Электронное оборудование ракет - БРЭО, часть X

А.С.>> Я попробую... Я пока решил использовать не DS1820, а датчик TMP03 с широтно-импульсным выходом.
pokos> Андрей, согласен, что у Максимов слишком маленькая точность. И. Если речь идёт не о коррекции, а о термостатировании, я бы предложил использовать простой терморезистор, нюхаемый одним из входов АЦП.
pokos> Так обещаную мной точность тем-ры 0,1 градус обеспечить можно проще всего.

Да ни хрена. Для этого терморезистор должен быть платиновым. В крайнем случае медным. Обычные термисторы меняют сопротивление не только от температуры, но и от времени. Ты будешь смеяться, но у них есть гистерезис!
Но, главное, у АД7710, хотя и есть вторая пара входов, но из-за особенностей построения цифрового фильтра я не могу переключаться туда-сюда, т.к. время установления в 3 или 4 раза больше периода обновления, да ещё и перекалибровывать нужно каждый раз (это 9Т, что ли...) Т.е. на терморезистор нужно ставить второй АЦП. А на нынешнем макете это затруднительно.

pokos> А нащщёт подогрева Серж78 пишет весьма интересные вещи. Уверен ли ты в значении условно термостабильной точки датчика в 25 градусов?

Эээ... теперь уже нет - ибо это были прочитанные сведения, а не собственнолапно полученные.

pokos> Кстати, хотелось бы узнать твоё мнение об обычном (возможно, самопальном) гироскопе. Муаровый датчик приклеим, если что.

Когда я был мааааленьким (школьником, в смысле), через мои руки прошла пара-тройка гиромоторов авиационного назначения, с родного приборостроительного завода. Так вот скажу тебе - механическому гироскопу нужно устраивать ещё более тепличные условия, к тому же, срок службы подшипников ротора - не больше сотни часов. Это я про гироскопы заводского изготовления.

Нет, конечно, он и десять тысяч часов прокрутится, скорее всего, но точность будет падать, падать, падать... Когда мы изучали на военной кафедре УР-100, нам говорили, что из-за ограничений по сроку службы в паспорт каждой ГСП записывалось время каждого регламента - два раза в год ракету снимали с БД, отвинчивали ГЧ, снимали ГСП, подключали к ракете кучу измерительной аппаратуры и проверяли её - а ГСП отдельно. Я даже делал лабораторную работу по измерению ухода. Там по крену и рысканию было всё просто - смотришь в микроскоп и считываешь угол, а по тангажу было очень даже круто - свинчиваешь микроскоп на 7,5 градусов и засекаешь время - и смотришь, на сколько оно отличается от 30 минут 00 секунд.

В общем, механический гироскоп имеет смысл, если с его помощью можно обнаруживать вращение Земли, т.е. его собственный уход меньше, чем 15 градусов в час.

А.С.> Да ни хрена. Для этого терморезистор должен быть платиновым. В крайнем случае медным. Обычные термисторы меняют сопротивление не только от температуры, но и от времени. Ты будешь смеяться, но у них есть гистерезис!
Пользовал обычные, совковые, СН-как-их-там и другие. Искусственно состаренные и нет. Всё нарядно.
А.С.> Но, главное, у АД7710, хотя и есть вторая пара входов, но из-за особенностей построения цифрового фильтра я не могу переключаться туда-сюда, т.к. время установления в 3 или 4 раза больше периода обновления, да ещё и перекалибровывать нужно каждый раз (это 9Т, что ли...)
Ну, не знаю. Ноль он пасёт сам, остальное для меня непонянто.... Быстродействия не хватает? Дык, для термостата это не критично. В конце концов, та же Атмега, только 163-я могёт и своими средствами обойтись. Сам понимаешь, главное, с масштабом правильно поступить.
А.С.> ... к тому же, срок службы подшипников ротора - не больше сотни часов. Это я про гироскопы заводского изготовления.
У меня тут была шальная мысоль приспособить для гиростабилизированной платформы часовой балансир. Пощитал на пальцах ресурс, для наших целей - более чем.
А.С.> ....Когда мы изучали на военной кафедре УР-100, ....
Я тоже, маленько того, изучал. Если помнишь, насчёт параметров я в курсе...
Преимущество есть, а именно, не нужно интегрировать со всеми геморами.

pokos> У меня тут была шальная мысоль приспособить для гиростабилизированной платформы часовой балансир. Пощитал на пальцах ресурс, для наших целей - более чем.

в "настоящих" ракетных гироскопах массы роторов больше, чем в самолётных - обычно не меньше ста граммов. Видимо, неспроста.

pokos> Преимущество есть, а именно, не нужно интегрировать со всеми геморами.

Пятнадцать градусов в час, четверть градуса в минуту... Я надеюсь получить такую погрешность от ADXRS150... Хотя пока не могу уверенно сказать, что получу.

Попробуй и ты - с механикой. Потом сравним. В конце концов, волоконно-оптические гироскопы - тоже датчики угловой скорости, только в сотни раз более точные. Если бы в тысячи - механические гироскопы умерли бы уже. Но пока кое-где применяются...

А.С.> в "настоящих" ракетных гироскопах массы роторов больше, чем в самолётных - обычно не меньше ста граммов. Видимо, неспроста.
Видел обе струи. Но. Масса - первый порядок, частота вращения - тоже, есть повод задуматься. Если учесть интересный исторический факт, что в годы оные КОКОМ сильно возникал по поводу подшипников в японских видаках, якобы, они такого качества, что могут быть использованы в гироскопах баллистических ракет... Шпиндели нынешних винтов на порядок лучше.
А.С.> Попробуй и ты - с механикой.
Если б мог. Времени мало... Есть у меня один сельсин, найти только надо, может пригодится...
А.С.>В конце концов, волоконно-оптические гироскопы - тоже датчики угловой скорости, только в сотни раз более точные.
Есть и другие важные параметры, например, вес.
Кстати, взвесил свой дохлый винт 2,5" - 163г весь. Думал, слишком много для нас.... Шпиндель работает, раскрутить до 10тыс об/мин - не проблема. У ракет, если правильно помню, 15 тыс. об/мин.

Я всё таки решил, не бороться с шумом, а заказал акселлерометр на 50g, всё таки 250g наверное я с большим запасом поставил Благо у motorol'ы он в одинаковой "распиновке" и корпусе B)

adxl150 он и ±50 и с перемычкой ± 25

По поводу термостабильной точки 25 градусов- ????? я не знаю, я специально не термостатировал. Кстати, я меряю дифференциальный выход, то есть сначала читаю опорник, потом сигнал. . опорник прибавляю 64 раза, а сигнал вычитаю. Таким образом на дрейф нуля мне наплевать но лишний вход АЦП надобно...

Ещё пара весёлых картинок. Попытка калибровки по 4 точкам (270 град/с, 200 град/с, -200 град/с, -270 град/с). Нелинейность находится на пределе уловимости и уж точно лучше 1%
Первая картинка - сырая, из второй выкинуты шумовые данные.

Вот это чудеса!
Андрей, снимай срочно спектр шума. И надо попробовать выкурить тему, почему зашумлён только ноль, а не весь сигнал. Или ты датчиком скрёб по поверхности?

В эти выходные надеюсь доделать термостатирование, буду пробовать уменьшить дрейф. Нужно хотя бы в четыре-пять раз. Может, поставлю по паре гироскопов на ось.

а как будет устроено термостатирование ? алгоритм будет какой то типа ПИД ? чем греть и чем теплоизолировать ?

думаю нужно несколькими резисторами греть равномерно распределенными вокруг датчика на некотором расстоянии, и иежду датчиком и нагревателями тоже должна быть легкая теплоизоляция.

termostat> а как будет устроено термостатирование ?

К гироскопу сверху (у него металлическая крышка) будут прижаты три детали в корпусе ТО-92 - два транзистора КТ3107 и микросхема TMP03F, у неё широтно-импульсный выход. Балластные резисторы будут прижаты к пластику с боков.

termostat> алгоритм будет какой то типа ПИД ?

Пока алгоритма не будет никакого У TMP03 широтно-импульсный выход, причём с ростом температуры частота падает, а длина импульса сохраняется постоянной. Соотв. чем больше температура, тем относительно меньше времени открыт транзистор. Ну, то есть, алгоритм пропорциональный, причём даже без участия (пока) микропроцессора. Тепловыделение собираюсь подгонять резистором в цепи питания. Думаю, что с третьей попытки попаду.

Включать в управление мелкопроцессор буду на следующем этапе. Я бы предпочёл вообще датчик с аналоговым выходом, но известные мне требуют питания минимум 10 вольт. А я хочу, чтобы всё работало от пяти.

termostat> чем греть и чем теплоизолировать ?

Тепло примерно поровну распределяется между двумя транзисторами и двумя резисторами. Ещё один резистор греется несколько слабее. Все выделяющие тепло детали будут смазаны КПТ-8 и прижаты к датчику. Вся конструкция будет завёрнута примерно в 1-2 см ваты. После чего вставлена в коробочку из-под фотоплёнки.

termostat> думаю нужно несколькими резисторами греть равномерно распределенными вокруг датчика на некотором расстоянии, и иежду датчиком и нагревателями тоже должна быть легкая теплоизоляция.

Тогда всё это теряет смысл из-за тепловой инерции. Нет, контакт между нагревателем и гироскопом должен быть хорошим, а между гироскопом и термодатчиком - ещё лучше. Конвекцией воздуха не обеспечить нужную стабильность температуры.

А.С.> Тогда всё это теряет смысл из-за тепловой инерции. Нет, контакт между нагревателем и гироскопом должен быть хорошим, а между гироскопом и термодатчиком - ещё лучше. Конвекцией воздуха не обеспечить нужную стабильность температуры.
Согласен. Тепловая инерция будет по-любому, но нужно её свести к минимуму. Простой пропорциональный алгоритм долго выходит на режим и имеет статическую погрешность, поэтому лучше ПИД. Схема с ПИДом была в Радио 86-го, вроде бы, года. Простая и с хорошими параметрами.

pokos> Простой пропорциональный алгоритм долго выходит на режим и имеет статическую погрешность, поэтому лучше ПИД.

Статическая погрешность и меня смущает, но времени нет, а, главное, неизвестны характеристики теплопроводности и инерции самого датчика. Поэтому первый этап будет с пропорциональным алгоритмом. Первый с половиной - допишу оцифровку сигнала с датчика, посмотрю, насколько вообще температура меняется. А потом можно будет и попытаться термостат настоящий забабахать.

pokos> Схема с ПИДом была в Радио 86-го, вроде бы, года. Простая и с хорошими параметрами.

А как эти хорошие параметры настраивались? Пропорциональная часть, интегрирующая часть и дифференцирующая часть - итого пять ручек настройки. Ну, по крайней мере четыре - если считать, что постоянные времени интегрирования и дифференцирования крутить одной ручкой

как не спец по термостабилизации, считаю что ни в коем случае нельзя греть датчик точечно - это вызовет деформацию его корпуса и градиент температуры по его объему - ИМХО.

по моему нужно чтоб датчик с проводами или с тем на чем он стоит находился в "атмосфере" нужной температуры.

Конечно прогрев будет более длительным но зато более равномерным.

на сам гироскоп можно поместить датчики температуры.

======

В итоге это может быть алюминиевый кубик-корпус в котором профрезерованы места для гироскопов и наверно акселерометров. Этот кубик утеплить и греть.

======

Можно в кубик же смонтировать отдельный МК тепло-регулятор и заранее подавать автономное питание на прогрев. Т.е. к старту система будет уже прогрета.

Можно взять для терморегулятора AVR с встроеным термодатчиком, использовать
его без кварца и ток его ножек достаточен чтоб включать несколько нагревающих
резисторов.

LDO регулятор напряжения смонтировать снаружи термоизоляции.

Коэфиценты ПИД конечно нужно посылать из ПК по USART и на ПК же логить процесс термостабилизации и хранить коэф-ы в еепром МК.

у microchip.com есть ПИД апликуха она идет с софтом автопдостройки ПИД но я не помню на память ее номер.

======

ПИД алгоритм готовый можно взять целочисленный из новой апликухи

"AVR492 Brushless DC Motor control using AT90PWM3"

либо мой вариант по АпНоуту Motorola AN1215 с симуляцией в PROTEUS
Форумы Авиабазы

======

хорошая теория автоматических систем регулирования тут:

http://atm.h1.ru/root/theory/theory.html

настройка ПИД регулятора - тут:




======

Пока не нашел исходников самонастраивающегося ПИД алгоритма - в принципе там вроде все просто, но с нуля делать не хочетя что-то.

Вот схема термостата. То есть, схема-то моя, ну, скажем, термостабилизатор чтоб не путать с известным членом нашего клуба
Хорошо видно, что АВР-ка с её мгновенно перепрограммируемой направленностью ножек может добавлять температуры, чтобы бороться со статической ошибкой.
Т.е. - цикл замера, затем корректировка, затем опять замер...

Ну, что, это почти что победа сил добра над силами разума. В течение 400 с гаком секунд гироскоп удерживался в пределах плюс-минус 2 градуса от номинала. И это без микропроцессорного управления термостатом. Впрочем, за час уход достигал всё же сотен градусов в худшем случае...

Как обычно, по горизонтальной оси секунды по 0,1, по вертикали - градусы.

Да, признаюсь, раньше я жульничал, отыскивая ноль и спрямляя горизонталь, тут - нет.