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Scorpion_XIII

Poseidon

Scorpion_XIII

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Beitrag 92917 , Messsystem [Alter Beitrag04. Januar 2006 um 18:39]

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Hallo

Ich fliege mit Wasserraketen und wüsste gerne, ob sich einige meiner Ideen zu einer Mess-Nutzlast realisieren lassen.

Messgrößen (nach Priorität geordnet):
-Temperatur im Inneren des Druckkörpers (Wasser)
-Temperatur der Umgebungsluft
-Druck im Druckkörper
(-Geschwindigkeit/Beschleunigung der Rakete)

Dabei ist eine Abtastrate von 1s und eine Genauigkeit von ca 1° , bzw 1bar ausreichend.

Messmethoden:
-Speichern der Werte alle 1s und späteres Auslesen per PC
(nicht sehr einfach)
-Speichern von Max. - Min. Werten
(können schon Baumarktthermometer)

Ich habe das Ziel ein einfaches und vor allem günstiges (max 10-20€) System zu bauen.
Leider kann ich keine Platinen ätzen, SMD Teile löten etc. Auch das entwickeln von Schaltungen kann ich leider nicht.
Das beste wären Fertige Platinen (nur die gibt es wohl nicht confused )

Ist so etwas in diesem Rahmen machbar oder viel zu komplex oder teuer? (Conrad hat tolle Datenlogger für einige hundert Euro eek! )

Habe etwas gefunden, nur ob das geht und ob ich das jemals zusammenbauen kann ist die Frage
http://elektronik.kai-uwe-schmidt.de/index.php?page=pic_thermometer


Viele Grüße
Scorpion_XII

t(h)rust in GARDENA
Reinhard

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Reinhard

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Beitrag 92923 [Alter Beitrag04. Januar 2006 um 19:39]

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Hi,

so etwas wie die verlinkte Schaltung ist technisch kein großes Problem. Das kann man auch einfach um Drucksensoren erweitern.
2 kleine Problemchen gibt es aber:

  • Drucksensoren kosten typischerweise um die 20€ (Motorola MPX...). Die bekommst du aber unter Umständen gratis als Sample (auf der Website bestellen)
  • Temperatursensoren sind relativ langsam. Wenn man den Fahrtwind ausnutzt lässt sich dass aber sicher ein wenig verbessern.


Eine Schaltung dieser Komplexität kannst du noch ohne Probleme auf einer Loch- oder Streifenrasterplatine aufbauen. Wenn du statt dem PIC einen AVR nimmst, findest du auch relativ viele Leute im Forum die dir dabei helfen können. Ein typischer Vertreter ist hierbei der ATmega8. Der besitzt 512Byte EEPROM. Das reicht bei hoher Messauflösung für 256 Messwerte. Der Speicher kann aber ganz einfach mit 3 Bauteilen für insgesamt ~3€ auf ein Vielfaches erweitert werden.

EDIT:
Wenn du BASIC oder C beherrscht wäre es auch nicht verkehrt, dann kannst du die SW für den Programmer selber erstellen. Ansonsten gibt es ja noch die Möglichkeit einer kleinen Hilfestellung...

Gruß
Reinhard

Geändert von Reinhard am 04. Januar 2006 um 19:43


Die Macht des Wassers ist so gewaltig, daß selbst der stärkste Mann es nicht halten kann.
aus einem Kinderaufsatz
Andreas Mueller

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Beitrag 92930 [Alter Beitrag04. Januar 2006 um 20:11]

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Zitat:
Original geschrieben von Scorpion_XIII

-Temperatur im Inneren des Druckkörpers (Wasser)



Wegen der hohen Wärmekapazität von Wasser kannst Du davon ausgehen, dass Du keine messbare Temperaturänderung beobachten wirst.

Zitat:
-Temperatur der Umgebungsluft


In der Atmosphäre kannst Du bei schönem Wetter von ca -0.7 Grad/100m ausgehen. In einem Kaltluftsee weniger, bei starker Einstrahlung (Gewitterneigung) eventuell mehr. Wenn Deine Wasserrakte nicht mindestens 150m hoch fliegt, siehst Du also mit einer Auflösung von nur einem Grad nichts, und erst ab etwa 300m wird es einigermassen interessant. Um etwas Sinnvolles zu sehen, brauchst Du 0.1Grad Auflösung, und das mit einer Geschwindigkeit, die eigentlich nur ein genügend kleines Thermoelement schafft. Aber mit dem AD595 und etwas Cu- und Konstantan-Draht kann man sich das ja leicht selber bauen. Die A/D-Wandlung ist aber auch nicht trivial, da Du mit relativ kleinen Signalen arbeiten musst, insbesondere dürfte Dich ohne einen Verstärker der A/D-Wandler eines AVR limitieren.

Zitat:
(-Geschwindigkeit/Beschleunigung der Rakete)


Hier ist eine Sampling-Rate von 1Hz viel zu gering. Wenn Du die Geschwindigkeit zuverlässig bekommen willst, könnte ein AVR sogar zu langsam sein, ausser Du lässt Dir etwas Spezielles einfallen (meine Lösung zu diesem Problem ist Dir wahrscheinlich zu teuer: ca 60EUR).
Scorpion_XIII

Poseidon

Scorpion_XIII

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Beitrag 92934 [Alter Beitrag04. Januar 2006 um 20:50]

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Hmm
Also, wenn man eine Rakete so mit ordentlich Druck abschießt und diese dann am Fallschirm zurückkommt, ist die Flasche doch merklich kälter als vorher. Ich würde so nen Unterschied von 5°C-10°C schätzen, die die Luft in der Flasche kälter geworden ist. Klar das Wasser zu messen, wäre nicht so sinnvoll, ist ja innerhalb von seeeeeeeehr kurzer Zeit wieder raus aus der Flasche big grin

Die billige Methode wäre ein 10€ Thermometer mit Min/Max Speicher.

Die DeLuxe-Variante:
Wenn ich das richtig verstehe, brauche ich
-Mikrokontroller (ATmega8)
-Extra Board zum Beschreiben des Mikrokontrollers
-ein paar Bauteile (Wiederstände etc...)
-Temperatursensor
-Programm um Controller zu beschreiben
-Software für das eigentliche Programm, dass auf den Controller soll (hab irgendwo was von µC gehört / oder auch BASIC) achja und irgendwie das Wissen, wie man da was macht.

Was heißt hohe Messauflösung? Kann man Werte unter 1s aufzeichnen? Lässt sich das ohne neues Brennen des Controllers verändern?


Ich hoffe ich vertausche hier nicht tausende Begriffe
confused

Bleibt der Preis bei alledem auch nicht auf der Strecke? Zeit habe ich wohl genug in der "Vorlesungsfreien Zeit" um mal was anderes zu machen als Ortskurven und Netzanalysen bounce

Gruß

t(h)rust in GARDENA
Oliver Arend

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Oliver Arend

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Beitrag 92938 [Alter Beitrag04. Januar 2006 um 20:56]

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Ich würde die Lufttemperatur in der Rakete messen wollen (adiab. Expansion). Und die Messfrequenz doch etwas erhöhen, auch wenn das bei Temperatur schwierig wird.

Oliver
Hansi

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Hansi

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Beitrag 92960 [Alter Beitrag04. Januar 2006 um 22:16]

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Kann es sein, das der Temperatureinfluss allein durch die Expansion des Druckgases (komprimierte Luft) zustande kommt? Dann könntet ihr das in aller Ruhe mit viel schwerer Sensorik am Boden testen und die Rakete müsste keinen Meter fliegen.

Von uns allen bleibt nur Asche über.
Ein Beitrag von Hans-Jürgen Sasse
Reinhard

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Reinhard

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Beitrag 92962 [Alter Beitrag04. Januar 2006 um 22:22]

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Hi,

Um den AVR zu programmieren brauchst du kein extra Board, das wird üblicherweise in der Anwendung gemacht. Dazu musst du nur 4 Datenleitungen und die Stromversorgung auf einen Stecker legen. Wenn man die AVR entsprechend vorkonfiguriert, kann man ihn auch über die serielle Schnittstelle programmieren (Bootloader). Ein Programmieradapter kann im Extremfall durch Schlachten eines Druckerkabels hergestellt werden.

Die nötige Software (Compiler und Programmer) kann frei aus dem Netz heruntergeladen werden.

Beim Mega8 sind 4 ADC Kanäle mit einer Auflösung von 10bit (also 1024 Abstufungen zw. dem kleinsten und dem größten Wert, typ. von 0-5V) vernünftig benützbar. 2 weitere sind mit einer reduzierten Auflösung von 8bit möglich. Theroretisch schafft der AVR dabei bis zu 15000 Messungen pro Sekunde. Das reduziert sich aber ein, wenn er zwischendurch die Kanäle wechseln muss. Bei hohen Samplingraten überforderst du aber das interne EEPROM, dass nur ca. 200Byte/s verarbeiten kann. Das man kann durch Puffern im RAM umgehen. Allerdings reicht der Speicher nur für max. 410 Messwerte, wenn man die Werte ein wenig komprimiert. Das doppelte steht noch im flüchtigen RAM zur Verfügung. Wie lange dauert denn die Schubphase? In diesem Zeitraum sollten zumindest 15-20 Messungen durchgeführt werden, um eine Vorstellung vom Schubverlauf und der Geschwindigkeit zu erhalten.

Was die Kosten betrifft:
Board+AVR+Kleinzeuchs+einfacher Temperatursensor sind nicht so weit von den 10€ entfernt. Beschleunigungs- und Drucksensoren liegen darüber.

Gruß
Reinhard

Geändert von Reinhard am 04. Januar 2006 um 22:25


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Scorpion_XIII

Poseidon

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Beitrag 92973 [Alter Beitrag05. Januar 2006 um 00:25]

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Ja klar, dass mit der Temperaturänderung hängt ja damit zusammen, dass sich bei dekomprimierenden Gasen die Temperatur verringert. (Kühlung mit Kopmressor, Eisspray, ...)

Messen hinterher ist natürlich sinnvoll, aber sind Wasserraketen sinnvoll? big grin
Mir geht es eigentlich darum mal was neues zu machen und wenn alles gut läuft ein paar schöne Kurven zu sehen.

Die Flugphase einer Wasserrakete (Start bis Bodenkontakt) ist ja nicht wirklich hoch, ca. 10s maximal würd ich so sagen.
Wenn man die Messung kurz vor "Zündung" startet und stoppt, wenn man sie wieder hat, kann man ja schon einiges machen in den sagen wir mal so 1-2min.

Ne Frage zur Programmierung, jeden den ich kenne verdreht die Augen wenn er nur Assembler höhrt, muss ich mir da Gedanken machen? eek!

t(h)rust in GARDENA
Reinhard

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Reinhard

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Beitrag 92991 [Alter Beitrag05. Januar 2006 um 01:49]

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Zitat:
Original geschrieben von Scorpion_XIII
Ne Frage zur Programmierung, jeden den ich kenne verdreht die Augen wenn er nur Assembler höhrt, muss ich mir da Gedanken machen? eek!



Hehe, nur wenn du den AVR in Assembler programmieren willst, was dir natürlich freistehtknurr

Für die Weicheier (wie mich) gibt es auch einen freien C-Compiler und einen BASIC-Compiler in einer Demoversion, die für dieses Projekt völlig ausreichen.

Gruß
Reinhard

Geändert von Reinhard am 10. Februar 2006 um 18:50


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MarkusJ

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Beitrag 93001 [Alter Beitrag05. Januar 2006 um 10:05]

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Hallo Scorpion_XIII,

ich finde deine Idee sehr interessant, aber:

Den Druck zu Messen macht nur sinn, wenn man den Aussendruck misst, da die Schubphase einer Wasserrakete (guck mal in deinen Simulator!) nur etwa 0,2-0,5 s lang ist, eine Ausnahme bilden vielleicht 2-Stufer. (Wenn ich jetzt mal von Gardena Profi ausgehe)
Und ähnlich wird es sich auch mit der Beschleunigung deiner Rakete verhalten.
Achso, und was deine Flugzeit betrifft: Zum Aufstig brauchen unsere Raketen zwischen 3-irgendwas um die 10 Sekunden ... wie lange die Rakete bis nach unten braucht, hängt von deinen Fallschirmen ab ...

Ansonsten ist die Idee sehr spannend,

mfG

Markus

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