Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Osprzęt kablowy
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Tensometryczna hamownia do silników rakietowych

jaskiniowiec 07 Lut 2009 14:38 20124 33
  • Tensometryczna hamownia do silników rakietowych
    Cóż, skoro można się tu pochwalić własna konstrukcją, zrobię to i ja. W gronie modelarzy rakietowych jedną z najważniejszych rzeczy jest znajomość parametrów silników. Temu służy ta hamownia. Wykorzystałem gotowe kształtki metalowe z tensometrami od wagi łazienkowej. Jako część elektroniczna posłużył wzmacniacz pomiarowy na AD620 oraz przetwornik A/D TLC 1549. To tak ogólnie. Schemat układu:
    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    Tensometryczna hamownia do silników rakietowych
    Całość została zaekranowana laminatem, panel z tensometrami podpięty na przewodach i wygląda to tak:
    Tensometryczna hamownia do silników rakietowych
    Jako oprogramowanie wykorzystałem program ze strony Richarda Nakki część cyfrowa hamowni jest też kopią tam prezentowanego rozwiązania. Urządzenie działa, zapisując zmiany siły nacisku do formatu txt, z czego poprzez eksport do Exela można wyciągnąć ładny wykres. Niestety występuje pewien zakres zakłóceń, który udało mi się opanować tylko częściowo.

    Dodałem zdjęcie na początek.
    Proszę o tym pamiętać następnym razem.
    /Faces/

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    jaskiniowiec
    Poziom 10  
    Offline 
    jaskiniowiec napisał 21 postów o ocenie 2, pomógł 0 razy. Mieszka w mieście Kraków. Jest z nami od 2006 roku.
  • Osprzęt kablowy
  • #2
    shadow0013
    Poziom 34  
    Nie znam się na rakietach i hamowaniach, urządzenie wizualnie jest ładnie zrobione, mógłbyś pokazać jakiś filmik ilustrujący działanie. Napisz gdzie dostałeś TLC1549.
  • #3
    msichal
    Poziom 21  
    Konstrukcja wygląda na ładną i przemyślaną, nie jestem tylko pewien co do zasady działania. Te tensometry to po prostu czujniki nacisku które owy mierzą tak? po prostu stawiasz na tym rakietę do góry nogami odpowiednio zabezpieczoną ?
  • Osprzęt kablowy
  • #4
    __Maciek__
    Poziom 20  
    No niestety zakłócenia to pewnie wina " tensometrów " z wagi łazienkowej. ( wg. mnie są one podłej jakości.)
    Zgodnie ze stroną, którą podałeś zakładam że interesujący Cię zakres to ok 500 N max.
    Zatem stosunek nośności do sygnału użytecznego jest niespecjalny ... powiedzmy ok 1/3 zakładając , że waga przeżywa wejście osoby o masie ok 150 Kg.
    Kolejnym potencjalnym źródłem zakłóceń, może być źle wykonana ( zaprojektowana ) płytka, i wiele innych rzeczy ... może wrzuć wykres z opisem, i kilka zdjęć PCB. Może to pomóc w identyfikacji problemu.

    Jeszcze jedno, mam nadzieje że przewód łączący tensometr z elektroniką to min. 4x0.25 w porządnym ekranie.

    Z drugiej strony ciekaw jestem z jaką częstotliwością odczytujesz dane z urządzenia.


    Ups... poprawka fakt nośność wg twojego zdjęcia ... to 1600N ( tk myślę więc ok. )
    Ale 6,5V na zasilanie tensometru to trochę mało ...mogło by być więcej.
    Zazwyczaj czułość tensometru to 1 do 2 mV/V tak więc ze wzrostem zasilania większy sygnał na wyjściu, mniej zakłóceń. W wagach elektronicznych spotkałem się nawet z zasilaniem tensometru napięciem 20V.
  • #5
    jaskiniowiec
    Poziom 10  
    shadow0013 napisał:
    mógłbyś pokazać jakiś filmik ilustrujący działanie. Napisz gdzie dostałeś TLC1549.

    Filmik jak dobrze pójdzie, będzie jutro. TLC udało mi się znaleźć u jednego Allegrowicza, aczkolwiek nie miał ich wystawionych do sprzedaży. Ogólnie ciężko było z tym scalakiem. Chciałem go kupić, bo na technice cyfrowej za bardzo się nie znam, a to akurat rozwiązanie było proste i opisane na podanej stronie. Moim dziełem jest część analogowa.
    msichal napisał:
    Te tensometry to po prostu czujniki nacisku które owy mierzą tak? po prostu stawiasz na tym rakietę do góry nogami odpowiednio zabezpieczoną ?

    Tak, przedstawiam ogólnie część elektroniczną hamowni. Do tego musi iść jeszcze część mechaniczna, czyli coś co przytrzyma silnik w pozycji pionowej, dyszą do góry. Chodzi o uzyskanie krzywej siły ciągu w czasie.
    __Maciek__ napisał:
    ........................

    Zgodzę się, podejrzewam że to jakieś tensometry na półprzewodnikach albo nie wiadomo co. Sam czujnik jest malutki zalany jakąś żywicą. Podejrzewam, ze ekranowaniem zdjąłem większość przydźwięku, a zostały szumy. W sumie ciekawe, może podepną gdzieś wzmacniacz i usłyszę co to tak przeszkadza: szum czy przydźwięki.Co do zasilania tensometrów, to oryginalnie w wadze były zasilane z baterii 3V, stąd też nie chciałem skakać z napięciem za wysoko, aby nie rozgrzać tensometrów inie zmienić ich parametrów. Sam sygnał z tensometrów słabiutki, na zakresie do 200N wzmocnienie AD620 wynosi 2320. Że AD daje radę, to cud. Płytkę zaprojektowałem jak umiałem, z rozdzieleniem mas. Próbkowanie może być nawet do 1000 na sekundę, bo tyle pozwala oprogramowanie. Na gnieździe RS232 działa to naprawdę precyzyjnie (pomimo zakłóceń), ale niestety jak zastosuję przejściówkę RS232/USB, to uzyskuję tylko 15 pomiarów na sekundę. Stanowczo za mało. Niektóre silniki działają poniżej sekundy.
    Problem z zakłóceniami podawałem wcześniej w tym temacie
  • #6
    MADevil
    Poziom 18  
    A wywzorcowałeś to jakoś (jak?) nie napisałeś nic.
    Tensometry pracują w mostku jak widzę - były tak połączone już w wadze czy sam łączyłeś?
    Jak są ułożone(które na co reagują, bo chyba nie wszystkie na to samo)?

    BTW: sygnał można też zwiększyć robiąc belkę (dźwignię), tylko trzeba uważać, żeby nie przeciągnąć tensometrów.
  • #7
    bojp
    Poziom 13  
    A nie lepiej zamocować rakietę poziomo? Jak masz zamocowaną rakietę pionowo, to podczas testu zmienia się jej masa (spalanie paliwa) a to z kolei wpływa na uzyskane wyniki ciągu. Mocując ją poziomo wyeliminował byś to "zakłócenie".
  • #8
    Moulder
    Poziom 23  
    To nie jest hamownia tylko siłomierz.
  • #9
    jaskiniowiec
    Poziom 10  
    MADevil napisał:
    A wywzorcowałeś to jakoś (jak?) nie napisałeś nic.
    Tensometry pracują w mostku jak widzę - były tak połączone już w wadze czy sam łączyłeś?
    Jak są ułożone(które na co reagują, bo chyba nie wszystkie na to samo)?

    Wzorcowana była całość, tzn regulując wzmocnienie uzyskałem właściwy zakres. Tensometry są połączone fabrycznie i działają razem, wszystkie 4 nóżki wagi.
    bojp napisał:
    A nie lepiej zamocować rakietę poziomo? Jak masz zamocowaną rakietę pionowo, to podczas testu zmienia się jej masa (spalanie paliwa) a to z kolei wpływa na uzyskane wyniki ciągu. Mocując ją poziomo wyeliminował byś to "zakłócenie".

    Masz rację, jednak w tym położeniu siła ciągu "dobija " hamownię do gruntu, co ją stabilizuje. Ryzyko złego mocowania hamowni przy odpaleniu poziomym jest za duże. Nikt nie chciałby widzieć hamowni przelatującej zaraz za oknem. Bezpieczeństwo najważniejsze.

    Kontynuując temat, przedstawiam sposób wykorzystania tensometrów z wagi.
    Tensometryczna hamownia do silników rakietowych Tensometryczna hamownia do silników rakietowych Tensometryczna hamownia do silników rakietowych Tensometryczna hamownia do silników rakietowych
    Jak widać w wadze znajduje się gotowy, wygodny do użycia zestaw czujników tensometrycznych. Wykorzystałem to do zrobienia panelu czujników. Jako obudowa posłużyła zatyczka PCV do rur kanalizacyjnych. Wyciąłem kółko z panela podłogowego i zrobiłem w nim szczelinę, na to nałożyłem kółko z laminatu z wyciętymi miejscami na kształtki z tensometrami. Potem nałożyłem tensometry i...przylutowałem je do laminatu oraz przykręciłem śrubami.
    Tensometryczna hamownia do silników rakietowych Tensometryczna hamownia do silników rakietowych Tensometryczna hamownia do silników rakietowych
    Potem zaekranowałem to folią al przyklejoną do wieczka, nałożyłem nóżki oryginalne z wagi, dokleiłem śruby mocujące
    Tensometryczna hamownia do silników rakietowych Tensometryczna hamownia do silników rakietowych Tensometryczna hamownia do silników rakietowych
    Powstał z tego bardzo wygodny w użyciu, solidny dość czujnik nacisku.
  • #10
    MADevil
    Poziom 18  
    Jeśli mówisz, że z mostkiemmusi być wszystko ok, to ja bym te szumy zwalił na długość i jakość kabla.
  • #11
    bojp
    Poziom 13  
    Ja bym mocowanie zrobił w ten sposób, że wbił bym na kilkadziesiąt centymetrów (najlepiej metr) w ziemię dwie rurki lub lepiej kształtowniki, do mich przykręcił bym mocno śrubami grubą deskę, a do deski układ z tensometrami.
    W podobny sposób można by zrobić mocowanie rakiety. Nic nie miało by prawa "odlecieć", no i wyniki były by bardziej wiarygodne (bo chyba one są tutaj najważniejsze i cała ta gimnastyka po to by je uzyskać).

    Mimo wszystko to tylko skromna sugestia fizyka i zrobisz jak uznasz za słuszne. Ale pomysł z wagą mi się podoba.
  • #12
    quniq
    Poziom 21  
    bojp, a czy ustawienie rakiety ma tutaj jakiekolwiek znaczenie? Przecież i tak nie może nigdzie polecieć z wiadomych przyczyn, więc chyba grawitacja nie robi większej różnicy. (mówię apropo propozycji ustawienia rakiety poziomo)
  • #13
    jaskiniowiec
    Poziom 10  
    W sytuacji jak się jedzie w teren na testy, takie ustawienie (pionowe) jest najlepsze. Gdybym mógł sobie zrobić betonowy fundament i mocowanie na śruby, może bawił bym się w poziome mocowanie. A żartów nie ma. Parę lat temu na skutek zerwania się silnika z hamowni zginął 32 letni dr astronomii, jeden z liderów krakowskiej grupy rakieciarzy - KGR. Silnik był montowany poziomo na stalowych linkach.
    Pragnę zwrócić uwagę, ze opisane urządzenie nadaje się tez do rejestracji np siły ciosu, siły odbicia w sporcie, na podstawie powierzchni wykresu można określać moc, czyli wydolność itp. Tak naprawdę to tylko siłomierz (jak ktoś słusznie zauważył) z rejestracją przebiegu na komputerze.
  • #14
    bojp
    Poziom 13  
    quniq napisał:
    bojp, a czy ustawienie rakiety ma tutaj jakiekolwiek znaczenie? Przecież i tak nie może nigdzie polecieć z wiadomych przyczyn, więc chyba grawitacja nie robi większej różnicy. (mówię apropo propozycji ustawienia rakiety poziomo)


    Grawitacja ma znaczenie, gdyż jeśli ubytek masy rakiety jest znaczny, to rejstrowane wyniki będą "płynąć". Nacisk rakiety na czujniki będzie z czasem coraz mniejszy. O to mi tutaj głównie chodzi.

    Ja swoje 5 groszy wtrąciłem i nie chcę nikogo do niczego zmuszać. Autor projektu zrobi jak zechce.
  • #15
    jaskiniowiec
    Poziom 10  
    Rozumiem, masz rację, ale generalnie spadek masy silnika ma charakter w miarę liniowy i łatwo go uwzględnić. Dodatkowo nie stanowi on wielkiego procentowo odchylenia. Z jednego kilograma zwykłej saletry z cukrem można wycisnąć koło 60 kilo ciągu przez 2 sekundy. Więc to kilo stanowi koło 2% wartości. Podejrzewam, ze błędy skalibrowania mogą być nawet tego rzędu. Ta hamownia to nie jest profesjonalny przyrząd pomiarowy.
  • #16
    __Maciek__
    Poziom 20  
    Wnioskując na podstawie zdjęć tensometrów to na 1 tensometr przypadają 2 struktury tensometryczne ( 2 oporniki ). Możesz sprawdzić miernikiem zazwyczaj mają po ok. 120 Ohm. ze zdjęcia wynika że jeden jest od spodu, drugi od góry. tzn przy obciążeniu jeden jest ściskany a drugi rozciągany. myślę że można bezpiecznie zwiększyć napięcie zasilania tensometrów. oczywiście istnieje prosty sposób sprawdzenia czy czasami nie zacznie się dryf temperaturowy, po prostu włączyć i rejestrować ...
    Proponuję poczytać na temat tensometrów.

    Wzmocnienie też jest bardzo duże i sam wzmacniacz może być źródłem szumów. Tak więc w przypadku zwiększenia napięcia zasilania otrzymasz większy sygnał na wyjściu, mniejsze wzmocnienie i mniejsze szumy.

    Niepokoi mnie jeszcze tylko R15, R16, i Rn ze schematu. Poco dodawać obciążenie na wyjściu czujnika ?? ( Wzmacniacz operacyjny ma wysoką impedancję wejściową właśnie po to aby nie obciążać czujnika , a ty dałeś tu jeszcze jakieś oporniki. )

    Przewód wg. mnie wygląda ok i raczej nie on jest źródłem zakłóceń.

    Ogólnie to ciekawy pomysł, no i wykonanie niezłe.
  • #17
    jaskiniowiec
    Poziom 10  
    Problem w tym, że wartość oporu pojedynczego elementu to około 1,5 k.oma. Przy wzmocnieniu 2320 to już nawet szumy termiczne dają się we znaki. Sam AD620 jest naprawdę niezły, ma stosunkowo niskie szumy.
    Jedziemy z opisem dalej: część elektroniczna:
    Tensometryczna hamownia do silników rakietowych Tensometryczna hamownia do silników rakietowych
    Część napięć wymagających regulacji (np ustawienie napięć zasilania) wykonałem poprzez dobór rezystorów, by być pewnym ich stałości. Całość umieściłem w ekranie z laminatu i w obudowie. Zasilanie z 8 baterii R6. Do zmiany zakresu służy przełącznik obrotowy z dwoma równoległymi sekcjami, aby zminimalizować wpływ styków na wartość oporu warunkującego wzmocnienie. Część styków przełącznika obrotowego przełącza napięcie na jedną z 4 LEDów, aby zasygnalizować wzmocnienie oraz zakres na którym się pracuje.
    Tensometryczna hamownia do silników rakietowych Tensometryczna hamownia do silników rakietowych Tensometryczna hamownia do silników rakietowych
  • #18
    msichal
    Poziom 21  
    Ojj ja bym wyrzucił te pseudo-baterie z firmową jedynką. Nie dość że trzymają bardzo krótko to nawet zdarzają si.ę takie które w ogóle nie działają :D
  • #19
    markosik20
    Poziom 33  
    Konstrukcja solidnie i starannie wykonana, choć przyznam, ze trochę "ciężka", gdyż do pomiaru sygnałów z mostków lepiej wykorzystać coś takiego (cenowo wypadnie podobnie) :wink: :

    Tensometryczna hamownia do silników rakietowych

    I program konfiguracyjny.

    Tensometryczna hamownia do silników rakietowych
  • #20
    jaskiniowiec
    Poziom 10  
    msichal napisał:
    Ojj ja bym wyrzucił te pseudo-baterie z firmową jedynką. Nie dość że trzymają bardzo krótko to nawet zdarzają si.ę takie które w ogóle nie działają :D

    Hehe, zgadza się, trafiłem na taką jedną. Ale reszta jest w porządku
    markosik20 napisał:
    Konstrukcja solidnie i starannie wykonana, choć przyznam, ze trochę "ciężka", gdyż do pomiaru sygnałów z mostków lepiej wykorzystać coś takiego (cenowo wypadnie podobnie) :wink: :

    A co to jest, gdzie i po ile?
  • #21
    markosik20
    Poziom 33  
    jaskiniowiec napisał:
    A co to jest, gdzie i po ile?


    Jest to układ do pomiaru sygnałów z mostków tensometrycznych, termopar lub innych czujników z wyjściem analogowym. Pozwala mierzyć napięcia od kilkudziesięciu nV (tak nV) do 5V (tyle wynosi zasilanie). Uzyskać można rozdzielczość do 30tyś działek, max próbkowanie to 1kHz, możliwość podłączenia LCD i klawiatury do obsługi, wyjście RS232 do przesyłania danych i sterowania z aplikacji na PC oraz jedno wejście optoizolowane do podłączenia np: czujnika obrotów. Oprogramowanie pozwala na sterowanie prostym procesem dozowania materiałów lub sterowania temperatur.
    Całkowity koszt takiego urządzenia nie przekroczy 150zł....i nie jest jeszcze dostępny w sprzedaży :wink:.
  • #22
    jaskiniowiec
    Poziom 10  
    Czyli to coś w miarę podobnego da urządzenia "Hall2007", tyle, że z rozbudowanym wzmacniaczem analogowym. Cóż, kwota 150 za takie coś była by do zaakceptowania dla sporej rzeszy amatorów. Niestety ja zrobiłem co zrobiłem, bo dorwałem schemat, części i oprogramowanie. Grzebałem wcześniej po necie za jakąś alternatywą, ale...bryndza. Cieniutko. Większość rozwiązań opierała się o mikrokontrolery, a to jak wiadomo wymaga softu, wgrywania go do kości itp. Póki co nie dla mnie, jestem analogowy (choć lata temu programowałem w Basicu na superkomputerze Commodore C64). Miałem potrzebę i udało mi się ją zaspokoić. Na pewno można to zrobić lepiej, inaczej itp. Co do kosztu, to całość (łącznie z zakupem nowej wagi) wyniosła mnie około 90 zł.
  • #23
    ROBERT11
    Poziom 15  
    jaskiniowiec piszesz ze znalazłeś jakieś rozwiązania na mikrokontrolerach ...czy mógłbyś podesłać jakieś linki lub podzielić się wynikami poszukiwań ....bo temat mnie bardzo zainteresował ;)
  • #24
    tomgart
    Poziom 25  
    A próbowałeś te szumy wyciąć jakimś FDP? Ile wynosi pasmo przenoszenia AD620 przy wzmocnieniu jakie stosujesz?
  • #25
    Dr.Vee
    VIP Zasłużony dla elektroda
    Są powody dla których tego typu projekty korzystają z mikrokontrolerów.

    W projekcie autora odczyt danych z układu A/D przypomina mi pomysł dekodowania sygnałów IR za pomocą demodulatora IR podłączonego do pinu RS232... Oczywiście da się, ale po co?

    Ciekawy jestem jaka jest częstotliwość sygnału na wejściu clock układu A/D? Czy jej niestabilność wpływa na dokładność konwersji?

    Pozdrawiam,
    Dr.Vee
  • #26
    markosik20
    Poziom 33  
    Ja mam jeszcze pytanie do autora tematu. Na schemacie rozrysowałeś mostek zbudowany z czterech tensometrów (rezystorów). Dlaczego z każdego tensometru wychodzi dodatkowy przewód? (na zdjęciach są trzy przewody, czarny, biały i czerwony)?
  • #27
    jaskiniowiec
    Poziom 10  
    ROBERT11 napisał:
    jaskiniowiec piszesz ze znalazłeś jakieś rozwiązania na mikrokontrolerach ...czy mógłbyś podesłać jakieś linki lub podzielić się wynikami poszukiwań ....bo temat mnie bardzo zainteresował ;)

    No niestety, nie pomogę. Jak widziałem mikrokontrolery, to zamykałem stronę i już. Dodatkowo zbieranie materiałów do projektu miało miejsce około pół roku temu.
    tomgart napisał:
    A próbowałeś te szumy wyciąć jakimś FDP? Ile wynosi pasmo przenoszenia AD620 przy wzmocnieniu jakie stosujesz?

    Na wejściu są dwa kondensatory 1 mikro SMD zwierające wyższe częstotliwości do masy. Przy oporności mostka widzianej od strony wejść wzmacniacz równej około 1,5 kilooma, mam stopniowy spadek od 100Hz zaczynając. Wiem, powinien być szeregowo opornik, ale unikałem tego obawiając się zwiększenia niezrównoważenia oraz szumów. Sam AD620 w/g noty katalogowej ma przy wzmocnieniu 1000 pasmo ponad 1kHz. Tak więc spoko.
    Dr.Vee napisał:
    Są powody dla których tego typu projekty korzystają z mikrokontrolerów.
    Ciekawy jestem jaka jest częstotliwość sygnału na wejściu clock układu A/D? Czy jej niestabilność wpływa na dokładność konwersji?
    Pozdrawiam,
    Dr.Vee

    Są też powody, dla których nie skorzystałem z mikrokontrolerów. Co do częstotliwości, to nie mam pojęcia.
    markosik20 napisał:
    Ja mam jeszcze pytanie do autora tematu. Na schemacie rozrysowałeś mostek zbudowany z czterech tensometrów (rezystorów). Dlaczego z każdego tensometru wychodzi dodatkowy przewód? (na zdjęciach są trzy przewody, czarny, biały i czerwony)?

    Potraktowałem schemat "zbiorczo". Z punktu widzenia wzmacniacza, to układ mostka ma tylko 4 końcówki. Proszę zerknąć na wcześniejsze fotki wagi, tam widać że całość przewodów kończy się na płytce zbiorczej z wyprowadzeniem 4 końcówek.

    A teraz zdjęcia, filmik, oraz wykres z testu:
    Tensometryczna hamownia do silników rakietowych Tensometryczna hamownia do silników rakietowych

    oraz filmik z testu
  • #28
    krzys-iek
    Poziom 20  
    Tak krotko pracuje ten silnik? Pamietam strone Richarda Nakka, jeszcze na modemie sciagalem filmy od niego i zdjecia. Fajne hobby :-)
    Co do elektroniki to nie pomoge ale pytanie mam o zapalniki - skad/gdzie kupic takie elektryczne? Kiedys robilem ze zbitych zaroweczek 3V ale pewnie sa gotowe i niezawodne gdzies.
    To nie forum o chemii ale kiedys probowalem robic silniki z saletry (nawoz) potasowej z cukrem - i kiepsko to dzialalo, duzo dymu ale wzlot na 3m to nie lot :( Za duza dziura? Moze za mala? Rurki z grubego kartonu a w srodku ubity cukier i KNO3 50/50, puder.
  • #30
    jaskiniowiec
    Poziom 10  
    Nie tylko nie jest to łatwe, ale wymaga wielu prób i czasu. Jednym z koniecznych wręcz przyrządów jest właśnie hamownia, która pomaga określić jaki efekt uzyskaliśmy i co jeszcze można zmienić.

    Postarałem się określić zakłócenie i niestety jest to szum. Z tym już nic nie idzie zrobić. Cieszy mnie praktycznie zupełny brak przydźwięku. Przy takich wzmocnieniach jakie mam na pierwszym zakresie (200N) to już jakiś sukces. Urządzenie jest tak czułe, że słychac w słuchawkach nawet wszystkie uderzenia, skrobnięcie w ekran, pomimo tego, ze urządzenie nie zawiera żadnego mikrofonu. Martwi mnie za to fakt, ze pod wpływem obciążania zaczyna pojawiać się pisk będący efektem pracy przetwornika A/D i układu MAX232. To musi świadczyć o złym odfiltrowaniu napięcia zasilającego, pomimo stabilizatora TL317 i kondensatorów filtrujących.