封面
           可以把它叫做：       电子试车铁架台



所需成本（自身成本）= 200RMB + 一些基本的工具 + 动手能力


关于为什么选用竖直放置式试车台，理由如下：1.稳定性好。（几乎可以随便找一块结实的平地就可试车，无论推力大小）
                                                                          2.轻便。（因为其优良的稳定性，所以无需各种配重和加固，一个人就可以轻松拿完试车架）
                                                                          3.结构简单。（意味着不需要特别的加工条件，只要有些基础的工具就可以完成制造）


当然有误差较大的缺点，不过可以通过后期的计算，得以较好的解决。    这里有我自己的一些粗浅的讨论    https://www.kechuang.org/t/71344  






引入
                毫无疑问，火箭发动机推力试车台，是每一个想玩好火箭发动机的爱好者所必需的。但是因为各种沉重的原因，推力试车台、特别是方便准确的电子推力试车台，只能是小部分人的专利。所以就集合了广大KCer的智慧和努力，就是希望本帖能将方便准确的电子推力试车台，推送给每一个爱好者。


在这里特别感谢——  广局，以及贡献KC推力计的novakon和其他KCer，在他们的努力下，方便准确的电子推力试车台才可能出现！！还有给予我特别帮助的 百年海军。






目录
           1.KC推力计的制作    （这里为了尊重novakon的原贴  https://www.kechuang.org/t/70215  ，不引用原贴）
                   2.电子试车铁架台的制作
                   3.电子试车铁架台的实际使用
                   4.数据处理和误差优化






正文
1.KC推力计的制作
关于KC推力计的制作 ，（因为需要焊接电路板，所以需要： 电烙铁 + 焊锡 + 一点焊接技术。没有经验的的朋友，可以请别人焊接（比如修电器的门店），其实稍加练习也可以较快掌握）novakon的原贴  https://www.kechuang.org/t/70215  的高级教程已经很详细，这里只讲一些建议和初级教程。
关于  绿色HX711  模块的问题，处理方法较繁琐，所以这里建议用  红色HX711  模块，如图：


这个的采集频率是可调的。就是模块背面中央的  J1 脚，将J1短接为10HZ，断开是80HZ（实际上也达到了100HZ）。这样关于采集频率的问题，就很容易解决了。但是各个脚的位置就不符合novakon的原贴了，所以就特别给出，由 百年海军 提供的接线方式：


红色HX711 到 传感器
out+（图上显示的是 +，实际是out+） —— 传感器电源（输入）正极
A- —— 传感器信号（输出+-）
A+ ——传感器信号（输出+-）（正接反接都没事，自己选择）
GND —— 传感器电源（输入）负极


红色HX711 到 Arduino
VCC  —— 5V
DO/RX —— 2
CK/TX —— 3
GND —— GND


特别注意下面这条重要的线：（novakon的原贴中，标示得不是很明显。线的作用还请到novakon的原贴中查看）
在Arduino内：GND —— 8


关于传感器的选购，这里是小型的试车台，建议选用50kg左右的传感器，太大的可能无法安装到铁架台上。




还有供电的问题，我直接用充电宝给USB供电了，方便快捷，如图：


其余的零件采购，以及接线方式请到 novakon的原贴  https://www.kechuang.org/t/70215 中查看。
这是我做出来的硬件成品：


接下来就是”如何把 novakon 写的程序(在novakon的原贴  https://www.kechuang.org/t/70215 中），正确烧结到Arduino“，这对于一个第一次碰单片机的新人来说是有难度的，而且网上的信息鱼龙混杂，容易造成误导，所以特地写了教程——从零开始烧结程序（可以在下面下载）。
关于KC推力计的制作就到此为止。








2.电子试车铁架台的制作
关于电子试车铁架台的制作（需要电钻打孔），就是对到处都买得到的 化学实验会用到的铁架台的简单改造，用螺栓固定传感器。
需要完整的一套铁架台（整个试车台的骨架） + 一个砝码(测量校准时使用），如图：


必须注意！！由于市售铁架台底座的铸铁材质不同，硬度不同。碰上坚硬的底座，普通不锈钢钻头将无法打孔（那得用合金钢钻头）。应该管用的辨别方法：去选购时带一把不锈钢小刀，在老板的同意下，找一个棱角用不锈钢刀用力削，如果能顺利削出明显铁屑的，就为”合格“；反之，为”不合格“：还有敲起来声音发闷的为上佳。

下面开工，先确定传感器的位置，保证推力作用点在铁架台的内部就行。然后就是，根据传感器的尺寸和位置:  划线 > 定点 >  打孔
定点后，用样冲，或者是小钻头先加工一下，为的是防止待会大钻头加工时滑脱。
在打孔时，因为加工精度比较差，建议用更大号的钻头（我这里得用6mm的螺栓固定，就用了8mm的钻头），这样待会安装时会有余量，保证安装成功。
之后就是用螺栓固定传感器，得选用尺寸合适传感器固定孔的螺栓，长短要合适。过长，可以用螺母把传感器垫高，或者截掉多余的。
（传感器是依靠形变工作的，所以必须用螺母将传感器隔空，而且要足够高；用螺母或是其他规则的金属零件，加固（塞满）传感器固定面），如图：


电子试车铁架台就做好了，很简单吧，其实就是打两个孔，用螺栓将传感器固定好就行了。








3.电子试车铁架台的实际使用
关于电子试车铁架台的实际使用，分为连接电脑和SD卡记录（SD卡要满足novakon原贴中的  https://www.kechuang.org/t/70215 要求） 两种。
链接电脑的话，请到以下的帖子中学习，这里不再阐述。
liushang100——  https://www.kechuang.org/t/67413
novakon——  https://www.kechuang.org/t/65777


SD卡记录的使用方法，其实也很简单，只是要特别注意一些细节，可以为后面的数据处理提供巨大的方便。
首先把已经测试好能正常工作试车台接电，待arduino板上的闪烁灯停止闪烁，在发动机将要放置的位置，放上一个标准砝码，然后马上拔掉arduino板上的8号线（不是电源线），停止记录，再拔电源，然后再准备固定发动机等一系列工作。（每浪费一秒钟就会多出100个垃圾数据，增添数据处理的麻烦。）








固定发动机时，夹子不能夹死，要保证发动机能自由滑动！！
完成所有准备工作后，在点火之前，接通已重新连接8号线的arduino板的电源，待指示灯停止闪烁，就可以点火了，发动机开始咆哮！！
发动机工作结束后，马上拔掉8号线，停止记录，再拔电源。（理由同上）


到此，推力数据已存入SD卡中，接下来就是把SD卡带回去，插上电脑，处理数据。








4.数据处理和误差优化
因为使用SD卡记录，没有了上位机的辅助数据处理，再加上得到的绝大部分都是垃圾（无用）数据，所以处理的步骤 ，过程是比较复杂的。（如果了解 传感器的工作原理，和 信号干扰误差 的过程，处理起来还是简单的）
先把数据复制到一个新建的Excel文档中，再打开文件，这里有3000个数据，有用的不到200个，如图：


（关于数据的处理，建议先学会使用上位机的测量方法，这样才能更好地理解以下步骤，两种方法本质上是一样的）

1.先把A列“归零”到B列。在这些前面的数据（必须为传感器空载时，即传感器上什么都没放时，的对应的数据）中选一个中位数  >  在B2格输入  “ =A2 - XXX”  （XXX即为那个中位数） >  Enter  >  拖动B2格填充完成B列  >  （最后这里得看具体传感器，200只是一个笼统的说法）把B列小于200的数据删除（大概会删掉上千个...）。


2.校准。（这里也得看具体传感器，一般精确+-1g的就是2位+-10g的就是3位，这里是前者）因为电磁干扰，数据的最后2位是没有意义的，这里将他们除去：
在C2格输入  “=LEFT(B2,LEN(B2)-2)  > Enter  >  拖动C2格填充完成C列。


3.初步度量。按照放上去的砝码，给数据定义正真的含义，原理---力与数据成正比：
在C列找到砝码放上去时对应的数据（事实上并不难找，用脑子想一下就行）>  在D2格输入”=C2/XXX“（XXX即为砝码对应的数据）>  Enter  >  拖动D2格填充完成D列。


4.完成度量。经处理后，D列的含义为 砝码的个数，即 推力相当于 N个砝码所受到的重力：
在E2格输入”=D2*m*9.8“（m为砝码的质量，单位kg）>  Enter  >  拖动E2格填充完成E列。


5.还原时间轴。用SD卡记录是没有时间轴的。时间轴的单位长度由采集频率（可以由上位机测得）而定，下面以100HZ为例子：
我们把时间的单位定为  毫秒（1秒=1000毫秒），在F2，F3格分别输入”10“”20“  >  同时拖动F2，F3格填充完成F列。


6.画曲线图。利用Excel的表格功能，选择发动机工作时的那一段数据，以F列为x轴（毫秒），E列为y轴（牛顿）即可。


7.总冲的计算。在E列选择发动机工作时的那一段数据求和，再乘以1/100（采集频率为100HZ时），即可得 发动机总冲。


到此数据处理完毕，结果如图：




数据整理到此结束，以下是误差优化。




使用竖直放置试试车台的优点多多，但是一个很大的缺点是，直接测得的数据不只有发动机的推力成分，还包含了一些其他的杂量。
这里有我自己的一些粗浅的讨论    https://www.kechuang.org/t/71344
至于帖子里公式的推导比较烦，所以这里直接使用帖子里推导的成果：




下面将用 发动机的实际运算来说明 公式（11）和（13）的作用。









这样优化后，还是有误差的，不过已降到比较小，误差优化到此结束，想了解更多  请到   https://www.kechuang.org/t/71344  。








最后
           我相信认真看完本帖（重点是介绍数据处理的方法），不论是从哪个部分获取经验，大家都能制作和使用一个属于自己的方便准确的电子推力试车台了，这正是所有KCer的梦想！！希望有不懂或是错误的，实际操作中的困难，请尽量指出或在帖子里提问。（毕竟连续两天的工作很累人）本帖图片较少，是为了凸显，或更方便的查看文字教程，所以只上了重要的图，请大家见谅。




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