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Stefan Wimmer

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Stefan Wimmer

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Beitrag 1919 [Alter Beitrag15. September 2000 um 16:57]

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Soo, in diesem Thread können wir nun an die Realisierung der Fallschirmelektronik gehen.
Soweit hatten sich gemeldet:
- Erwin Behner für die Hardware-Entwicklung
- Neil für die Entflechtung (Platinen Layout)
- Achim für's Platinenätzen (aber ich denke das machen wir via PCB-Pool oder so)
- Stefan W für die Bauteilebeschaffung
- Waldi für die Software
Jetzt fehlen eigentlich nur noch Leute, die ihre Raketen für die Probeflüge opfern
Also: LOS GEHT'S!

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Neil

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Neil

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Beitrag 1920 [Alter Beitrag18. September 2000 um 07:20]

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Hallo,
ich habe eine Frage zu der Lage der Platine in der Rakete.
auf vielen Fotos sieht man, das die Platine hochkant in die Röhre geschoben wird. Verschwendet man da nicht viel Platz?
Ich habe mir gedacht, das man evtl. runde Platinen macht, die dann horizontal eingebaut werden. Hat natürlich den Nachteil, das man diese rund sägen muß und jeweils passend für den Röhrendurchmesser herstellen muß. Aber dafür sind die doch dann sehr flach. Wenn man sich für einen Mikrocomputer und Sensoren entscheidet, kann man sich doch ein System ausdenken, wo man dann die Elektronik über Steckverbindungen stappeln kann.
Jetzt noch was ganz abgefahrenes.
Ein alter Elektroniklehrer von mir meinte mal dazu, das es nicht egal ist, in welcher Orientierung man die Platine einbaut, da es durch die Beschleunigung zu Potentialunterschieden zwischen obere und untere Hälfte der Platine kommen kann.
Ich denke aber das sich eher die Bauteile, wenn diese unter der Platine hängen, sich wegen der Beschleunigung aus der Lötstelle ziehen.
Bis dann.

Die Erde ist eine Scheibe. Egal in welche Richtung sich die Menschheit bewegt, sie geht immer auf einen Abgrund zu.


Waldi

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Waldi

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Beitrag 1921 [Alter Beitrag18. September 2000 um 11:46]

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Neil,
vielleicht bezieht sich Deine Frage auf
kommerzielle Schaltungen, wie dem AltAcc
von BlackSky. Da ist die Einbaulage deshalb
wichtig, da der AltAcc einen Beschleunigungs-
sensor (hier den ADXL 50) auf der Platine
hat. Die Messachse dieses Sensors verlaeuft
entlang der Laengsachse. Daher muss in diesem
Fall der Sensor in Flugrichtung eingebaut
werden.
Bei Schaltungen, die nicht in eine bestimmte
Richtung funktionieren, ist es im Prinzip
egal; es gibt Leute, z.B. Ernst Maurer, die
die von Dir beschriebene Technik einsetzen
(runde, gestapelte Platinen, modular!).
Der Einwurf Deines Lehrers ist gegenstands-
los; rechne Dir einfach mal aus, welchen
Effekt die bei uns ueblichen Beschleunigungen
(max. so um die 30g) auf die Elektronen haben.
Natuerlich sollte beim Aufbau der Schaltung
auf mechanische Stabilitaet geachtet werden,
sonst kann es Dir passieren, dass sich die
Bauteile von der Platine loesen - vor allem
bei SMD-Bauteilen an der Unterseite einer
senkrecht zur Raketenachse montierten Platine.
Gruesse
Waldi
Neil

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Neil

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Beitrag 1922 [Alter Beitrag18. September 2000 um 12:36]

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Hallo,
als Beispiel nannte er Granaten mit Elektronik. Diese erleben bei einem Abschuß so 10.000g, was dann evtl. einen Effekt verursacht.
Wie funktionieren den die Beschleunigungssensoren? Ist dort wie in einem Airbagsensor eine Mikromechanik drin?
Da wäre es nähmlich interesant zu wissen wie diese auf Vibrationen reagiert.
Als Beispiel möchte ich mal einen Jugendlichen aus meinem Verein aufführen, der ganz stolz war, daser beim Segelfliegen 11g ausgehalten hat.
11g?
Ja, es waren tatsächlich 11g so für 0,001s. Die kamen durch das Landen auf einer Graspiste. Jeder Furz von Grasbüschel hat da 11g erzeugt.
Wenn der Sensor auch so empfindlich auf Vibrationen reagiert, dann wäre es vielleicht besser, den auf eine eigene Platine zu plazieren, die dann erstens bellibig in die Rakete eingebaut werden kann. Und zweitens dann auch durch eine Lage Schaumgummi vor Vibrationen geschützt wird. Angeschlossen wird derSensor dann über ein Flachbandkabel.
Bis dann.

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Stefan Wimmer

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Stefan Wimmer

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Beitrag 1923 [Alter Beitrag18. September 2000 um 14:23]

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Prima, da habe wir ja schon mal ein paar wichtige Themen angeschnitten.
Grundsätzliches:
Raketen sind wegen der auftretenden Vibrationen (in einem ziemlich breiten Frequenzspektrum!) ein für Elektronik recht unangenehmes Umfeld. Nicht umsonst bestehen große Teile der Qualifizierungsprüfungen kommerzieller Satelliten aus Vibrationsfestigkeits-Untersuchungen.
Egal also wie man seine Platine(n) baut und stapelt - man muß dafür Sorge tragen, daß Vibrationen keine Resonanzerscheinungen hervorrufen können, die Bauteileablösungen oder Leiterbahn- bzw. Platinenbrüche zur Folge haben können. Mit steigenden Rohrdurchmessern wird dies bei runden Platinen immer schwieriger.
Hinzu kommt, daß die Sensoren ja eine (oder beim vorgesehenen Sensor 2) Meßachse(n) haben, die natürlich in uns interessierende Richtung(en) zeigen sollten.
Ich wäre dafür, die Leiterplatte schmal und lang zu bauen (paßt dann ohne Modifikationen in sehr viele Raketenzellen) und auf jeden Fall lieber eine Befestigungsmöglichkeit (Schraubloch) mehr als eine zuwenig vorzusehen.

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steffen_k

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Beitrag 1924 [Alter Beitrag19. September 2000 um 06:26]

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Hi,
untestützen kann ich in allen Bereichen
(bin Ing. für Elektrotechnik) Layout, Programmieren, SMD löten, alles kein Problem...
Gruß Steffen K.
steffen_k

Anzündhilfe

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Beitrag 1925 [Alter Beitrag19. September 2000 um 18:43]

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Hi,
ich hab' noch mal über die physikalischen Grundlagen gegrübelt, und bin zu dem Entschluß gekommen daß wir einiges übersehen haben.
1.) nachdem ich einige Modelle simuliert habe, kann ich sagen die max. Beschleunigungswerte liegen ca. zwischen 7 - 20g, natürlich nur kurzzeitig,aber die durchschnittlichen liegen aber schon über 2g!
Hier nochmals die Auflösung der Sensoren:
ADXL202: +/- 2 g
ADXL210: +/- 10 g
ADXL 150/250: +/- 50g / 25g (umschaltbar!)

Meiner Meinung kommen deshalb nur der 210er oder der 150/250er in Frage.
2.) Stefan schrieb: 'beim Start 0g', stimmt natürlich nicht, sondern -9,81 mss (-1g)
nämlich die Erdbeschleunigung, jaja nicht vergessen, sie wirkt die ganze Zeit... )
bei der ganzen Betrachtung geht man natürlich davon aus das die Rakete absolut senkrecht fliegt,tut sie daß nicht und geht in einen horizontalen Flug über ist es wieder Essig, auch die X und Y Komponente der Beschleunigung (beim Schrägflug) wir dabei ignoriert. Das mit der 1.Ableitung der Beschleunigung stelle ich mir im uP auch nicht so einfach vor, man erinnere sich: die Ableitung gilt für eine Funktion, nicht für einen einzelnen Wert, man suche jetzt mal die Funktion die die Beschleunigung einer Rakete beschreibt und deren Ableitung!
Meiner Meinung ist der Gipfelpunkt zu dem Zeitpunkt erreicht, an dem die Rakete nachdem Start das erste mal wieder genau -1g erreicht, allerdings wird das bei Blick auf die Beschleunigungskurve sehr schwierig zu ermitteln.
3.) Vielleicht ist es besser die Höhe mit einem Drucksensor zu bestimmen und zu sagen: wenn die Höhe nicht mehr zunimmt hat die Rakete den Gipfelpunkt erreicht, aber auch hier wieder das Problem des Horizontalfluges.
Weiterhin ist die Messung der Höhe anhand des barometrischen Luftdrucks auch nicht so einfach.
Herscht in der Rakete während des Steigfluges der gleiche Luftdruck wie außen ? Oder muß ich eine Verbindung (Loch)zur 'Außenwelt' schaffen (und habe ich dann vielleicht Probleme mit auftretendem Staudruck?)
4.) Alle mir bekannten Elektroniken aus den USA arbeiten mit einer Kombination aus Drucksensor und Beschleunigungsmesser vielleicht kommt man nur so zu einem präzisen Ergebnis...???
5.) auf jeden Fall sollten wir eine 'Notlauffunktion' einbauen, sagen wir ist nach X Sekunden nach dem Start der Gipfelpunkt immer noch nicht gefunden, so wird der Fallschirm trotzdem ausgeworfen, aber frühestens Y Sekunden nach dem Start oder so ähnlich.
So, vielleicht habe ich das Ganze zu kompliziert betrachtet und es ist alles viel einfacher (ich bin kein Physik-Papst!)
aber ich befürchte nicht, korrigiert mich wenn ich irgendwo falsch liege ( ich bin schon ganz verwirrt 8-))) )
Gruß Steffen K.
Waldi

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Beitrag 1926 [Alter Beitrag20. September 2000 um 06:04]

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Hi Steffen,
zu 1.)
Dem kann man nur beipflichten; der AltAcc
von BlackSky z.B. setzt den ADXL 50 ein.
(Vorlaeufer vom ADXL 150)
zu 2.)
Nach allen Erfahrungen ist der Fehler, den
solche Schaltungen wie der AltAcc bei nicht
ideal senkrechtem Flug machen, nicht so
gravierend, wie man denken mag. Sie loesen
mehr oder weniger kurz nach dem Apogaeum aus.
Das wird auch verstaendlich, wenn man be-
denkt, dass diese Schaltungen nur das Mini-
mum der Geschwindigkeit auswerten. Damit
treffen die selbst bei einem eher balistisch-
parabolischen Flug relativ gut den Gipfel-
punkt.
Nochmal: alle diese Schaltungen, die einen
Beschleunigungssensor einsetzen, INTEGRIEREN
die Beschleunigung (ergibt die Geschwindigkeit), merken sich die letzten
Werte, und wenn sie ein Minimum festgestellt
haben, dann loesen sie den Fallschirm aus.
zu 3.)
In der Tat gibt es auch Schaltungen, die
nur nach dem Druck gehen. Dieser Ansatz hat
aber einige Nachteile. Z.B. sind sie nicht
unbedingt immun gegen aerodynamische Effekte,
die nahe bei oder ueber Schallgeschw. auf-
treten koennen; oft schon haben solche
Schaltungen mitten in der Aufstiegsphase bei
hohen Geschwindigkeiten ausgeloest.
Das Belueftungsloch ist bei Schaltungen,
die einen Drucksensor tragen, fast als
obligatorisch anzusehen.
zu 4.)
Die meisten ja. Der AltAcc z.B. verwendet
das obige Verfahren um den Hilfsfallschirm
am Gipfelpunkt auszuloesen, fuer den Haupt-
fallschirm hingegen wird der Druck ausge-
wertet.
zu 5.)
Ja, das kann man ohne weiteres zur Sicher-
heit machen; wenn man schon einen Micro-
controller einsetzt, dann kostet diese
Zusatzfunktion auch nicht mehr.
Ich habe mich fuer eine RC-Notausloesung
entschlossen; aber selbst da kann man noch
zusaetzlich eine Timer-Ausloesung als
Backup hinzufuegen. Dann sollte nix mehr
schiefgehen ;-)
Fly safe
Waldi
Neil

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Neil

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Beitrag 1927 [Alter Beitrag20. September 2000 um 07:59]

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Hallo,
2.) Stefan schrieb: 'beim Start 0g', stimmt natürlich nicht, sondern -9,81 mss (-1g)
nämlich die Erdbeschleunigung, jaja nicht vergessen, sie wirkt die ganze Zeit... )

Die Erdbeschleunigung wirkt aber nicht negativ. Bezieht sich der Wert auf den Flugvektor der Rakete, so würde eine negative Beschleunigung die Passagiere nicht in den Sitz drücken, sondern gegen das Amaturenbrett.
Ich merke mir das immer so. Ich beschleunige nicht nach oben und habe schon 1g. Wenn ich jetzt mit 1g nach oben beschleunige, addirt sich das auf zu 2g. Das ist so, sonst würden wir im Fahrstuhl ja beim anfahren nach oben nicht schwerer werden .
bei der ganzen Betrachtung geht man natürlich davon aus das die Rakete absolut senkrecht fliegt,tut sie daß nicht und geht in einen horizontalen Flug über ist es wieder Essig, auch die X und Y Komponente der Beschleunigung (beim Schrägflug) wir dabei ignoriert.
Der Sensor ermittelt nur die Beschleunigung parallel zur Rakete. Somit kann durch integrieren nur die Fluggeschwindigkeit im Raum, aber nicht der Vektor bestimmt werden.
Das mit der 1.Ableitung der Beschleunigung stelle ich mir im uP auch nicht so einfach vor, man erinnere sich: die Ableitung gilt für eine Funktion, nicht für einen einzelnen Wert, man suche jetzt mal die Funktion die die Beschleunigung einer Rakete beschreibt und deren Ableitung!
Das ist doch ganz einfach.
Eine Integration wird doch dadurch hergeleitet, indem man dx gegen 0 laufen läßt. dx ist in diesem Fall die Zeit zwischen zwei Messungen. Ist diese klein genug, so 1/1000 Sekunde, dann kann man ohne Probleme folgendes rechnen:
v = 0
vold = 1
While vold > v
vold = v
v = v + messwert * dx
End

Meiner Meinung ist der Gipfelpunkt zu dem Zeitpunkt erreicht, an dem die Rakete nachdem Start das erste mal wieder genau -1g erreicht, allerdings wird das bei Blick auf die Beschleunigungskurve sehr schwierig zu ermitteln.
Wenn du mit -1g die Erdbeschleunigung meinst wie beim Start, dann würde das erst wieder bei der Landung gelten. Das Problem am Gipfelpunkt ist, das dort abgesehen durch Bremsbeschleunigungen wegen dem Luftwiderstand, immer 0g herscht, wie auch sonst nach Brennschluß. Da aber der Luftwiderstand von der Geschwindigkeit abhängt, ist dort die Bremsverzögerung am geringsten. Auch wenn die Rakete nicht senkrecht nach oben fliegt.
Weiterhin ist die Messung der Höhe anhand des barometrischen Luftdrucks auch nicht so einfach.
Ja der Luftdruck nimmt leider in keiner irgend gearteter Funktion ab. Deswegen gibt es Tabellenbücher darüber.
Herscht in der Rakete während des Steigfluges der gleiche Luftdruck wie außen ? Oder muß ich eine Verbindung (Loch)zur 'Außenwelt' schaffen (und habe ich dann vielleicht Probleme mit auftretendem Staudruck?)
Es muß ein Loch gemacht werden, es sei den du willst due ganzte Rakete als Druckdose verwenden. Man muß nur aufpassen, wo das Loch gemacht wird, sonst bekommt man durch den Fahrtwind einen Effekt wie in einem Vergaser, und die Luft wird aus der Rakete gesaugt.
( ich bin schon ganz verwirrt 8-))) )
Tja, das kann sogar mal dem Physikprof. passieren, wenn man über Marmeladentoast diskutiert .
Bis dann.



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Stefan Wimmer

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Beitrag 1928 [Alter Beitrag20. September 2000 um 09:39]

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Zitat:
Original erstellt von Neil:
Wie lange dauert den so ein Kunstwerk?


Es gibt für Handbestückung zwei Lötverfahren, die ganz gut funktionieren:
Beim ersten wird auf die Pads eine Lötpaste (Flux+Lot) aufgetragen, dann der Chip plaziert und dann das ganze mit Heißluft oder besser heißem Stickstoff aufgeschmolzen und verlötet.
Beim anderen Verfahren wird auf die Pads nur ein Flux aufgetragen, der Chip plaziert und dann mit einer Speziallötspitze (vorne hohl, so daß man einen Lotvorrat hat) langsam über die Pins gezogen.
Beide Verfahren nutzen die Oberflächenspannung des Lotes und funktionieren sehr schnell und gut.

PS: Damit die Ladezeit dieses Topics nicht allzu groß wird, werde ich in unregelmäßigen Abständen etwas "ausmisten" (wie heute geschehen)...


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