Projekt miniaturowej sondy aerometrycznej dla bezpilotowego statku powietrznego przygotował: Bartosz Gawełda kierownik pracy: dr inż. Zdzisław Rochala
Czym jest sonda areometryczna? służy do precyzyjnego pomiaru danych aerodynamicznych, dane aerodynamiczne to: ciśnienie statyczne, ciśnienie dynamiczne, temperatura spiętrzenia, wilgotność powietrza, kąty opływu statku powietrznego (kąt ślizgu i natarcia).
Cel pomiarów dzięki nim uzyskujemy informacje m.in. o: IAS (Indicated Air Speed) - prędkości wskazywanej, TAS (True Air Speed) - prędkości rzeczywistej lotu względem stug powietrza, wysokości barometrycznej, liczbie Macha, prędkości pionowej SP, pozycji SP względem powietrza kącie natarcia i ślizgu
Projekt i realizacja Jak zmieścić czujniki temp.? pomiar ciśnień i temp.: rurka + komory (spiętrzania, ciśnienia statycznego) + czujniki temp. w komorze spiętrzania, Niewielka średnica dużo elementów! pomiar kątów opływu: czujniki zabudowane w dalszej części sondy + swobodne skrzydełka jako element pomiarowy, system mikroprocesorowy poza sondą
Realizacja: pomiar ciśnień i temperatury zdjęcie: wewnętrzna część sondy komora spiętrzenia, czujniki temperatury oraz komora do pomiaru ciśnienia statycznego, czujnik temp.: National Semiconductors LM35CZ (wyjście analogowe), czujniki ciśnienia wraz z systemem mikroprocesorowym znajdują się poza sondą.
Realizacja: pomiar ciśnień i temperatury c.d. czujnik ciśnienia statycznego: Honeywell ASDXACX015PA7A5 0 15 psi, absolutny, i2c, czujnik ciśnienia 'dynamicznego' (całkowite statyczne) : Honeywell ASDXRRX001PD2A5 0 1 psi, różnicowy, i2c, inne czujniki ciśnienia: Freescale MPX (analogowe). dodatkowy pomiar temperatury w czujniku ciśnienia (wyjście cyfrowe, 11 bitów)
Realizacja: kąty opływu podstawowe kryterium: niewielkie rozmiary + metoda poprzez swobodne skrzydełko czujniki 12 bitowe enkodery magnetyczne Austriamicrosystems AS5046, pomiar bezdotykowy określanie położenia linii sił pola magnetycznego wytwarzanego przez magnes, komunikacja i2c.
Realizacja: kąty opływu zdjęcie: płytka z czujnikami, problem: jak zmieścić płytkę z czujnikami SMD, 2 silikonowe rurki wyprowadzające ciśnienie poza sondę, 6 przewodów od czujników temperatury w 12 mm, zachowując kąt prosty między płytkami? jak zamontować magnesy i łożyska do osi swobodnych skrzydełek tak aby zachować idealną pozycję magnesu nad czujnikiem? jaki materiał na sondę aby nie zaburzać pomiaru?
Realizacja: kąty opływu c.d.
Realizacja sprzętowa: system mikroprocesorowy mikroprocesor ADUC812 (wbudowany 12 bitowy, 8 kanałowy przetwornik ADC, kontroler UART i i2c), kontroler magistrali i2c NXP PCA9542A (jako 2 kanałowy multiplexer magistrali przy enkoderach magnetycznych), ADM202 - konwerter napięć dla RS-232, program akwizycji danych z czujników w ANSI C.
Algorytm działania sondy areometrycznej
Przykładowe funkcje realizujące pomiar kąta i ciśnienia short read_angle (short pangle) { short read_pressure (void) { unsigned short status,angle; input_data = 0x00; input_data = 0x00; status = 0x00; start_bit(); start_bit(); if (i2c_write(0xf1)) { i2c_read(0x01); i2c_read(0x00); stop_bit(); return input_data; if (i2c_write(0x51)) { i2c_read(0x01); i2c_read(0x01); i2c_read(0x01); i2c_read(0x00); stop_bit(); angle = (input_data >> 24); angle <<= 2; angle = ((input_data >> 22) & ~(~0 << 2)); angle <<= 2; angle = ((input_data >> 6) & ~(~0 << 2)); status = ((input_data >> 16) & ~(~0 << 6)); if ((status==0x20) (status==0x21)) { return angle; //wsjo OK } else { return pangle; //zle i tyle } } else { stop_bit(); return pangle; //brak bitu ACK } } } else { stop_bit(); } }
Przykładowa sonda w modelu bezpilotowym
Dziękuję za uwagę