OBC v1.6FE

[Konrad]

Wstęp
Cześć wszystkim ! Chciałbym przedstawić wam owoc mojej 3 letniej pracy. Wraz z kolegą z klasy (Na forum pod nickiem FIFI) postanowiliśmy zaprojektować i zbudować kompleksowy i wszechstronny komputer pokładowy. Podział obowiązków wyglądał następująco - Ja zajmuję się hardwarem, a kolega softwarem. Komputer nazwaliśmy OBC (czyt. obek - od ang. On Board Computer). Płytka została wyposażona w:

• 2x IMU 6DoF (max 24g i 32g)
• High G akcelerometr 3DoF (max 400g)
• 3DoF magnetometr
• Barometr (max 30km)
• GPS

Opis głównych funkcji:

• Logowanie danych do pamięci flash (16MB) z częstotliwością 50Hz
• Algorytmy:
  • Filtr Mahonego (orientacja)
  • Rozszerzony filtr kalmana (EKF - pozycja/prędkość)
• Obsługa i kontrola ciągłości na 4 kanałach pirotechnicznych (cyfrowa detekcja spalonego bezpiecznika)
• Komunikacja bezprzewodowa za pomocą protokołu LoRa (Half duplex - dwukierunkowa, 433MHz)
• Płytka TTGO jako stacja naziemna
• Obsługa trzech napięć wyjściowych (możliwość ich załączenia, 3.3V, 5V i VBAT)
• Płytka została wyposażona również w brzęczyk (buzzer)
• Wymiary płytki: 30x90mm, masa: 28g (OBC + Case wydrukowany w 3D)

Lewo - OBC / Prawo - LoRa


TTGO

Aplikacje

Do obsługi naszego komputera używamy dwóch autorskich aplikacji napisanych w Unity.

1. Telemetria - służy do wizualizacji danych otrzymywanych z OBC w czasie rzeczywistym. Obejmuje wyświetlanie danych takich jak:

• Aktualny stan lotu
• Aktualny pułap oraz prędkość (EKF)
• Napięcie na akumulatorze (napięcie w V, jak i poziom naładowania w %)
• Współrzędne geograficzne, wraz z ich wizualizacją na mapie
• Prędkość wiatru na różnych pułapach (automatycznie pobierana z Internetu)
• Ciągłość zapalników
• Orientacja rakiety w przestrzeni
• Parametry transmisji radiowej, takie jak: RSSI, Packet loss i Packet Rate
• Zdalne uzbrajanie komputera
• Zdalne załączanie napięć wyjściowych

W przyszłości możliwe, że dodamy również transmisję obrazu z pokładu rakiety


Screen z telemetrii (View)


Screen z telemetrii (Map)

2. OBC_APP - służy do pobierania danych po locie, konfiguracji komputera oraz testów zapalników.

Screen z OBC_APP

Wszystkie schematy elektroniczne, projekty płytek PCB oraz, co najważniejsze, programy są Opensourcowe i dostępne na naszym GitHubie: https://github.com/RocketScienceOfficial

Dajcie koniecznie znać co myślicie


FM2024

Dużo nauczyliśmy się na tym projekcie i chcielibyśmy podziękować wszystkim członkom PTR, którzy świadomie bądź nie pomogli nam i zaoferowali wsparcie merytoryczne
Pozdro

[mateusz_f]

Gratulacje!

Chciałoby się napisać - wreszcie. KP PTR wciąż niedostępny komercyjnie, świetnie ogarnęliście temat, super projekt!!!

Pozdrawiam!
Mateusz

[fijaklogic]

PCB przeglądnąłem i bardzo profesjonalnie zrobiony projekt. W sumie mam pytania. Z ciekawości pytam o sekcję odpalania. Dlaczego są dwa tranzystory Q3 i Q4 na sekcję zamiast jednego. Czemu służy stała czasowa wymuszona przez C38? Czy sprawdzaliście jak się całość zachowuje jak jest przywarcie 0R na złączu J4, czy nie ma tąpnięcia na słabym VBAT'cie? R20 po co jest.
Oczywiście gratuluję projektu!

[Konrad]

Cześć. Akurat sama sekcja zapalników nie jest stricte mojego pomysłu ale zaczerpnięta z innego polskiego projektu KP-PTR, co nie zmienia faktu, że z chęcią odpowiem na Twoje pytania. Zastosowanie podwójnego mosfeta na lini zapalnika to redundancja poprawiająca bezpieczeństwo małym kosztem. W przypadku P - mosfetow wymagane jest czasami "nasycenie" tzw. ładunku bramki aby mógł on się w pełni i poprawnie załączyć - kondensator C38 to gwarantuje. Rezystor R20 tak jak i większość rezystorów w tym obwodzie służy do detekcji zapalnika. Tak jak mówiłem sam pomysł na ten obwód nie jest mój ale w bardzo sprytny sposób pozwala na detekcję zapalnika oraz przepalonego bezpiecznika za pomocą jednego kanału ADC. Z tego co mi się wydaje podobne rozwiązanie stosuje się w klawiaturach. Z resztą sam możesz się przekonać jak działa taki obwod symulując go w dowolnym programie do tego stworzonym np. Falstad.

[fijaklogic]

Dzięki za odpowiedź. Z praktycznych testów, to jakbyś mógł jeszcze powiedzieć, czy na rzeczywistym układzie sprawdzaliście oscyloskopem jak się zachowuje VBAT jak jest przywarcie na J4 i faktycznie pali się bezpiecznik?

[Konrad]

Niestety nie dysponuje oscyloskopem, więc nie jestem w stanie sprawdzić jak VBAT zachowuje się podczas zwarcia. W oryginalnym schemacie KP-PTR uzywany jest jeszcze spory kondensator (rzędu mF), żeby zagwarantować stabilność zasilania podczas mocnego obciążenia lini (np. zwarcie). Ja nie zdecydowałem się na podobne rozwiązanie, ponieważ w zamyśle płytka zasilana jest z naprawdę wydajnych prądowo baterii typu LiPo (charakteryzujących się prądem zwarciowym rzędu dziesiątek A). Z mojego doświadczenia taki kondensator nie ma za dużo sensu jak nie odpala się sporej ilości zapalników na raz, a kondensator jest duży i podatny na uszkodzenia mechaniczne (np. urwanie).

[bartosz]

Cześć,
Ramka danych przesyłanych radiowo jest kompatybilna z protokołem trackera PTR?

Bartek

[Konrad]

Cześć. Ramka nie jest kompatybilna ze standardem trackera PTRu. To jest nasz autorski protokół