利用气压计开伞的设想
彩虹之巅2013/06/27喷气推进 IP:江苏
前段时间继姿态开伞教程后本人说是要搞一个气压开伞,结果由于工作比较忙,一拖再拖(搞得自己感觉得了拖延症),话说年会时间快到了,先把头脑中关于气压开伞的设想先说一说,具体的教程等有时间再写吧
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下面是开伞步骤
1、打开航电电源,取得初始气压(即地面气压)
2、开始记录数据
3、点火,火箭飞行高度超过设定值后开始判断是否开伞
4、每隔固定的一小段时间检测该时间段两端的气压差是否小于开伞设定,差值越小火箭越接近顶点(理论上讲火箭到达顶点时该值应该为0),开伞时机越好(此时火箭速度最低,但由于气压计的精度关系,该值不可能无限小)

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简单点来说,这种开伞方法也可以叫垂直速度开伞,是通过判断火箭的垂直速度来开伞,在速度最慢时开伞。(配合一张图来说明)
开伞说明图.jpg

(自己画的,不太好看)
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下面再引用一张QU8K的数据图
QQ截图20130627210019.jpg

一目了然
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最后再来一张放大的细节图并简单加以分析
QQ截图20130627210657.jpg

(红圈)开伞点,可以看到火箭的速度有一个很小的上升波动(绿线),判断是气缸打开时的前冲力及头锥向前的拉动造成的,加速度方面有一个很大的加速,判断是气缸打开造成的。
(蓝圈)这个地方伞已经完全打开并产生作用,可以看到火箭的速度有一个大的下降,同时有一个向箭体后端的加速度


再来YY一张QU8K开伞失败的图[s:219]  
QQ截图20130627212532.jpg










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开伞的时间窗口可以选择在上升段或者下降段,只要在顶点附近都行,越接近顶点越好,这时对开伞动作机构的冲击最小。(如果各位对自己火箭的各方面强度都有信心,那开伞段你选在哪都行[s:274]   )
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关键点:好的滤波算法,开伞速度的设定,检测时间段的长短,怎样准确识别顶点,设备舱气压平衡孔的位置和数量。
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另外,经震动台测试,BMP085气压计抗震性差,但从以往发射采集的数据来看,BMP085气压计的性能可以满足气压开伞的需求,但要避免气流直接冲击。
下面的一张图可以证明以上说法
QQ截图20130627213720.jpg



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呃,神神叨叨的说了半天自己也不知道说了些什么,大家将就着看吧。[s:220]  
+4  科创币    企鹅    2013/06/27 哪里神神叨叨,说的挺清楚,不过以我个人经验凡事看准时机赶紧做,总拖下去不是办法。
+100  科创币    delete    2013/06/27 高质量发帖
+50  科创币    氢离子    2013/06/27 希望早日上箭测试
+100  科创币    qharryq    2013/06/28 赞一个,离实现只差一步了。
+50  科创币    猎鹰    2013/06/28
+50  科创币    ngc1976    2013/07/06 赞,值得研究
来自:航空航天 / 喷气推进
20
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~~空空如也
bh,王者归来
10年11个月前 IP:未同步
540990
挺不错的设想!但我占个楼,马上向楼主提几个问题
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企鹅
10年11个月前 IP:未同步
540997
彩虹大叔把原来的头像换回来了,这样看着自然多了
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daxus
10年11个月前 IP:未同步
541018
我所在的公司最近有调试一个气压计,据FAE介绍,这玩意的高度误差范围是100米,精确测量是很不靠谱的。
但如果对开伞高度的精度要求大于100米应该是可行的,只是高速状态下气压是否会有异常就不清楚了。·
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彩虹之巅作者
10年11个月前 IP:未同步
541024
----------------------“我所在的公司最近有调试一个气压计,据FAE介绍,这玩意的高度误差范围是100米,精确测量是很不靠谱的。

但如果对开伞高度的精度要求大于100米应该是可行的,只是高速状态下气压是否会有异常就不清楚了。·”


我对楼上所说的表示怀疑。
先来张图

QQ截图20130627231248.jpg

这张图是先行者2号实验火箭中BMP085记录的高度数据图,射高207米。
由于此火箭无头锥,航电部分没有遮挡,所以迎面气流比较大,也没见到楼上说的误差100米的情况出现,在4号火箭(射高约在700米左右,数据图见一楼)上由于加了头锥并且在设备舱壁上开了几个气压平衡孔,因而气压计没有受到大强度的气流冲击,所以在头锥被推出前记录的数据非常平滑,保守估计相对精度可以达到5米以内。不知道楼主公司最近调试的是何种气压计?误差达到100米的结果是如何测试得出的?
可否详细说明?
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ca-139
10年11个月前 IP:未同步
541025
如果用气压差来判定开伞时间?→_→
+1
科创币
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2013-06-27
呃......没能理解你这句话的意思是什么
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daxus
10年11个月前 IP:未同步
541032
回 4楼(bolide) 的帖子
型号我忘记了,现在也没法查,明天我到公司看看再回复你具体型号。
我映像比较深的是,这个芯片本身只是个气压计,至于高度,实际上是根据气压差来计算的。
所以我才会怀疑其在高速气流下的测量结果,当然,这只是主观上的怀疑,我也没有条件来做这个实验。
+20
科创币
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2013-06-27
一楼也提到了这玩意在高强度震动或者高速气流冲击的情况下精度会变差,但这些都可以采取相应的措施减小影响
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warmonkey
10年11个月前 IP:未同步
541040
回 4楼(bolide) 的帖子
应该是任意时间的绝对定高误差100m
MS5611的相对误差小于10cm

上一个万户3号使用的气压开伞程序
原作者Shadow_Swirl大神,论坛ID = clyce
在万户3项目中使用,经过本人修改


attachment icon APPALT.rar 16.46KB RAR 40次下载

void appalt_init(void);
//start pressure altimeter controlled parachute
void appalt_set_zero(void);
//set relative altitude to zero
void appalt_set_pressure(uint32_t p);// p is pressure in Pa
//input current pressure data
void appalt_set_callback(void (*f)(void));
//set parachute open function callback

核心代码:
void appalt_set_pressure(uint32_t p) {
    int pprev;
    pprev = pres;
    if ((p <= MAX_PRES) && (p >= MIN_PRES) ) {
        pres = p;
    }
    if (pres_not_setted) {pres_not_setted = 0;}
    if (p > pprev) {
        falling += 1;
    } else {
        falling = 0;
    }
    if (falling >= falling_count_th) {
        get_alt();
        if (altitude <= alt_limit) {
            // code to open the parachute
            if(f_open_parachute)
                (*f_open_parachute)();
        }
    }
}
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彩虹之巅作者
10年11个月前 IP:未同步
541049
程序结构上好象差不多[s:219]   ,实际上在4号火箭发射时就已经实测过了,在当时航电的程序里气压开伞这段程序是和姿态开伞的程序一起运行的,只不过气压开伞程序只是在数据文件写入开伞点而没有实际开伞动作而已,实际控制开伞的程序语句当时被注释掉了。测试证明也是一种可行的开伞方式。 QQ截图20130628000749.jpg
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jrcsh
10年11个月前 IP:未同步
541062
注意有效测量,  高空中低温和降温对器件的影响。
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彩虹之巅作者
10年11个月前 IP:未同步
541065
回 9楼(jrcsh) 的帖子
会会还没睡觉啊[s:274] 。
的确,根据网上的一些资料来看,对绝对精度的测量估计6000米以下应该是没什么问题的。再高就不敢说了。
但这个开伞方法只是对气压计的相对精度要求较高,对绝对精度没要求。飞行高度6000米往上是否能正常开伞还不好说。
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warmonkey
10年11个月前 IP:未同步
541066
温度几乎不会影响气压计工作的……数字气压计都设计了温度补偿……这是基本常识……做过的人都知道…………

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/datasheets/Components/General/BST-BMP085-DS000-05.pdf
Screenshot from 2013-06-28 00:40:44.png
+1
科创币
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2013-06-28
学习了
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jrcsh
10年11个月前 IP:未同步
541078
回 11楼(warmonkey) 的帖子
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warmonkey
10年11个月前 IP:未同步
541088
回 12楼(jrcsh) 的帖子
Assume ground air temperature is 15`C
our rocket with a 22RMB BMP085 pressure sensor can reach about 6km.
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/wikipedia/commons/9/9d/Comparison_US_standard_atmosphere_XXXXXXXg
from the image above, or use numerically simulation, we know that temp. at 6km altitude can be about -20`C
for BMP085 it's +-4hPa pressure meas. error
1. i think a rocket which can reach 6km or more don't need to save ~25RMB for a better pressure sensor
2. rockets are fast enough so temp. drop will take longer time.
3. no need to worry about slow changing pressure because it's not high frequent noise which can cause parachute opening error.

rocket usually have more one hundred meter per sec or higher velocity, pressure decreasing rate can be about 10hPa/s. cooling need few sec. or more because sensor is protected by STP tube and outer case. besides, total error can only be 8hPa max.

if the guy above cannot read english smoothly, the better way is to learn english hard, not using web tricks. poor of basis knowledge can mislead you a lot

" 感谢  应试教育 培养了我的基础  " --do you really think so ?
-5
科创币
jrcsh
2013-06-28
2b show off a foreign language
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kc地毯清洁员
10年11个月前 IP:未同步
541093
会不会结冰   原谅我钢铁侠看傻了    找个晴天用光控开伞吧   没阳光就开伞
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虎哥
10年11个月前 IP:未同步
541100
开伞高度越高,散布越大,回收越困难。一般来说在距离地面1~2km处开伞是适当的。同时的问题是开伞时速度较高,过载较大,对开伞方式要求更苛刻。

至于对散布没有要求,或允许散布达千米级别的情况,就当我没说吧。
+1
科创币
kc地毯清洁员
2013-06-28
需要当天的风力数据..
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彩虹之巅作者
10年11个月前 IP:未同步
541121
回 15楼(虎哥) 的帖子
这个可以使用气压计来进行定高开伞,理论及程序设计上没什么问题,只不过此时火箭速度很大,可能出现以下问题:
1、伞弹出后是否能正常打开;
2、未完全打开的伞容易缠住箭体;
3、回收系统及箭体的强度等。
如果上述问题能够解决的话剩下的就没什么难度了,此种回收方法我觉得更适用二级火箭的一级发动机回收上。
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daxus
10年11个月前 IP:未同步
541129
回 4楼(bolide) 的帖子
我们用的是这颗芯片:LPS331AP

此芯片基于I2C接口,除了气压传感功能外,还可以驱动高亮LED作为信标。

详细资料参考:
XXXXXXXXXXXXXXXXX/web/catalog/sense_power/FM89/SC1316/PF251601

Key Features:
260 to 1260 mbar absolute pressure range
High-resolution mode: 0.020 mbar RMS
Low power consumption[s:10]ow resolution mode: 5.5 μAHigh resolution mode: 30 μA
High overpressure capability: 20x full scale
Embedded temperature compensation
Embedded 24-bit ADC
Selectable ODR from 1 Hz to 25 Hz
SPI and I2C interfaces
Supply voltage: 1.71 to 3.6 V
High shock survivability: 10,000 g
Small and thin package
ECOPACK® lead-free compliant

PS,咱做的是民用产品,所以可能参数上有局限,能不能用在箭上则需要LZ自行判断了。
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企鹅
10年11个月前 IP:未同步
541133
回 16楼(bolide) 的帖子
其实qu8k用气缸开伞就是为了解决这些问题,我前段时间用高压气体罐试验非常成功,完美解决上述问题,气缸不一定要太厚实
+1
科创币
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2013-06-28
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warmonkey
10年11个月前 IP:未同步
541156
高级东西 性能远超BMP085 和MS5611一个级别的
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