Rejestrator

Aparatura pokładowa, układy pomiarowe i wykonawcze.
Awatar użytkownika
arekp
Supersonic PROFI
Posty: 136
Rejestracja: niedziela, 17 kwie 2011, 00:31
Kontakt:

Rejestrator

Post autor: arekp » środa, 20 kwie 2011, 19:22

Hej

Oto jak na chwilę obecną wygląda skonstruowany przeze mnie rejestrator. Na rysunku zaznaczyłem najważniejsze oraz wysokie elementy. Dodatkowo do prawej stronie płytki (czyli tej strony, która jest skierowana w górę rakiety) dolutowuje się małą płytkę z akcelerometrami prostopadle do płytki rejestratora, czym zwiększa się długość całego rejestratora o kilka milimetrów.

Rejestrator

Oznaczenia elementów na płytce:
P1 - złącze do programatora,
P2, P3 - wyjścia do odpalenia zapalników,
P4 - wyjście zasilania z rejestratora,
P5, P6 - dodatkowe wejścia analogowe,
P7 - dodatkowe wejścia cyfrowe,
P8, P9 - zworki do ustawiania opcji,
D1 - dioda LED,
U2 - mikrokontroler,
U9 - czujnik ciśnienia,
C12 - kondensator elektrolityczny 2200 uF,
SW1 - włącznik zasilania,
cztery nieoznaczone otwory w rogach to otwory na śruby mocujące.

Aktualnie rejestrator zapisuje dane na karcie SD od chwili włączenia urządzenia do wyłączenia. Zapisywane dane to czas w sekundach i częściach setnych sekund od chwili włączenia urządzenia, przyspieszenie w trzech osiach, ciśnienie i trochę danych debugujących, żeby łatwiej było wykrywać błędy oprogramowania.
Przyspieszenie: w osi Z zapisywane przespieszenie to +- 50 g, w osiach X i Y +- 16 g.
Ciśnienie: 15 - 115 kPa.
Zarówno przyspieszenie jak i ciśnienie zapisywane jest w postaci spróbkowanego sygnału analogowego z czujników (zakres 0 - 1023), także w celu uzyskania informacji o ciśnieniu lub przyspieszeniu konieczna jest konwersja danych.

Format danych:
[sekundy],[setne części sekund],[przyspieszenie w osi X],[przyspieszenie w osi y],[przyspieszenie w osi z],[ciśnienie]
dalsze dane służą do debugowania i w wersji finalnej nie będą zapisywane.

Przykład linii danych:
206,11,514,512,458,832,394, st=1 sp=1 000 0
Zapis z pierwszego lotu próbnego z pierwszego dnia LRE (1,7 MB)
Zapis z lotu rakiety naddźwiękowej z drugiego dnia LRE (16,7 MB)
(dane w powyższych dwóch plikach są jeszcze zapisane ze spacjami zamiast przecinków, przez co nie są zgodne z formatem CSV, ale to się zmieni; niemniej jednak można je bez problemu otworzyć w np. OpenOffice Calc)

Dane zapisane są w plikach CSV, przez co można je otworzyć w każdym arkuszu kalkulacyjnym.
Przy każdym włączeniu sprawdzane jest, czy na karcie znajduje się już jakiś plik z danymi i nowy plik zapisywany jest z kolejnym, wyższym numerkiem tak, aby nie nadpisać danych, które już są zapisane (można zapisać max 99 plików).


Bogatszy o doświadczenia z ostatnich dwóch tygodni, wprowadzę następujące zmiany w rejestratorze:
- przesunąć włącznik w inne miejsce i zwiększyć go tak, aby łatwiej włączało się rejestrator,
- zwiększyć gniazda wyjść do odpalenia zapalników (ostatnio kabelki od zapalnika ledwie weszły do gniazd),
- usunąć dodatkową płytkę, a akcelerometry dołożyć do płytki głównej (akcelerometry były na płytce dodatkowej, bo nie udało mi się rok temu [kiedy robiłem dyplom] znaleźć akcelerometra, który mierzyłby przyspieszenie 50 g w osi innej niż Z [prostopadła do płaszczyzny, do której się akcelerometr przylutowuje]; teraz udało mi się taki znaleźć),
- zamienić zworki do ustawiania opcji na przełącznik dip-switch,
- dodać ustawianie zwłoki (podczas której nie nastąpi wyzwolenie spadochronu niezależnie od warunków zewnętrznych) za pomocą potencjometru, tak, aby nie trzeba było przeprogramowywać układu za każdym razem, kiedy trzeba zwłokę zmienić,
- zmniejszyć liczbę wejść cyfrowych i analogowych (wyprowadziłem wszystko, co się dało wyprowadzić z mikrokontrolera a nie było do niczego podłączone, ale i tak nawet chyba połowy tych wyjść nikt nigdy nie użyje a złącza zabierają miejsce na płytce),
- wyłączać zapis po zapisaniu jednej godziny danych (w tym czasie rakieta na pewno już dawno poleciała i wylądowała, a najwyraźniej przy tak dużych plikach pojawiają się błędy - po ponad godzinie zapisów na ostatnim locie rakiety pojawiły się błędy a dalej pojawiają się dziwne rzeczy jak tworzenie kilkudziesięciu małych nowych plików; na szczęście dane z pierwszej godziny były nienaruszone).

Są także rzeczy, nad którymi się waham:
- zasilanie - czy pobierać zasilanie z baterii 1,5 V zamontowanej na płytce czy też po prostu zamontować gniazdo na dwa kabelki i zasilanie pobierać spoza płytki (np. z baterii 9 V),
- zamontować po jednym kondensatorze 2200 uF na każde wyjście do zapalnika czy też jeden kondensator wyzwalający wszystkie wyjścia (oszczędność miejsca na płytce). W tym drugim przypadku trzeba odczekać kilka sekund na naładowanie kondensatora, choć przy zasilaniu z zewnątrz zamiast z baterii 1,5 V, kondensator ładowałby się znacznie szybciej.

Jakie zmiany jeszcze proponujecie wprowadzić w rejestratorze? Co dodać, co ująć?
Jaką nazwę nadać temu rejestratorowi? :razz:

Awatar użytkownika
Kacper
Supersonic PROFI
Posty: 726
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kraków

Re: Rejestrator

Post autor: Kacper » środa, 20 kwie 2011, 20:34

Rejetrator bardzo fajny, już pokazał jakie ma możliwości. Teraz w sumie została tylko kosmetyka :smile:

Odnośnie zasilania. Nie wiem czemu prawie wszyscy trzymają się kiepskich baterii, wspomaganych kiepskimi kondensatorami. Dużo waży, wydajność mizerna. Żyjemy w XXI wieku i mamy pod nosem różne ciekawe technologie. Można do zasilania użyć przecież ogniwa li-po na przykład 200mAh. Waży z 6g a może dostarczyć mocy ciągłej koło 15w. Warte uwagi są też super kondensatory, które od niedawna też są w zasięgu ręki. Pojemność/masa jest jakieś 10x gorsza ale za to prąd ładowania/rozładowywania po prostu kosmiczny. Do tego żywotność taka, że wnuki będą mogły puszczać rakiety z tymi samymi kondensatorami.
http://cgi.ebay.com/2-Farad-Super-Capac ... 3cb7163b15
http://cgi.ebay.com/Two-1-0-Farad-5-5-V ... 3a650edb48
Koszt ogniwa li-po jest mniejszy niż w miarę dobrej baterii 9V nie mówiąc już o akumulatorze.

Awatar użytkownika
andżej
Supersonic PROFI
Posty: 444
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Rumia
Kontakt:

Re: Rejestrator

Post autor: andżej » czwartek, 21 kwie 2011, 11:01

Mi tam rozwiązanie z jednym paluszkiem się podoba. Układ jest od razu zintegrowany z baterią na której działa wystarczająco długo i można ją sobie w każdej chwili zmienić. Jest to opcja najbardziej przyjazna użytkownikowi. Mocowanie przeszło test bojowy i sprawdziło się.
Jestem też za pozostawieniem w logu informacji o stanach wyjść na zapalniki.
Sprawa kondensatorów musi zostać rozwiązana (zwłoka na naładowanie jest niedobra), czy zastosować super kondensatory?- czemu nie.
Marzy mi się jeszcze pomiar temperatury ale czujnik musiał by być naprawdę mikroskopijny (szybki).
Z resztą proponowanych zmian się zgadzam.

Na cześć Młodych Wynalazców Hip Hip Hura :grin:

pozdr

Awatar użytkownika
jaskiniowiec
Administrator
Posty: 2233
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kraków
Kontakt:

Re: Rejestrator

Post autor: jaskiniowiec » czwartek, 21 kwie 2011, 15:44

Czujnik temperatury nie musi być aż tak szybki. Przecież pomiaru temperatury można dokonywać w trakcie opadania na spadochronie. Tak lepiej bo odpada błąd spowodowany tarciem o atmosferę przy dużych prędkościach. Czujników w wersji SMD jest trochę i pewnie by coś wybrał.

Awatar użytkownika
arekp
Supersonic PROFI
Posty: 136
Rejestracja: niedziela, 17 kwie 2011, 00:31
Kontakt:

Re: Rejestrator

Post autor: arekp » czwartek, 21 kwie 2011, 17:40

Nie podoba mi się zasilanie z akumulatorków. Ile razy zapomniałeś naładować akumulator? Baterię 1,5 V kupisz w każdym kiosku, baterię 9 V zapewne też nie jest trudno dostać.
Akumulatory litowo-polimerowe mają małą rezystancję wewnętrzną a co za tym idzie duży prąd rozładowania. Niby fajnie, ale jak coś przypadkiem zewrzesz, może polecieć na tyle duży prąd, że coś Ci się stopi albo zapali. A jak się rozładuje zbyt mocno, to w najlepszym wypadku akumulatorek spuchnie a w najgorszym wybuchnie.

Superkondensatory jako źródło zasilania odpadają - do zasilenia rejestratora przez pół godziny potrzeba by superkondensatora o pojemności 30 F naładowanego do napięcia 5 V - nawet jeśli istniałby superkondensator o takich parametrach, to kosztowałby powyżej 200 zł.

Jeśli chodzi o superkondensator jako źródło energii do odpalenia zapalników - naprawdę trudno mi powiedzieć jak duży potrzebny byłby superkondensator, żeby móc odpalić kilka zapalników po kolei. Spróbuję potestować jakiś 6,8 mF i 10 mF (kondensatory o większych pojemnościach zabrałyby już raczej za dużo miejsca na płytce). Kondensator 2,2 mF naładowany do 5 V jest prawie całkowicie rozładowany przez zapalnik w ciągu ok. 2 ms, co można zaobserwować na wykresach w mojej pracy dyplomowej(strony 46 i 47). Co prawda trzy zapalniki to bardzo mała próbka, ale zauważyłem, że nie zawsze po odpaleniu zapalnik jest rozwarciem. Zwarty zapalnik oznacza przepływ dużego prądu a przynajmniej całkowite rozładowanie nawet bardzo pojemnego kondensatora nawet uwzględniając fakt, że rejestrator po 20 ms i tak odcina dopływ prądu do zapalnika. Nie sugerujcie się tym, że tak jak na załączonych wykresach, kondensator się naładuje ponownie w ciągu kilkudziesięciu milisekund - to był projekt sprzed ponad pół roku, gdzie kondensator był bezpośrednio podpięty do 5 V, przez co rozładowanie kondensatora oznaczało przez te kilkadziesiąt milisekund spadek zasilania na akcelerometrze, co zafałszowałoby jego wyniki. Jednocześnie przetwornica była bardzo obciążona.
BTW najtańszy superkondensator o pojemności co najmniej 6,8 mF, napięciu znamionowym powyżej 5 V i rezystancji szeregowej poniżej jednego ohma kosztuje w okolicach 40 zł.

Czy mierzona ma być temperatura wewnątrz rakiety czy na jej powierzchni? A może jedno i drugie?

Awatar użytkownika
robercik
Supersonic PROFI
Posty: 1362
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Gdynia
Kontakt:

Re: Rejestrator

Post autor: robercik » czwartek, 21 kwie 2011, 20:42

Cześć
arekp pisze:Czy mierzona ma być temperatura wewnątrz rakiety czy na jej powierzchni? A może jedno i drugie?
Celem pomiaru temperatury jest wyznaczenie profilu temperatury w atmosferze. Pozwoli to na bardzo dokładne wyznaczenie wysokości lotu na podstawie pomiaru ciśnienia. Najważniejsze jest jednak uchwycenie temperatury na wyrzutni i na pułapie. W dostępnych dla nas obszarach atmosfery temperatura zmienia się praktycznie liniowo chodzi więc o wyznaczenie nachylenia prostej temperatury względem wysokości.

Oczywiście można też badać jak szybko wychładza się komora z czujnikami z powodu przebywania w srogich warunkach, można także umieścić czujnik w samym szpicu głowicy - skoro latamy już powyżej "macha" moglibyśmy złapać warunki panujące w zgęszczonej warstwie powietrza :grin: To już materiał naukowy nie byle jaki.

Reasumując generalnie chodzi o pomiar temperatury atmosfery w czasie opadania rakiety na spadochronie.

pzdr

Awatar użytkownika
placydo
PROFI
Posty: 596
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kielce

Re: Rejestrator

Post autor: placydo » poniedziałek, 25 kwie 2011, 18:13

Cześć.
Niesamowite cudeńko! Czy mógłbym poznać cenę tego urządzenia - taką w jakiej chciałbyś je sprzedawać (bez karty sim)? Czy planujesz masową produkcję dla rakieciarzy?
Druga sprawa - czy jest możliwość otrzymania już przeliczonych danych z zapisu lotu RTP3? Gdzie podana byłaby prędkość i wysokość, przyśpieszenia (w CSV)? Niestety sam jestem za cienki, żeby to zrobić.
Dokonałbym małych zmian w moim programie być może wyszedłby bardzo ciekawy materiał z lotu RTP 3 do pokazów.

Awatar użytkownika
knod
PROFI
Posty: 27
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: 3miasto

Re: Rejestrator

Post autor: knod » poniedziałek, 25 kwie 2011, 18:52

super ukladzik ale:
arekp pisze:...
Zarówno przyspieszenie jak i ciśnienie zapisywane jest w postaci spróbkowanego sygnału analogowego z czujników (zakres 0 - 1023), także w celu uzyskania informacji o ciśnieniu lub przyspieszeniu konieczna jest konwersja danych....
10bit przetwornik to troche za malo, rozdzielczosc przy pelnym wykorzystaniu zakresu czujnikow to: przyspieszenie 0.1g cisnienie 10Pa, nie wpominajac o 1 czy 2 bitach bledu przetwornika
proponowalbym wymienic przetwornik a jezeli to niemozliwe (pewnie "dodatek" mikrokotrolera) dac wzmacniacze pomiedzy przetwornik a czujniki aby moc rejestrowac tylko uzyteczny zakres przyspieszenia, cisnienia...

Awatar użytkownika
arekp
Supersonic PROFI
Posty: 136
Rejestracja: niedziela, 17 kwie 2011, 00:31
Kontakt:

Re: Rejestrator

Post autor: arekp » czwartek, 28 kwie 2011, 11:21

knod pisze:super ukladzik ale:
arekp pisze:...
Zarówno przyspieszenie jak i ciśnienie zapisywane jest w postaci spróbkowanego sygnału analogowego z czujników (zakres 0 - 1023), także w celu uzyskania informacji o ciśnieniu lub przyspieszeniu konieczna jest konwersja danych....
10bit przetwornik to troche za malo, rozdzielczosc przy pelnym wykorzystaniu zakresu czujnikow to: przyspieszenie 0.1g cisnienie 10Pa, nie wpominajac o 1 czy 2 bitach bledu przetwornika
proponowalbym wymienic przetwornik a jezeli to niemozliwe (pewnie "dodatek" mikrokotrolera) dac wzmacniacze pomiedzy przetwornik a czujniki aby moc rejestrowac tylko uzyteczny zakres przyspieszenia, cisnienia...
10-bitowy przetwornik to jedno z wewnętrznych peryferiów mikrokontrolera, jego błąd to faktycznie 1-2 bity.
Start rakiety RTP3 pokazał, że w krótkim piku przyspieszenie może wynosić nawet 40 g, a w dłuższym czasie 20 - 30 g, co sprawia, że wykorzystywany jest prawie cały zakres przyspieszenia w jedną stronę (w drugą stronę, nie licząc szarpnięć przy wyzwalaniu spadochronu, jest to 10 g) akcelerometru w osi Z. Nowy akcelerometr do pomiarów w tej osi, który udało mi się znaleźć ma zakres +- 35 g albo +- 50 g i chyba na ten pierwszy się zdecyduję, co powinno lekko poprawić rozdzielczość.
Dodatkowo mogę również zapisywać przyspieszenie w tej osi z czujnika trzyosiowego +- 16 g (Mógłbym go nawet zamienić +-5 g, ale to chyba byłoby już za mało).

Postaram się dodać zewnętrzny ADC na płytce i poprzez niego próbkować dane z czujników, choć niestety dość mocno ogranicza mnie karta SD (obsługa zapisu na nią oraz ilość danych, jakie jestem w stanie na niej zapisać w jednostce czasu).


[quote=""placydo"]Cześć.
Niesamowite cudeńko! Czy mógłbym poznać cenę tego urządzenia - taką w jakiej chciałbyś je sprzedawać (bez karty sim)? Czy planujesz masową produkcję dla rakieciarzy?
Druga sprawa - czy jest możliwość otrzymania już przeliczonych danych z zapisu lotu RTP3? Gdzie podana byłaby prędkość i wysokość, przyśpieszenia (w CSV)? Niestety sam jestem za cienki, żeby to zrobić.
Dokonałbym małych zmian w moim programie być może wyszedłby bardzo ciekawy materiał z lotu RTP 3 do pokazów.[/quote]

Pół roku temu koszt wszystkich części wynosił ok. 160 zł, ale od tamtego czasu projekt się trochę zmienił (i jeszcze się zmieni), zmieniły się też ceny czujników. Do tego dochodzi koszt wyprodukowania płytki (przy zakupie 5 płytek na raz) ok. 30 zł.
Myślę, że cena części i płytki będzie się zawierała gdzieś pomiędzy 150 - 250 zł.
Myślę, że cały projekt nie miałby sensu, jeśli nikt nie miałby z niego skorzystać :) . Jak już będzie końcowa wersja, która została przetestowana, to całość (projekt płytki + kod mikrokontrolera) planuję upublicznić, żeby każdy mógł sobie zrobić taki rejestrator, a jak ktoś nie będzie potrafił, to mogę jemu polutować cały układ.

Jak przyjdę do domu, to postaram się w open office coś zrobić i Ci przesłać.

Awatar użytkownika
placydo
PROFI
Posty: 596
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kielce

Re: Rejestrator

Post autor: placydo » czwartek, 28 kwie 2011, 17:13

Kurcze nie wiem czy do końca mam dobre wiadomości.
Wychodzi mi na to, że dane nie są do końca poprawne - wyszło to na jaw kiedy mieliłem je do napisów.
Przykładowe dane ze startu RTP3
478,99 510 512 482 837 438, st=2 sp=1 000 0
479,0 511 513 482 837 448, st=2 sp=1 000 0
479,1 512 513 483 837 447, st=2 sp=1 000 0
479,2 513 511 485 836 448, st=2 sp=1 000 0
479,3 509 513 483 838 438, st=2 sp=1 000 0
479,4 510 513 481 838 442, st=2 sp=1 000 0
479,5 511 511 484 836 435, st=2 sp=1 000 0
479,6 512 514 484 837 434, st=2 sp=1 000 0
479,7 513 512 484 836 436, st=2 sp=1 000 0
479,8 509 511 482 837 449, st=2 sp=1 000 0
479,9 511 511 483 840 440, st=2 sp=1 000 0
479,10 511 513 482 838 433, st=2 sp=1 000 0
479,11 511 510 484 839 442, st=2 sp=1 000 0
479,12 511 513 485 836 437, st=2 sp=1 000 0
479,13 510 512 482 837 437, st=2 sp=1 000 0
479,14 512 514 484 838 441, st=2 sp=1 000 0
479,15 509 511 482 838 444, st=2 sp=1 000 0
479,16 511 514 483 837 440, st=2 sp=1 000 0
479,17 511 513 484 839 441, st=2 sp=1 000 0
479,18 511 512 483 838 441, st=2 sp=1 000 0
479,19 512 514 483 839 442, st=2 sp=1 000 0
479,20 511 513 485 839 445, st=2 sp=1 000 0
479,21 511 513 483 837 443, st=2 sp=1 000 0

Miałem ten sam problem w moim "rejestratorze" ale wcześnie go wykryłem dzięki chłopakom z Krakowa.
W sumie problem nie jest nie do przeskoczenia (10x użycie funkcji zamień w N++)


Edit 19:52
Pozwoliłem sobie przekonwertować surowe dane. Kolory, rozmiary czcionki i takie tam da się zmienić.
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=mie-ygrsa1c[/youtube]
Wskazane oglądanie w najlepszej jakości

ODPOWIEDZ

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Google [Bot] i 2 gości