Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Mikrokontroler AVR w hamowni silników rakietowych - dalej...

Mortan1 14 Sep 2008 14:50 7450 35
lampy.pl
  • #1
    Mortan1
    Level 14  
    Witam,
    najpierw informacja i zarazem prośba do moderatorów: postanowiłem otworzyć nowy temat o hamowni do silników rakietowych, ponieważ po przeczytaniu starego nie znalazłem w nim praktycznie żadnych informacji na ten temat. Zaśmiecony jest niepotrzebnnymi wypowiedziami na temat nauki programowania. Dlatego stary topic, bardzo proszę o usunięcie.

    A więc do rzeczy, dla przypomnienia:

    O co chodzi?
    Od dłuższego czasu przymierzam się do wykonania hamowni elektronicznej do silników rakietowych. Hamownia miała by za zadanie odczytywać zmiany ciągu silnika zapisywać je w pamięci, aby potem móc je łatwo odczytać na komputerze.


    Od strony mechanicznej:
    Rozwiązanie kolegi

    "Waga łazienkowa taka jak tu ma cztery nóżki, w każdej jest stalowy element sprężysty z tensometrami. Te tensometry są podpięte do malutkiej płytki, która ma 4 końcówki: zasilanie, masa i wyjście różnicowe. Robiąc dość prosty wzmacniacz pomiarowy na dwóch LM358, uzyskuje sie przy wzmocnieniu 1000 około 4 V napięcia po obciążeniu wagi ciężarek 86 kilo (tyle ważę). Tak więc część analogową można w miarę prosto zrobić. "


    Teraz elektronika:
    No i tu właśnie zaczyna się problem, dlatego zwracam się do was o pomoc, bo kompletnie się na tym nie znam. Zakładając, że hamownie będzie wykonana wg wyżej opisanego projektu - jaką elektronikę mam zastosować, aby spełniała moje wymagania (zapis siły ciągu w czasie i późniejsze odczytywanie wykresów na komputerze).
    Na innym znów forum znalazłem takie rozwiązanie: procesor AVR, wyniki pomiarów po I2C do szeregowego EEPROMa.


    To co już wiem:

    Czujniki tensometryczne, były by wymontowane z wagi elektronicznej. Taka waga łazienkowa ma cztery nóżki, w każdej jest stalowy element sprężysty z tensometrami. Te tensometry są podpięte do malutkiej płytki, która ma 4 końcówki: zasilanie, masa i wyjście różnicowe.
    Mikrokontroler AVR w hamowni silników rakietowych - dalej...

    Wy1 i Wy2 są wyjściami mostka tensometrycznego (całościowego, złożonego sumarycznie z czterech elementów pomiarowych - czyli nóżek). Zasilanie oryginalnie jest na 3V, ale tensometry wytrzymują 9V. Opór mostka w linii zasilanie-masa to około 1,8 kilooma.

    Do tego trzeba dołożyć chyba jakiś wzmacniacz i wszystko to podpiąć, tak aby mikroprocesor zliczał i zapamiętywał wyniki.

    Dane techniczne hamowni:
    zakres pomiarowy do 100kg z rozdzielczością 60g przy częstotliwości 250 próbek na sekundę


    Moje pytanie:
    jakie części będą mi niezbędne do wykonania elektroniki hamowni, jak i co z czym połączyć?

    Proszę nie umieszczać linków do aukcji internetowych/plików tymczasowych itp. - Regulamin. Link skasowałem. [c_p]
  • lampy.pl
  • #2
    Mortan1
    Level 14  
    Dalej poszłem za tematem i doszedłem do wniosku, że zanim sam wykonałbym takie urządzenie minie jeszcze kupa czasu, jeszcze wiele godzin przed komputerem.

    Dlatego, chciałbym zlecić płatne wykonie tego projektu od strony elektronicznej dla zainteresowanej osoby. Oferty mozna zgłaszać na pw bądź w tym wątku. Mam nadzieję, że starczy komuś czasu, którego mi ostatnio coraz bardziej brakuje i zgodzi się wykonać ten projekt.

    A to co się już nauczyłem o programowaniu napewno nie zginie, będę się starał w miarę wolnego czasu wiedzę poszerzać i mam nadzieję, że w przyszłości przysłuży się do wykonania innych ciekawych projektów. A zapotrzebowania na nie w modelarstwie rakietowym nie brakuje :)

    Tak więc czekam na propozycje.

    P.S.
    Teraz też tak sobie pomyślałem, że najlepszym rozwiązaniem będzie zastosowanie karty pamięci w komunikacji między układem a komputerem. Było by to bardzo wygodne, ale inne rozwiązania również biorę jak najbardziej pod uwagę.


    Pozdrawiam
  • #3
    qrdel
    Level 28  
    Z obrazu płytki i opisu nie wszystko wynika.
    Zakładam że tensometry są mostkami i że są zmontowane na sprężystych elementach stalowych. Czułość takiego patentu zależy od sprężystości stalowego elementu. Trzeba uważać na sposób połączenia mechanicznego bo np. uszkodzenie lakieru którym tensometr byłby przyklejony do stali może zmienić czułość.
    Do dokładnych pomiarów potrzeba:
    źródło prądowe na wzm. operacjnym do zasilania przekątnej
    wzmacniacz pomiarowy napięcia z drugiej przekątnej na 3-4 wzm. operacyjnych (są gotowe u BurrBrowna, np. INAxxx).
    Kalibracja najprościej przez zamontowanie poziomej belki do hamowni i wieszanie odważników. (oczywiście Ramię x Siła) Dla sprawdzenia wpływu obciążenia i tarcia na osi pomiary przy zawieszaniu po obu stronach osi różnych kombinacji odważników.
    Dla przykładu w idealnym przypadku przy ramionach 1 metrowych w lewo i w prawo wyniki powinny być dla następujących kombinacji obciążeń Lewo/Prawo:
    0/0 0 Nm
    100g/100g 0Nm
    1kg/1kg 0Nm
    100g/0 981mNm
    1100g/1000g 981mNm
    itd itp
    A jak nie wyjdzie tak ładnie to trzeba zmontować jakiś wzór korygujący.
    Sposób mierzenia, rejestracji, przeliczania, kalibracji i prezentacji graficznej napięcia ze wzmacniacza trzeba wybrać samemu, ale przy dzisiejszych możliwościach jest to trywialne.
  • #4
    Mortan1
    Level 14  
    Quote:
    Zakładam że tensometry są mostkami i że są zmontowane na sprężystych elementach stalowych.

    Zgadza się.

    Ktoś mi kiedyś zaproponował pomiary z uśrenianiem. Czyli: wykonuje np. 4 razy więcej pomiarów i licze z nich średnia... dopiero to jest pojedynczy pomiar.

    Co o tym myslicie?

    Quote:
    Sposób mierzenia, rejestracji, przeliczania, kalibracji i prezentacji graficznej napięcia ze wzmacniacza trzeba wybrać samemu, ale przy dzisiejszych możliwościach jest to trywialne.

    Też tak uważam, dlatego wciąż szukam osoby, która była by chętna na wykonie projektu :)
  • #5
    qrdel
    Level 28  
    Liczenie sredniej przydaje się gdy masz do czynienia z szumami których inaczej nie możesz wyeliminować.
    Tak np. mierzono potencjały wywołane, uśredniano nawet parę setek kolejnych pomiarów. Ale tam były powtarzalne warunki i silna aktywność elektryczna mózgu i mięśni.
    W tym przypadku musiałbyś robić pomiary na rozklekotanej drezynie przy zjeździe z górki żeby mieć wibracje uzasadniające to uśrednianie.
    Zresztą uśredniać możesz już potem zarejestrowany sygnał. Ja raczej proponowałbym lepszy filtr dolnoprzepustowy.
    I zawsze możesz próbkować z większą częstotliwością.
  • lampy.pl
  • #6
    Mortan1
    Level 14  
    Każdy ma swoje rozwiązania.

    Jeżeli się na tym znasz i masz chwilkę, to może wykonałbyś ten układ :) Tak jak mówiłem, chodzi o samą elektronikę - tensometr, wyniki pomiarów przez wzmacniacz do mikroprocesora, natępnie te wyniki są zapisywane, a później można je zgrać na komputer i odtworzyć w formie wykresu.
    Aha, powiedz koniecznie jaka cena by cię interesowała :)

    Czekam na odpowiedź
    Pozdro
  • #7
    qrdel
    Level 28  
    Sorry, ale czasu to raczej nie mam. Przynajmniej ostatnio.
    Zresztą, gdybym to robił to raczej bym zatrudnił w maksymalnym stopniu laptopa (bo chyba będziecie hamować na świeżym powietrzu).
    Tylko część analogową i ew. przetwornik A/C dłubałbym na piechotę.
    No i trochę starań przy akwizycji danych, bo Windows potrafi spaskudzić najciekawszy pomiar.
  • #8
    Mortan1
    Level 14  
    Ciekaw jestem jak by wyglądał kod do tego.
    Na razie mam takie program:
    Code:

    Config Timer0 = Timer , Prescale = 64
    Enable Interrupts
    Enable Timer0            'ustawiam Timer0

    On Timer0 Skok           'co 4ms skocz do etykiety skok

    Do
    Loop
    End

    Skok:
    I2cstart                 'start
    I2cwbyte 145             'adres odbiorczy dla PCF8591
    I2crbyte Licz , Nack     'odzczytuje jeden bajt do zmiennej licz
    I2cstop                  ' koniec


    Jednak brakuje czegoś takiego jak: zrealizowanie zapisu zmiennej "licz" np co 2ms do kolejnych komórek pamięci oraz wyzerowania tej zmiennej.
    Jak to zrealizować?
  • #9
    rpal
    Level 27  
    Możliwe że to co napiszę, kolega uzna za głupotę ale pytanie jest następujące. Czy warto zawracać sobie tym głowę ? Moim zdaniem prostsze jest rowiązanie mechaniczne typu: ułozyskowane łoże silnika które podnosi poprzez bloczek z góry ustalony ciężar (wysokość zależna od ciągu silnika). To wydaje mi się jest łatwe do wyskalowania i obliczenia mocy). Tyle w kwestii hamowni.
  • #10
    qrdel
    Level 28  
    Tylko że od ciągu zależeć będzie przyśpieszenie a nie wysokość.
    A jeśli silnik działa dłużej to może z ramieniem i uchwytem zrobić parę obrotów wokół osi.
  • #11
    rpal
    Level 27  
    qrdel wrote:
    Tylko że od ciągu zależeć będzie przyśpieszenie a nie wysokość.
    A jeśli silnik działa dłużej to może z ramieniem i uchwytem zrobić parę obrotów wokół osi.

    Chyba nieprecyzyjnie się wyraziłem. Chodziło mi o to że stała masa o znanej wadze może być obciążeniem. W zależności od siły ciągu czyli w sumie od rozwijanej mocy obciążenie w postaci ciężaru zostanie podniesione na określoną wysokość. Jeśli przez pewien okres czasu moc ta będzie utrzymywać się na stałym poziomie to obydwie te siły będą się równoważyć i nic się nie przesunie za daleko :) ani nie poleci. Kwestia eksperymentalnego dobrania wartości "obciążenia". Nie sądzę abyś konstruował silniki do rakiet balistycznych i niebezpieczeństwo raczej ci kolego nie grozi. Aby się dokładniej rozpisać musiałbym sobie przypomnieć fizykę z którą zawsze miałem na bakier. Moim skromnym zdaniem tensometry mogą być zbyt kapryśne. Poza tym było coś takiego na lekcjach fizyki jak dynamometr który wprost mierzy siłę. W sumie to tylko sprężyna z wyskalowaną podziałką. Może to jest rozwiązanie ?
    Z tego co mi pozostało w pamięci moc to wykonana praca w jednostce czasu, praca to zaś siła x przesunięcie. Wszystkie niezbędne wartości wydaje się że da się zmierzyć powszechnie dostępnymi metodami. Myśląc w ten sposów (mam nadzieję że logiczny) chodzi Tobie tak naprawdę o pomiar wykonanej pracy (czyli ciągu silnika) a to wprost się przekłada na silę i jej przesunięcie. Jeśli zatem znasz siłę (znany ci ciężar obciążenia) to pomiar przesunięcia jest banalny. Tak mi się zdaje na chłopski rozum. Więc w takim razie po cholerę tensometr jeśli można to samo zmierzyć metodami "konwencjonalnymi" ?:)
  • #12
    qrdel
    Level 28  
    Jest dokładnie tak jak piszesz, nadal masz fizykę na bakier.

    Hamownia jak sama nazwa wskazuje służy do mierzenia siły ciągu (czasem mocy, wydajności, dynamiki) urządzenia (tu akurat silnika rakietowego) pozostającego w bezruchu.
    Mierzona jest siła, a nie praca.
    Dodam jeszcze że różnica energii (np. potencjalnych w polu ciążenia) to praca
    Praca to siła razy przesunięcie (wektorowo, liczą się kierunki).
    Propozycja wykorzystania stałego ciężarka do obciążenia ramienia prowadzi do różnych przyśpieszeń (i to obrotowych).
    Bo interesujące jest F(t) (zależność siły ciągu od czasu).
    Chodzi o to czy silnik równo pali, czy może da się zaprogramować pożądane zmiany ciągu w czasie (np. duży ciąg przy starcie).
    A z fizyki wiadomo że F=m•a czyli przy Twojej stałej masie dostajemy a(t)~F(t).
    Przy większym silniku dostajesz wiele obrotów łoża testowego wokół osi a obserwować i rejestrować masz przyśpieszenie w ruchu po okręgu.
    Tylko wchodzą opory ruchu - nie spełniające żadnych szkolnych założeń; a sznurek od ciężarka nawija się na oś.
    Jak dla mnie jest to urządzenie typu pułapka na ... no daruję sobie.
    Pomysł z dynamometrem lepszy, ale ciągle mocno wątpliwy.
    To o czym piszemy to właśnie dynamometr tylko w miarę precyzyjny, elektroniczny i z pewną możliwością rejestracji przebiegu w czasie.
    Z dynamometru szkolnego trudno by było odczytać wartość siły 200ms po starcie, (a potem 300 i 550).
    Poza tym on się znacząco wyciąga, co spowoduje konieczność przewidywania gdzie skieruje się strumień gazów wylotowych po skręcie.
    Z tensometrem można nawet przystawić jakąś rurę od piecyka do wyprowadzania gazów poza stanowisko pomiarowe, bo nic się nie rusza (no taka jest idea hamowni).

    Podsumowując - Wyrażenie było wystarczająco precyzyjne, zrozumiałem; tylko koncepcja bez sensu, bo oparta na całkowitej ignorancji. Może na przyszłość przemyśl problem, sprawdź wzory i dopiero się wypowiadaj.
    ---
    A tak wyobrażam sobie przykładowe rozwiązanie

    Mikrokontroler AVR w hamowni silników rakietowych - dalej...

    A niestety w AVRach orientuję się najmniej.
  • #13
    rpal
    Level 27  
    Nie będę się wymądrzał jak zaznaczyłem na wstępie jednak to że poddałem w wątpliwość stosowanie tensometru nawet w oparciu o mylne przesłanki, to chyba jeszcze powód do tytułowania mnie ignorantem? Powodzenia w konstruowaniu.

    Dodano po 15 [minuty]:

    Sorry ale się jednak wypowiem. Popatrzyłem na rysunek i widzę że to rodzaj wagi. Skoro na prawym ramieniu jest precyzyjnie regulowana równoważąca masa dla "rakiety" która znajduje się po stronie lewej. To kierunek gazów, tak jak jest to określone na rysunku "idzie" ku górze a więc ramię ma się odchylać w prawo ? Czy aby na pewno tak ma być ? Dobrze kombinuję ? Pytanie co się stanie z równowagą kiedy masa "rakiety" będzie spadała w miarę spalania paliwa? Bo chyba chodzi o paliwo stałe, takie chyba jest jedynie stosowane w modelarstwie o ile się dobrze orientuję.
    Poza tym znalazłem na wikipedi taki oto wzór na siłę ciągu silnika rakietowego: http://pl.wikipedia.org/wiki/Si%C5%82a_ci%C4%85gu
    Wydaje mi się że stoi to w kompletnej sprzeczności z z Twoim a tym bardziej moim sposobem na pomiar.
  • #14
    qrdel
    Level 28  
    Siły w Wikipedii podane są jak najbardziej prawidłowo. O ile się orientuję.
    W dziale "Siła ciągu" podany jest przytaczany tu już wzór, a w dziale "Siła ciągu silnika rakiety" podana jest zależność siły ciągu od parametrów spalania paliwa.
    Trochę łatwiej jest nam obserwować makroskopowe wielkości mierzalne na zewnątrz rakiety takie jak siła.
    Dużo trudniej jest w warunkach amatorskich ocenić prędkość gazów wylotowych (gorące, różny rozkład prędkości w strumieniu wylotowym), albo szybkość spalania paliwa (ciasno, gorąco i każda metoda pomiaru zakłóca proces spalania). Ale znając z pomiaru przebieg zmian ciągu F(t) można przy poczynieniu pewnych założeń (mniej lub bardziej słusznych) wnioskować o szybkości spalania bądź prędkości wylotowej gazów.
    Mając dodatkową wiedzę na temat tego jak zmiany ciśnienia wpływają na szybkość spalania, jaki jest wpływ dyszy przy zmiennym ciśnieniu i temperaturze na prędkość wylotową gazów (a tego akurat mogę się tylko domyślać) można we w miarę planowy sposób próbować zmieniać konstrukcję silnika, skład paliwa itp. aby uzyskać pożądane parametry ciągu.
    Zwykle bowiem zależy konstruktorowi na tym jak silnik napędza model a nie czy szybkość spalania paliwa mieści się w jakichś konkretnych granicach.

    Oczywiście konstrukcja jest rodzajem wagi z możliwością rejestracji wskazań w czasie. I rzeczywiście jednym z czynników wpływających na równowagę i wskazania z pomiaru jest zmieniająca się masa paliwa.
    Pokazany jest w takiej pozycji bo modelarstwo kojarzyło mi się raczej z rakietami odpalanymi pionowo w górę.
    Przy takim pomiarze mierzony jest łączny efekt składowej pionowej siły ciągu i malejącej masy paliwa.
    Nic nam nie przeszkadza aby całe ramię zamocować pionowo (a silnik wtedy poziomo) i mierzyć tylko siłę ciągu.
    Dodatkowo gdy potrafimy kupić/zrobić serię silników o powtarzalnych parametrach to z porównania takich dwóch pomiarów (raczej dwóch serii) można próbować wnioskować o szybkości spalania paliwa.
    A wtedy z omówionych wzorów można też oceniać średnią prędkość gazów wylotowych.
    Poziome ramię dawało prostszy schemat pokazania jak przeprowadzać kalibrację odważnikami.
    A do tego myślałem też o ewentualnych silnikach na paliwo ciekłe którym położenie "na boku" mogłoby zakłócić warunki pracy. Ale faktycznie nie wiem jak często są one w warunkach amatorskich robione. Myślę że w tych amerykańskich konkursach o przekroczenie konkretnego pułapu są całkiem na miejscu.
  • #15
    rpal
    Level 27  
    W takim razie tensometr moim zdaniem to przerost formy nad treścią. Co np. z drganiami ? Czy tensometr na osi wagi wskaże cokolwiek ? Jak dobrać czułość takiego czujnika ? Na mój gust można inaczej, bo rozumiem że chodzi tak naprawdę o pomiar kąta o który odchyla się ramię ? Jeżeli tak to o ile dobrze pamiętam w gramofonach firmy Fonica( głęboka komuna więc można tego nie pamiętać) był czujnik który był zbudowany następująco. Przesłona wykonana z folii czy też kliszy fotograficznej na której był naniesiony tzw. klin czyli płynnie zwiększający się stopień czerni, od 0 do 100 % nasycenia. Klin taki można zrobić np Corell Draw i nadrukować na przeźroczystej folii (banalna sprawa).
    Folia ta przesłaniała fotorezystor który był oświetlany żarówką. Aby zapewnić stałość oświetlenia można zastosować diodę LED ze stabilizowanym napięciem zasilania. Na mój gust kwestię dokładności można rozwiązać za pomocą odpowiedniej wielkości takiej przysłony i długości ramienia na którym by była zamocowana (kształt oczywiście jako wycinek koła). Natomiast drgania można zlikwidować choćby poprzez swoisty "amortyzator cierny". Przekształcenie oporności na wartość cyfrową to banalna sprawa, tym bardziej że może się ona zmieniać w dość szerokim zakresie a im szerszy zakres tym dokładniejszy pomiar. Masz kąt, znasz obciążenie masą myślę że resztę da się już wyliczyć ?
  • #16
    ilmenauer
    Level 14  
    Żeby myśleć poważnie o tym projekcie brakuje założeń funkcjonalnych. Pytania pomocnicze:
    jaka jest maksymalna mierzalna siła?
    z jaką rozdzielczością chcemy prowadzić pomiar?
    jaki jest maksymalny czas rejestracji pojedynczego eksperymentu?
    jaka ma być częstotliwość próbkowania mierzonej wielkości?
    Prawie na pewno podczas pracy nad projektem powstaną następne pytania ale bez założeń wstępnych ciężko w ogóle zacząć myśleć o projekcie.
  • #17
    rpal
    Level 27  
    ilmenauer wrote:
    Żeby myśleć poważnie o tym projekcie brakuje założeń funkcjonalnych. Pytania pomocnicze:
    jaka jest maksymalna mierzalna siła?
    z jaką rozdzielczością chcemy prowadzić pomiar?
    jaki jest maksymalny czas rejestracji pojedynczego eksperymentu?
    jaka ma być częstotliwość próbkowania mierzonej wielkości?
    Prawie na pewno podczas pracy nad projektem powstaną następne pytania ale bez założeń wstępnych ciężko w ogóle zacząć myśleć o projekcie.

    W pełni się do tych postulatów przyłączam. Ostatnie pytanie myślę że ogranicza głownie elektronika, czas z kolei pewnie zasób paliwa :)
  • #18
    Mortan1
    Level 14  
    Quote:

    jaka jest maksymalna mierzalna siła?
    z jaką rozdzielczością chcemy prowadzić pomiar?
    jaki jest maksymalny czas rejestracji pojedynczego eksperymentu?
    jaka ma być częstotliwość próbkowania mierzonej wielkości?


    W pierwszym poście zamieściłem te informacje.

    Quote:

    zakres pomiarowy do 100kg z rozdzielczością 60g przy częstotliwości 250 próbek na sekundę


    Czas pracy silnika zwykle nie przekracza 2 sek, ale po włączeniu urządzenia musi być jeszcze czas na oddalenie się i odpalenie, czyli czas pomiaru musi wynosić miniumum 30 sek. Przy zapisie na kartę SD nie ma z tym raczej problemu.
  • #19
    rpal
    Level 27  
    Na mój gust to wymagania są nazbyt wygórowane. Zwłaszcza zakres pomiarowy z dokładnością do 60g, Dokładność 1 kg góra 0,5kg myslę że jest realna. Tutaj widzę że kolega chce połączyć dokładność wagi labolatoryjnej z zakresem pomiarowym najazdowej do ważenia węgla.
    A co do prędkości to podejżewam że inercja układu mechanicznego będzie tak wielka że 250 pomiarów na sekundę jest zawyżona.NIe można po prostu określić wartości szczytowej ?
  • #20
    ilmenauer
    Level 14  
    Mortan1 wrote:

    W pierwszym poście zamieściłem te informacje.

    Przepraszam, nieuważnie czytałem.

    Quote:

    zakres pomiarowy do 100kg z rozdzielczością 60g przy częstotliwości 250 próbek na sekundę

    Rozdzielczość pomiaru przekracza 14 bitów, czyli potrzebny DAC 16bitowy, stabilne źródło napięcia odniesienia potrzebne.

    Quote:

    Czas pracy silnika zwykle nie przekracza 2 sek, ale po włączeniu urządzenia musi być jeszcze czas na oddalenie się i odpalenie, czyli czas pomiaru musi wynosić miniumum 30 sek. Przy zapisie na kartę SD nie ma z tym raczej problemu.

    A czy nie ma możliwości żeby dane transmitować od razu do PC? Kabel kilkunastu metrowy i RS485 to rozwiązanie bez porównania prostsze niż programowanie zapisu do karty SD.
    Zresztą te 15kB danych procesorek mógłby zapisywać do pamięci SRAM a po podłączeniu urządzenia do PC przez RS232 oddawał by je (o ile po drodze nie zabraknie mu zasilania).

    Czy przewidujesz jakieś zmiany konfiguracji urządzenia podczas użytkowania, interfejs użytkownika (choćby najprostszy - diody LED)?
  • #21
    rpal
    Level 27  
    Quote:

    zakres pomiarowy do 100kg z rozdzielczością 60g przy częstotliwości 250 próbek na sekundę
    Rozdzielczość pomiaru przekracza 14 bitów, czyli potrzebny DAC 16bitowy, stabilne źródło napięcia odniesienia potrzebne.

    Kolego przesadziłeś z tą rozdzielczością przetwornika
    Przy zakresie 0-100 kg i rozdzielczości 60g liczba próbek wynosi 1667. Zatem potrzebny jest przetwornik 12bitowy np: ADS7816. Przy jego rozdzielczości może wykonać 4095 próbek z częstotliwością próbkowania 200kHz. I co najważniejsze chodzi po SPI czyli bardzo prosty protokół odczytu. Przez, jak sądzę nieuwagę napisałeś że potrzebny jest DAC. Potrzebny jest ADC czyli przetwornik analogowo-cyfrowy. Zapisać to można w pamięci np. w 25LC1024 także chodzi po SPI, ma aż 128kB pojemności więc zapisze się w tej pamięci naprawdę dużo. Dokonując pomiaru np. 200 razy na sekundę (choć wątpię czy potrzebna jest aż taka szybkość) jest w stanie pomieścić 327 sekund pomiaru dla słowa 16 bitowego. Więc nie potrzeba żadnej innej pamięci np. SD. Potem można to sobie posłać właśnie po RS232 do komputera. I co najważniejsze obsłuży to już byle jaki procesor Atmela, chociaż najlepsze są te które mają sprzętowy SPI.
    Do przetważania w ADC oczywiście potrzebny jest sygnał analogowy ale skąd ma pochodzić i w jakiej postaci to juz inna para kaloszy. Ważne aby jego poziom napięcia nie przekraczał napięcia odniesienia przetwornika ADC. Najprościej uzyć napięcia odniesienia 2,5 albo 4,09 V np. AD780ANZ (2,5V) lub ADR292GRZ(4,096V) w zależności od tego co da z siebie czyjnik.
  • #22
    Mortan1
    Level 14  
    Quote:
    Na mój gust to wymagania są nazbyt wygórowane.

    Quote:
    Kolego przesadziłeś z tą rozdzielczością przetwornika


    Urządzenie musi być uniwersalna. Chodzi o to, aby służyło zarówno do testów małych silników, jak i do dużych. Im większa dokładnośc, tym lepiej. Jest to absolutne minimum.

    Najlepszym rozwiązaniem było by zastosowanie oversamplingu, np 1000 próbek na sekundę, przy czym 4 kolejne próbki będą uśredniane do jednej, co wypadkowo da 250sps. Ponieważ, 250sps to stosunkowo niewielka wartość próbkowania dla systemu w którym występują dragnia o dość dużych amplitudach (w stosunku do mierzonego sygnału) i różnych częstotliwościach. W najgorszym scenariuszu częstotliwość próbkowania może się nałożyć z drganiami i wtedy z pomiaru nici.


    Quote:
    A czy nie ma możliwości żeby dane transmitować od razu do PC? Kabel kilkunastu metrowy i RS485 to rozwiązanie bez porównania prostsze niż programowanie zapisu do karty SD.


    Niestety odpada, ponieważ wymagało by to zakupu laptopa z portem RS oraz dobrą baterią.

    EDIT: Z ciekawości rzuciłem oko na ceny takich laptopów na Allegro... i aż się zdziwiłem! Laptop dla moich potrzeb można kupić za około 100zł.
    Czyli rozwiązanie jak najbardziej w porządku, tylko czy opłaca się w to bawić, czy nie lepiej zastosować kart SD? Jeżeli jednak jest to nadwyraz proste rozwiązanie, prosiłbym o jakieś szczegóły.

    Quote:
    Zresztą te 15kB danych procesorek mógłby zapisywać do pamięci SRAM a po podłączeniu urządzenia do PC przez RS232 oddawał by je (o ile po drodze nie zabraknie mu zasilania).


    Rozwiązanie to również ma swoje wady. Za każdym razem trzeba by było wypinać układ z urządzenia (ważącego ok 10kg) i zanosić do domu. Dadatkowo trzeba by było używać baterii jako zasilania, chyba że zrobić jakiś przełącznik - z prądu zwykłego na prąd z baterii?
    Rozwiązanie godne uwagi pod warunkiem, że znacznie uprościło by konstrukcję.


    Quote:
    Czy przewidujesz jakieś zmiany konfiguracji urządzenia podczas użytkowania, interfejs użytkownika (choćby najprostszy - diody LED)?


    - W urządzeniu powinien znaleźć się jeszcze przycisk zerujący, czyli np po zamocowaniu silnika załóżmy o masie 200g, dało się wyzerować układ tak aby policzył on tylko samą pracę bez uwzględniania masy silnika.
    - Przycisk start/stop

    Chyba, że te dwa przyciski połączyć by w jeden. W chwili naciśnięcia start procesor odliczyłby 10s (sygnalizyjąc odlicznie, np. dźwiękowo) następnie wyzerował by się i dopiero zaczą pomiar - tak jak to jest teraz w większości dokładnych wag.


    Quote:
    Zapisać to można w pamięci np. w 25LC1024 także chodzi po SPI, ma aż 128kB pojemności więc zapisze się w tej pamięci naprawdę dużo. Dokonując pomiaru np. 200 razy na sekundę (choć wątpię czy potrzebna jest aż taka szybkość) jest w stanie pomieścić 327 sekund pomiaru dla słowa 16 bitowego. Więc nie potrzeba żadnej innej pamięci np. SD.


    Też jest to jakieś wyjście. Wszystko zależy o ile uprościał by się konstrukcja.
  • #23
    rpal
    Level 27  
    Drogi kolego, stosowanie pamięci szeregowych ma same zalety, niska cena, można wyciągnąć ją z np. z podstawi w układzie i zczytać jeśli transmisja po RS232 nie wchodzi w rachubę za pomocą programatora. Koszty żadne bo programator stoi jakieś 40-50 PLN. Natomiast wczoraj zastanowiła mnie sama konstrukcja mechaniczna tej "wagi" a chodzi mianowicie o to że chcesz mieć zakres pomiarowy od 0-100 kg. A to moim zdaniem bardzo duża rozpiętość. Dla przykładu waga uchylna nastawiona np. na 50 kg będzie bardzo długo "stała w miejscu" zanim jej ramię się zacznie podnosić podczas równoważenia przeciwciężaru. Następnie kiedy to już nastąpi nawet niewielka różnica masy wytrąci ją z równowagi i jej ramie po prostu się oprze czyli wypadnie ze swoje zakresu pomiarowego. Wprawdzie przewidziałeś jego zmianę przez przesówanie obciążenia na ramieniu, nawet z precyzyjnym doregulowaniem ale aby zmieścić się we właściwym dobraniu przeciwciężaru zmarnujesz masę silników. Tym bardziej że masz na to aż 2 sekundy kiedy to silnik będzie wytwarzał ciąg. Brałeś to pod uwagę. Osobiście nie przypominam sobie żadnego przyżądu pomiarowego który miałby przy zadanym zakresie pomiarowym podziałkę 1/1666,66 (60g/100kg)tak jak jest to u Ciebie. Bo przecież pomiar z dokładnością do 60g jest właśnie tą podziałką i jest to najmniejsza wartość z jaką można dokonać precyzyjnego pomiaru. Wszystkie znane mi przyrządy pomiarowe do pomiaru np. wagi albo długości także i siły mają albo małą podziałkę ale i mały zakres (np. mikrometr lub waga labolatoryjna) albo duży zakres i dużą podziałkę (np. waga uchylna do ważenia kartofli) Na mój gust wybrałeś sobie zbyt ambitne wyzwanie które nie jest tak proste do rozwiązania. Nie jest to przejaw krytyki Twojej osoby ale moje osobiste uwagi. Tak więc myślę że najpierw zbuduj część mechaniczną sprawdzając jej działanie na jakimś silniku bądź też symulując silnik a elektronikę sobie zostaw na potem bo nie wykluczone że zaczynasz właśnie od końca rozważając co i gdzie sobie zapisać a potem czym odtworzyć. Nawet ta waga tensometryczna którą sobie upodobałeś (łazienkowa albo stosowana na pocztach) ma dokładność do 100g a czas ustabilizowania pomiaru do jakieś 0,25-0,5 sekundy. Ile w tym czasie spali się Twojego silnika ? Piszesz że chcesz próbkować 1000 razy na sekundę, co zatem po tak szybkim próbkowaniu kiedy pomiar jest niedokładny. Tym bardziej że to nie jest statyczna siła ale zmienna w czasie w dodatku bardzo krótkim. Na Twoim miejscu skupiłbym się na pomiarze pośrednim np. prędkości gazów wylotowych i przeliczył to na masę paliwa tak jak to jest we wzorze na ciąg bo na mój gust bezpośredni pomiar ciąg przy tych założeniach nie jest możliwy. Reasumując po długich przemyśleniach doszedłem do wniosku że mówiąc prostym językiem chcesz zmierzyć średnicę jądra atomu za pomocą sówmiarki. Tyle przemyśleń. NIe musisz się z tym zgodzić ale przynajmniej się zastanów. PZDR
  • #24
    Samuraj
    Level 35  
    Przetwornik tensometryczny odpada ze względu na czas reakcji. Sygnał o masie znajdującej się na przetworniku można odczytać po ok 0,5s - 1s. Wcześniejsze wyniki są obarczone dość dużym błędem. Najprawdopodobniej dzieje się tak iż reakcja tensometru uzależniona jest od elementu na który jest on naklejony. Tak więc nie da się uzyskać 250 pomiarów na sekundę.
    Innym problemem jest sama jakość przetwornika zastosowanego w wagach łazienkowych.
    W najczęściej występujących wagach dokładność wynosi +/- 100g przy obciążeniu w połowie zakresu.
    Następnym problemem jest to iż do Twoich potrzeb wymagany jest przetwornik o dużej rozpiętości zakresu i o zmiennej dokładności. Ciężko będzie sprostać takim wymaganą przetwornikowi z wagi łazienkowej za 50 zł
  • #25
    Mortan1
    Level 14  
    Przy przetworniku 16bit i 100kg zakresie, rozdzielczość może wynosić ~0,67g

    Muszę przyznać wam racje. Wcześniej nie pomyślałem nad rozwiązaniem mechanicznym. Jednak wychodzę z założenia, że każdy problem da się rozwiązać, wystarczy trochę pomyśleć. Nie wiem czy jest to wykonalne, ale zastanawiałem się na zastosowaniem wzmacniacza do tensometrów z regulacją, tak aby przed pomiarem mozna było ustawić zakres jaki się chce - czy to dla mniejszych silników, czy dla większych.

    Ostatnio też natknąłem się na takie urządzenie:
    http://sklep.avt.pl/p/pl/47762/czterokanalowy+rejestrator+analogowy.html

    Prawie idealne do mojego zastosowania, gdyby nie to 100 próbek/s i wymaganie współpracy z komputerem, jednak to ostatnie, to już mniejszy problem.


    P.S.
    Hamownia od strony mechanicznej jest bardzo prostym rowiązaniem. Oto szybki schamat narysowany w paincie:
    Mikrokontroler AVR w hamowni silników rakietowych - dalej...

    Na tensometry będzie naciskać równomiernie gruba metalowa płytka, na której zamocowany będzie koszyk i chwytak na silnik. Cała elektronika będzie pod spodem.
  • #26
    Mortan1
    Level 14  
    Zmiana koncepcji :scatter:
    Problem mnie trochę przerósł, jak dla początkującego programisty-elektronika, wykonanie takiego urządzenia jest dość skomplikowaną sprawą, najtrudniejszy byłby chyba zapis próbek na kartę pamięci...
    Postanowiłem więc znacznie uprościć projekt, stosując kupiony na Allegro za 100-150zł laptop. Praca mikroprocesora ograniczyła by się wtedy jedynie do wysyłania do komputera wyników pomiaru przez port rs232.

    Co o tym myślicie? Jakich elementów elektronicznych będę potrzebował?
    Wiem już, że muszę mieć:
    - wzmacniacz lm358
    - Przetwornik 16 bit
    - mikrokontroler - najlepiej AVR,
    - jakąś płytkę, żeby to wszystko połączyć;


    No i własnie, jak się do tego zabrać? Jak będzie wyglądał program obsługujący mikrokontroler? Jakie minimalne wymagania sprzętowe musi mieć laptop?

    Proszę o odpowiedź
    Pozdrawiam

    P.S.
  • #27
    rpal
    Level 27  
    Kup kolego ten układ który wymieniłeś wcześniej. Rejestrator prebiegów moim zdaniem wygląda przyzwoicie i daje dośc dużą dokładność która moim zdaniem w zupełności Tobie wystarczy. Własna konstrukcja , może i lepsza ma to do siebie że wymaga tzw. uruchomienia i zmianę początkowych założeń. Wydaje mi się że tak będzie po prostu taniej i prościej. Proponuję zająć się lepiej częścią mechaniczną. Jeśli zajdzie potrzeba dopasowania sygnału analogowego to zawsze da się to prosto zrobić ale samą część cyfrową już masz załatwioną. Popatrz, musisz zrobić obwód drukowany, jeśli tego nie robiłeś wcześniej zastanów się ile zmarnujesz laminatu ? Środka trawiącego ? Ile popełnisz błędów w fazie projektu ? Ile przy okazji padnie Tobie elementów przy uruchamianiu ? Co wiesz o programowaniu mikrokontrolera ? Czym zaprogramujesz ? Programator trzeba kupić. Jak dodasz te składniki do siebie wyjdzie że przerastają koszt gotowego rejestratora. Tak jest prościej. No chyba że chcesz być "Adamem Słodowym" (akurat to rozumiem bo satysfakcja to rzecz której się nie da kupić). Tylko czy o to ci chodzi aby walczyć z każdym problemem czy zrobić sobie hamownię. Jak na to pytanie sobie odpowiesz podejmiesz właściwą decyzję. Moim skromnym zdaniem to właśnie część mechaniczna jest zasadniczym problemem a nie kilka kości i program je sterujący. W dalszym ciągu uważam że pomysł na mechanike nie wypali bo będzie obraczony olbrzymimi błędami wynikającymi z inercji układu mechanicznego oraz niedokładności tensometrów. Skupiłbym się nie pomiarze prędkości wylotowej gazów spalinowych. Dla przykładu proponuję zrobić taki eksperyment. Weź wagę łazienkową albo sklepową (elektroniczną oczywiście) i w czasie w którym Twój silnik wytwarza ciąg wywołuj na nią np. palcem nacisk. Rozumiem że trwac to będzie ok. 2 sekund bo tyle ma pracować silnik. Potem popatrz co się Tobie udało odczytać ze wskazań wagi ? Myślę że więcej nie muszę już pisać na ten temat.PZDR
  • #28
    Mortan1
    Level 14  
    Quote:
    Kup kolego ten układ który wymieniłeś wcześniej. Rejestrator prebiegów moim zdaniem wygląda przyzwoicie i daje dośc dużą dokładność która moim zdaniem w zupełności Tobie wystarczy.

    No właśnie o to się rozchodzi, o czym pisałem już kilka razy, że ten rejestrator nie wystarczy. Potrzebuje próbkowania z dokładnością do 250 próbek/s.


    Quote:
    Popatrz, musisz zrobić obwód drukowany, jeśli tego nie robiłeś wcześniej zastanów się ile zmarnujesz laminatu ? Środka trawiącego ? Ile popełnisz błędów w fazie projektu ? Ile przy okazji padnie Tobie elementów przy uruchamianiu ? Co wiesz o programowaniu mikrokontrolera ? Czym zaprogramujesz ? Programator trzeba kupić. Jak dodasz te składniki do siebie wyjdzie że przerastają koszt gotowego rejestratora. Tak jest prościej.

    Zgadza się to wszystko. Koszt może przerosnąć gotowy układ, ale wykonanie własnego, oprócz tego, że będzie dokładniejszy, zgodny z moimi oczekiwaniami, to da mi dużo wiedzy i doświadczenia z zakresu elektroniki.


    Quote:
    W dalszym ciągu uważam że pomysł na mechanike nie wypali bo będzie obraczony olbrzymimi błędami wynikającymi z inercji układu mechanicznego oraz niedokładności tensometrów.

    Czas reakcji powinien być mały. tensometry są dość szybkie, gorzej z tym kształtownikiem. Ale zobaczy się...


    Quote:
    Moim skromnym zdaniem to właśnie część mechaniczna jest zasadniczym problemem a nie kilka kości i program je sterujący.

    A dla mnie właśnie te kilka kości i program nimi sterujący jest najtrudniejszą częścią i najbardziej ciekawą z całego urządzenia.


    Z wykonaniem płytki, transmisją danych na PC, zapisem ich na komputerze, myślę, że bym sobie poradził. Gorzej jest z zaprojektowaniem takiej płytki i napisaniem programu do mikrokontrolera.
    Dzisiaj próbowałem coś zrobić w programie EAGLE, jednak z marnym skutkiem.

    Zakładając, że część mechaniczna będzie ok. Jak wykonać część elektroniczną? Nikt nie umie mi pomóc?
  • #29
    qrdel
    Level 28  
    W pokazanym projekcie jest jeden problem.
    Wygląda to jak ten gość co to straszył kury wiezione ciężarówką, żeby machały skrzydłami, żeby samochód był lżejszy.

    Jeżeli struga gazów wylotowych będzie trafiać w płytę to nacisk rozpędzonych gazów będzie się odejmował od ciągu silnika.

    Minimalna modyfikacja to dźwignia (co mnie się tak dźwignie trzymają) pozioma (zawias w środku), jeden koniec oparty o klocek stojący na wadze a na drugim końcu silnik skierowany dyszą w dół. Ale wylot dyszy celuje w podłoże, a nie w wagę. Jeszcze na środku postawiłbym płytę zasłaniającą elektronikę i wagę przed bocznymi podmuchami gazów wylotowych (mocno korozyjne, temperatura zmienia parametry).

    ---

    Co do przetwornika to polecałbym coś takiego jak MAX197.
    Prawie sam jeden podłącza się świetnie do portu LPT.
    Możliwości szybkościowe wielokrotnie lepsze od wymagań.
    Różne zakresy napięć wejściowych.
    Jedno napięcie zasilania 5V (można pożyczyć z komputera).
    Oczywiście przy braku LPT trzeba użyć innego, są aplikacje Maxima pod RS232.
    No i być może potrzebne będzie 16 bitów, ale pewnie i taki da się znaleźć.
  • #30
    rpal
    Level 27  
    qrdel wrote:
    W pokazanym projekcie jest jeden problem.
    Wygląda to jak ten gość co to straszył kury wiezione ciężarówką, żeby machały skrzydłami, żeby samochód był lżejszy.

    Jeżeli struga gazów wylotowych będzie trafiać w płytę to nacisk rozpędzonych gazów będzie się odejmował od ciągu silnika.

    Minimalna modyfikacja to dźwignia (co mnie się tak dźwignie trzymają) pozioma (zawias w środku), jeden koniec oparty o klocek stojący na wadze a na drugim końcu silnik skierowany dyszą w dół. Ale wylot dyszy celuje w podłoże, a nie w wagę. Jeszcze na środku postawiłbym płytę zasłaniającą elektronikę i wagę przed bocznymi podmuchami gazów wylotowych (mocno korozyjne, temperatura zmienia parametry).

    A ja jednak mierzyłbym wykonaną pracę a potem z wyliczeń przechodził na moc. Np: na jaką odległość zostanie przesunięty ciężar o znanej masie w zadanym czasie pracy. Wydaje mi się że wszelkiego typu wagi zawiodą.