Ракета от Амперки, часть 3: Токарка, допилы стенда, электроника

И снова всем доброго времени суток.

В этом посте расскажу, что у нас получилось за очередную неделю работы над проектом ракеты.

Напоминаю, что данный цикл статей является блогом, посвященным тому, как мы строим ракету с нуля, без знаний и навыков. Статьи выходят еженедельно по субботам.

Тех, кто с нами впервые, прошу ознакомиться со всей историей проекта ^[1]. Завсегдатаев прошу под кат.

Токарка-токарочка

В предыдущей серии мы просчитали профиль сопла, исходя из данных, полученных из программ Meteor и Rocki-nozzle, нарисовали чертеж и начали думать над его реализацией в металле. Так как сопло у нас было построено на кривых, а не просто два совмещенных конуса, хотелось этот потенциал реализовать по полной. При точении руками такой точности добиться не удалось бы даже токарю с многолетним стажем, поэтому начали смотреть в сторону токарок с ЧПУ.

Прошерстили интернет в поисках изготовления под заказ — либо минимальная партия от тысячи штук, либо штучное изготовление по стоимости крыла от Боинга. Да и врядли бы нам дали поснимать процесс для видеоотчета. Поэтому, не мудрствуя лукаво, набрал я моего товарища, у него есть хороший токарник, а перфекционизм просто зашкаливает, поэтому за точность можно было не переживать. Скинули модель, Кирилл (токарь) согласился, и только мы собирались выдвигаться к нему нашей дружной компанией, как у него встает станок. Больно и печально, пришлось переносить.

Но мы дождались, приехали. Кирилл объяснил нам, что для нормальной работы в условиях такой температуры и трения газов купленая нами заготовка из стали Ст30 может потечь, посоветовал ее выбросить и вместо нее достал пруток из пищевой нержавейки. Несколько часов в токарке, куча лекций на тему работы с материалами и их пригодность для использования в разных условиях — невероятно занимательно и интересно. Жаль только, что из-за масочного режима и общего шума в мастерской не удалось это нормально записать. Но зрелище, когда сверло диаметром 20 мм со сквозным каналом для СОЖ решет нержавейку как масло, мы запомним надолго.

К сожалению, не прокатила наша идея с тем, чтобы посадить сопло на трубу по резьбе — у Кирилла в патрон не пролезала труба такого диаметра. Что ж, вернемся к идее посадить сопло на трубу на горячую, уплотнить термостойким герметиком, засверлиться и скрутить болтами, нарезав резьбу в теле трубы.

Хочется еще раз поблагодарить дядьку Кирилла: спасибо тебе большое, очень выручил и очень многое рассказал!

Электроника для стенда

Так как от механических весов отказались в пользу тензодатчиков, стали плясать от них. Встал вопрос на тему представления данных в удобном для восприятия и анализа виде, да и хотелось бы отказаться от проводов, а также иметь возможность инициации зажигания из укрытия, на расстоянии, ибо безопасность превыше всего. В конце концов, мы собрали трубу и собираемся начинить ее метательным зарядом.

Итак, в качестве мозга ^[2] для стенда была выбрана плата Wemos D1 R2 Mini под управлением ESP-12F. Если кто-то не в курсе, это 32-битный контроллер с памятью на 4МБ (флешка распаяна прямо на отладочной плате) и WIFI на борту — то, что надо.

Датчиков на стенде будет два, они полумостовые, но мы решили их соединить по мостовой схеме, что даст более высокую точность и позволит увеличить предел измерений до 100кг (два датчика по 50кг). Получилось вот такое крепление. Равномерное давление будет достигаться за счет коромысла.

Датчики опрашиваются модулем на микросхеме HX711. По умолчанию модуль распаян так, что дает частоту выборки в 10Гц, но простым перепаиванием резистора-перемычки частота повышается до 80Гц. Хронометрах показал, что на получение одного значения требуется 11-12мс, поставим период в 15мс на всякий случай, выходит около 66Гц, что вполне приемлемо.
Логирование осуществляется на внутреннюю SPIFFS-память, что позволит упаковать файлы в удобный формат (в нашем случае txt), скопировать их на другой носитель и обрабатывать при желании во внешних программах.

Но хотелось наглядности. Поэтому был написан веб-интерфейс, в котором можно построить графики, посмотреть тягу в каждый момент времени, а также наложить графики друг на друга и сравнить. При необходимости также можно отключить ненужные графики. Сделано под сравнение 6 двигателей по 20 секунд работы каждый, можно поменять при желании. Ссылки на код будут в конце статьи. Напомню, что для получения корректных данных перед использованием тензодатчики надо обязательно откалибровать. Скетч для калибровки в комплекте. В скетче оставлено много служебных функций, которые могут быть полезны.
Также хочу напомнить, что в скетче используется работа с файловой системой SPIFFS, рекомендую предварительно ознакомиться ^[3] с ее работой.

При программировании использованы заготовки Сергея Третьякова ^[4], скрипт построения графика взят с сайта Highcharts ^[5].

При нажатии на кнопку запуска, через мосфет будет подаваться питание на электрозапал, который инициирует зажигание топлива.

Таким образом, у нас все готово к огневым испытаниям, которые мы проведем в начале следующей недели, а в субботу поделимся полученными данными и опытом.

Видео по статье:

Оставайтесь с нами, будет еще много интересного.

Ссылки:

Прошивка калибровки ^[6]
Прошивка построения графиков ^[7]

Автор: JustasWolf

Источник ^[8]