykali i pomacali rejestrator, powiedzieli co zmienić, co dodać tak, aby był on urządzeniem jak najlepszym i jak najwygodniejszym w użyciu. Po festiwalu Meteora postaram się wziąć wszystkie sugestie pod uwagę i jak najlepiej zaprojektować ostateczną już wersję rejestratora. Wtedy też, po zaprojektowaniu, postaram się podać jak najwięcej informacji o rejestratorze i jego parametrach (jak też zacznę pisać instrukcję obsługi) i chciałbym również zebrać wstępną listę osób chętnych na ten rejestrator, żeby wiedzieć ile płytek drukowanych zamówić.
W październiku w Drawsku Pomorskim przetestujemy ostateczną wersję rejestratora i, jeśli wszystko odbędzie się pomyślnie, zmontuję wszystkie pozostałe rejestratory i zaprogramuję je dokładnie takim samym programem.

Oczywiście jeśli już teraz macie jeszcze jakieś sugestie co do rejestratora, to nie wahajcie się pisać.

[tadeusz]

Cześć!

Myślę,że powinien być zabezpieczony przed przeciążeniami do 50g w razie upadku.
Przydałby się stoper /kilka czasów/ do badania układów opóżniających/bezwładników/ w czasie lotu,
wejścia do zewnętrznych czujników /ciśnienia,siły itd./do pomiaru ciśnienia,oporu aerodynamicznego.../.
A wszystko zsynchronizowane z krzywą lotu rakiety.

Pozdrawiam.tadeusz

[arekp]

Myślę,że powinien być zabezpieczony przed przeciążeniami do 50g w razie upadku.

Projektuję go tak, aby wytrzymał jak największe przeciążenia, choć w razie upadku mogą chyba działać na niego znacznie większe przyspieszenia niż 50 g. Nie mam pojęcia jakie przeciążenia rejestrator jest w stanie wytrzymać w razie upadku, myślę że większym zagrożeniem byłyby fragmenty rakiety uderzające w niego.

Przydałby się stoper /kilka czasów/ do badania układów opóżniających/bezwładników/ w czasie lotu,

Nie bardzo rozumiem co masz na myśli, mógłbyś rozwinąć? Rejestrator razem z pomiarami zapisuje czas pomiaru (licząc od chwili włączenia rejestratora). Jeśli masz na myśli pomiar czasu opóźnienia pomiędzy np. końcem pracy silnika a zadziałaniem wyzwolenia zapalnika, to da się to pomierzyć obecnym rejestratorem, bo koniec pracy silnika to koniec przyspieszenia w osi Z, a wyzwolenie spadochronu, to gwałtowne skoki przyspieszenia we wszystkich osiach.

wejścia do zewnętrznych czujników /ciśnienia,siły itd./do pomiaru ciśnienia,oporu aerodynamicznego.../.

Przewidziałem w rejestratorze łącze do zewnętrznej elektroniki, z którą można komunikować się po SPI. Choć pierwotnie założyłem, że będzie do tego złącza podłączone zewnętrzne ADC na osobnej płytce i do tego używane na ziemi, to można w zasadzie to połączyć również w rakiecie, nawet komunikować się z innym mikrokontrolerem. Ale po co zewnętrzny czujnik ciśnienia, skoro jest już jeden na płytce? W jaki sposób chcesz mierzyć opór aerodynamiczny?

A wszystko zsynchronizowane z krzywą lotu rakiety.

Projektowałem rejestrator jako urządzenie do rejestrowania parametrów lotu, obróbka danych następuje już poza nim (na komputerze, w excelu, albo jeśli ktoś się pokusi o napisanie jakiegoś programu). Ponieważ rejestrator zapisuje czas każdej próbki, to po obliczeniu wysokości na podstawie ciśnienia i prędkości na podstawie przyspieszenia możliwe jest wykreślenie krzywej lotu i przyporządkowanie do każdego punktu na niej odpowiednich parametrów.
Chyba, że nie rozumiem co masz na myśli.

Płytkę mam już przeprojektowaną, ale wrzucę ją na forum dopiero jutro, kiedy zrobię jeszcze wizualizację 3D, żebyście mogli lepiej ocenić czy wszystko jest ok.

[tadeusz]

Cześć!

Chodzi o badanie opóżniaczy na sucho bez otwierania spadochronu tylko przez podanie napięcia na wejście układu w momencie załączenia zapalnika.Dopiero po sprawdzeniu w kilku lotach można by stosować je do
wyzwalania spadochronu lub rozdzielania stopni.Testuję obecnie opóżniacze płynowo-magnetyczne,które
inaczej zachowują się na ziemi a inaczej w czasie lotu gdy występują przyśpieszenia i nieważkość.Układ wyzwalania spadochronu może stać się układem rozdzielania stopni co zdarzyło mi się w Toruniu.

Chciałbym mierzyć ciśnienie statyczne i dynamiczne w różnych przekrojach kadłuba a nuż ta wiedza przyda
się do aerodynamicznego otwierania spadochronu.Zdarzyło mi się coś takiego ostatnio,że nie zadziałał
opóżniacz pirotechniczny a rakieta pikowała ok.300m z wysokości 465m aż nagle po 19,67s otworzył się
spadochron i model opadał jeszcze 33s.Model nie doznał żadnego uszczerbku mimo delikatnej konstrukcji.
Nie wiem co było przyczyną rozdzielenia głowicy i kadłuba czy różnica oporu aerodynamicznego obu elementów,
czy pompowanie kadłuba przez szczelinę między głowicą i kadłubem.

Pomiar oporu aerodynamicznego głowicy można mierzyć tensometrem jako różnicę siły działającej na głowicę
a przeciążeniem jakie na nią działa przy znanym przyśpieszeniu.

Pozdrawiam.tadeusz

[arekp]

Chodzi o badanie opóżniaczy na sucho bez otwierania spadochronu tylko przez podanie napięcia na wejście układu w momencie załączenia zapalnika.Dopiero po sprawdzeniu w kilku lotach można by stosować je do
wyzwalania spadochronu lub rozdzielania stopni.Testuję obecnie opóżniacze płynowo-magnetyczne,które
inaczej zachowują się na ziemi a inaczej w czasie lotu gdy występują przyśpieszenia i nieważkość.Układ wyzwalania spadochronu może stać się układem rozdzielania stopni co zdarzyło mi się w Toruniu.

Znaczy się: masz opóźniacz i chcesz się dowiedzieć kiedy dokładnie poda on napięcie na wyjście do wyzwolenia zapalnika, bez wyzwolenia zapalnika? A rejestrator zapisywałby tylko stan tego napięcia? Jeśli tylko satysfakcjonowałby Cię pomiar napięcia na zasadzie jest wysokie napięcie albo go nie ma, to nie ma problemu, jeśli chciałbyś dokładnie zapisywać napięcie, to byłoby trochę gorzej, bo musiałbym trochę rzeczy poprzepinać do innych portów mikrokontrolera, ale też dałoby się zrobić. I musisz mi jeszcze powiedzieć jakie jest napięcie na wyjściu tych opóźniaczy, jak długo to napięcie się utrzymuje na wyjściu, czy masz tam jakiś kondensator magazynujący energię, który jest rozładowywany przy wyzwalaniu zapalnika (tak, jak jest to w moim rejestratorze) itp.

Chciałbym mierzyć ciśnienie statyczne i dynamiczne w różnych przekrojach kadłuba a nuż ta wiedza przyda
się do aerodynamicznego otwierania spadochronu.Zdarzyło mi się coś takiego ostatnio,że nie zadziałał
opóżniacz pirotechniczny a rakieta pikowała ok.300m z wysokości 465m aż nagle po 19,67s otworzył się
spadochron i model opadał jeszcze 33s.Model nie doznał żadnego uszczerbku mimo delikatnej konstrukcji.
Nie wiem co było przyczyną rozdzielenia głowicy i kadłuba czy różnica oporu aerodynamicznego obu elementów,
czy pompowanie kadłuba przez szczelinę między głowicą i kadłubem.

Pomiar oporu aerodynamicznego głowicy można mierzyć tensometrem jako różnicę siły działającej na głowicę
a przeciążeniem jakie na nią działa przy znanym przyśpieszeniu.

To już byłoby ciężkie do zrealizowania, bo nie mam wolnego portu w zewnętrznym ADC ani też też kilku dodatkowych wejść mikrokontrolera. Pozostaje jedno rozwiązanie - zrobić dodatkową płytkę dołączaną do rejestratora. Na tej płytce byłby drugi, taki sam ADC, który mógłby próbkować różne dane. Dodatkowa płytka mogłaby od razu mieć w sobie wzmacniacze do tensometra itp.
Ponieważ już mam na płytce rejestratora taki dodatkowy port, to nie muszę już wprowadzać żadnych zmian.

[tadeusz]

Cześć!

Chodzi o moment/czas/ podania napięcia na zapłonnik.W tej chwili używam akumulatorka R3 1,2V bo to w zupełności wystarcza do działania układu ale mogę dać również 3,7V.

Pozdrawiam.tadeusz

[arekp]

Przerobiłem już płytkę. Uwzględniłem też zmianę zaproponowaną przez Tadeusza - dostępne są dwa wejścia analogowe, pod które można podłączyć cokolwiek (byleby nie przekroczyło napięcia 3,3 V).

Tak oto wygląda uproszczone rozmieszczenie ważniejszych elementów na płytce:
http://dl.dropbox.com/u/1201851/rejestr ... plytka.png

Akcelerometry są zaznaczone na zielono i umieszczone na warstwie dolnej. Pozostałe elementy są umieszczone na warstwie górnej:

P1 - wyjście debugujące,
P2 - wyjście do podłączenia zewnętrznego termistora (czujnika temperatury),
P3 - złącze do dodatkowej płytki - córki,
P4 - złącze programatora,
P5, P6 - wyjście do 3 zapalników + ich wspólne podłączenie,
P7 - dodatkowe dwa wejścia analogowe,
P8 - wejście zasilania,

SW1 - dip-switch do zmiany opcji,
SW2 - włącznik zasilania,

RV1 - potencjometr do regulowania opóźnienia (dla rakiet naddźwiękowych),

D1, D2, D4, D5, D6 - diody led,

C16 - kondensator magazynujący energię do wyzwalania zapalników,

SP1 - brzęczyk (buzzer) do sygnałów akustycznych,

U2 - karta SD,
U4, U6 - akcelerometr +-50 g (przylutowywany do jednego z dwóch miejsc),
U5 - akcelerometr +-16 g,
U7 - czujnik ciśnienia.

P1 to złącze na które jest wyprowadzone wyjście debugujące (RS-232, poziomy logiczne procesora).

P2 to złącze do podłączenia zewnętrznego termistora.

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].

Złącze P7 to złącze do dołączenia dodatkowych czujników (dołączane są do mikrokontrolera, możliwe są zarówno pomiary analogowe jak i cyfrowe).

P8 to wejście zewnętrznego zasilania. Rejestrator będzie mógł być zasilany z niskiego (0,8 - 5V) wysokiego (6,2-20 V) zewnętrznego zasilania. Do wejścia niskiego zasilania będzie więc można podłączyć zarówno baterię 1,5 V jak i jedno ogniwo litowo-polimerowe (tak Kacper, będzie tak, jak chciałeś na początku), natomiast do wejścia wysokiego napięcia (wiem, że się to kojarzy z 230 V, ale jest wysokie w stosunku do innych napięć na płytce ) można podłączyć podwójne ogniwo litowo-polimerowe bądź też baterię 9 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 fabryczny (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 10 sekundach zostaną wyzwolone dwa zapalniki spadochronów. 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 idealnie 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 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.

Do płytki dorzuciłem również brzęczyk do sygnalizowania stanu za pomocą sygnału akustycznego (jako dodatek do diod, które teraz wybrałem specjalnie jaśniejsze).

Ponadto teraz rejestrator umożliwia testowanie zwarcia zapalników, sygnalizowane będzie to zapaleniem się diod D4, D5 i D6, kiedy do odpowiedniego wejścia zostanie dołączony zapalnik.

Rejestrator będzie posiadał jeden termistor na płytce drukowanej, co pozwoli na pomiar temperatury przy powierzchni płytki. Dodatkowo do złącza P2 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 - jeśli nie będzie wystarczająco dużo energii w kondensatorze do wyzwolenia zapalnika, to wyzwolenie zostanie opóźnione do czasu naładowania kondensatora,
3 - napięcie na zasilaniu - po włączeniu rejestratora sprawdzi on czy napięcie na wejściu jest wystarczające do pracy, a jeśli nie, to zasygnalizuje to,
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 pod 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 jednoosiowym mierzącym +-100 g, ale jest trochę tańszy niż MMA3202.

Tutaj można obejrzeć wizualizację rejestratora w trójwymiarze:
http://dl.dropbox.com/u/1201851/rejestr ... r_3d_1.png
http://dl.dropbox.com/u/1201851/rejestr ... r_3d_2.png
http://dl.dropbox.com/u/1201851/rejestr ... r_3d_3.png
http://dl.dropbox.com/u/1201851/rejestr ... r_3d_4.png

Jakby ktoś bardzo chciał samemu obejrzeć wizualizację, to musi zainstalować program KiCad oraz Wings 3D . Prześlę wtedy projekt płytki i biblioteki.

Cena części to ok. 200 zł + karta micro SD.
Ceny liczyłem dla kilkunastu sztuk rejestratorów.
Arkusz kalkulacyjny z wyliczeniem ceny można pobrać stąd:
wersja odt(wersja oryginalna),
wersja xls (może trochę dziwnie wyglądać, bo liczyłem w Open Office'ie),
a tu wersja w pdf dla tych, którzy nie mają ani MS Office'a ani Open Office'a.

Nie zamierzam na rejestratorze zarabiać, więc dostaniecie polutowane i zaprogramowane płytki po cenie sumarycznej wszystkich elementów.

UWAGA!
Ponieważ za kilka dni, jak już zgłosicie swoje poprawki i błędy, a ja poprawię płytkę, będę zamawiał gotowe już płytki, więc potrzebowałbym znać orientacyjną liczbę osób chętnych na rejestrator, żeby wiedzieć ile sztuk płytek zamówić. Tak więc niech się zgłaszają wszystkie zainteresowane osoby (na razie nie jest to wiążące). Za ok. miesiąc, kiedy już przetestuję ostateczną wersję w Drawsku Pomorskim (i poprawię ewentualne błędy w oprogramowaniu), będę zamawiać wszystkie elementy i wtedy będę potrzebował już zdecydowanych na 100%.

Arek

[tadeusz]

Cześć!

Ja się zapisuję na 1 rejestrator.

Pozdrawiam.tadeusz

[PIOTR]

Nie trzeba być elektronikiem aby zrozumieć instrukcję.
Bardzo interesujący przyrząd - zamawiam 1 rejestrator.

[arekp]

To nie jest instrukcja, ja ją dopiero piszę . Jak już ją napiszę, to ją opublikuję (ale zaczekam do Drawska Pomorskiego, żeby jeszcze powprowadzać odpowiednie zmiany), tak, żeby każdy mógł dokładnie zobaczyć co to jest i z czym to się je zanim wyda kasę nie niego.
Instrukcję napiszę zarówno po polsku, jak i po angielsku, także byłbym wdzięczny Paulowi, gdyby napisał o rejestratorze na forach niemieckich (ale dopiero, gdy będzie gotowa instrukcja angielska).

Postaram się też niedługo napisać wstępnie o uproszczonej wersji rejestratora (ale najpierw trochę odpocznę, bo jestem trochę zmęczony po przesiedzeniu nad rejestratorem przez ostatni tydzień).