Провел несколько тестов нового блока полетного контроллера на ESP-12F. Ниже — краткое описание платы, блока питания и тесты оборудования с включением «электропетарды».
Ранее уже описывал общие принципы построения контроллера и используемое программное обеспечение. Ниже — описание готовой (платы заказывал в JLCPCB) конструкции, размещаемой в отсеке для 50мм трубы.
Полетный контроллер на ESP-12F (ESP8266)
Из-за роста цен на «народные ардуины», решил перейти на более дешевые (и в разы более производительные и функциональные) модули на базе контроллера ESP8266. Выбрал модуль с достаточно большим числом выводов и встроенной антенной Wi-Fi — модуль ESP-12F.
Схема не имеет особых изысков. Типовое включение ESP-12F, датчики давления (ВМР280), ускорения/акселерометр (MPU6050), модуль LoRa от pinko, стабилизатор напряжения и мощный ключ для управления зажиганием вышибного заряда. Датчики подключены по шине I2C. Модуль LoRa — по шине SPI. Питание радиомодуля осуществляется прямо от аккумулятора, остальных модулей от стабилизатора на 3,3В.
На схеме подключения модуля LoRa много резисторов-перемычек. Они предназначены для реализации подключения модуля в различных режимах. Это позволяет по разному использовать выводы ESP-12F.
Блок питания контроллера
В тестовом включении полетного контроллера использовал несколько «необычное» питание. Вместо прямого подключения аккумулятора решил посмотреть как работает DC-DC преобразователь CAT3200.
Блок питания собран на плате защиты от литиевого аккумулятора (посадочные места под 6-ти выводные корпуса микросхем). На плате оставлены транзисторная сборка и конденсатор. Вместо микросхемы управления установлен преобразователь CAT3200-5. На площадках от резисторов установлены необходимые для работы DC-DC преобразователя конденсаторы. В качестве накопительного использован конденсатор 1.2мкФ
Питание контроллера осуществляется с выхода блока питания (напряжением 5В). Расчет на то, что при «просаживании» напряжения на аккумуляторе, DC-DC преобразователь сможет удержать напряжение на выходе в приемлемом для работы контроллере диапазоне.
Транзисторная сборка обладает достаточно хорошими параметрами (ток стока до 5А, что нам достаточно для зажигания «Электропетарды» с «холодным» сопротивлением 1 Ом; напряжение открывания на затворе — 2В). Поэтому ее целесообразно использовать в качестве ключа.
Видео обзора модуля ракетного контроллера и первого теста
Видео «полета в баробанке» и «уличного теста ССР»
Тесты контроллера «дома» с имитатором вышибного заряда
Для начала провел тест включения вышибного заряда на обычной лампочке от гирлянды. Цель была: посмотреть как сработает транзисторная сборка при питании 3,3В и насколько стабильно будет напряжение на выходе DC-D преобразователя и стабилизатора 3,3В. Заодно проверил программное обеспечение в части регистрации и ручного включения исполнительного устройства. На видео видно, что все прошло нормально. Провалов по питанию нет. Срабатывание происходит в соответствии с алгоритмом: либо по окончании времени блокировки (в тесте 3 сек) — в случае обнаружения падения давления датчиком ВМР280; либо по окончании работы таймера (14 сек) — таймер включен в алгоритм на случай, если никаких событий, влияющих на срабатывание ССР, в системе не отмечено.
Потом проверил весь алгоритм полетного контроллера, имитируя полет в баробанке. Программа отработала штатно, определила момент начала движения и при замедлении подъема сформировала сигнал для ССР.
Тест ССР РП-39 с новым контроллером и реальной «электропетардой»
В полевых условиях решил проверить полностью систему спасения при включении «электропетарды». По сути это предыдущий «комнатный» тест, но с реальным исполнительным устройством, в реальной обстановке, на реальной ракете.
Конструкция «электропетарды» оставлена прежней (как в последних запусках): поджиг заряда через фитиль.
 |
 |
А вот «защитный стакан» для размещения петарды попробовал иной. Использовал колбу от одноразового шприца. «Стакан» должен был защитить корпус ракеты от взрыва и направить волну в сторону хвоста ракеты РП-39.
 |
 |
Результат видно на видео. Колба шприца не выполнила своего предназначения — при взрыве ее разнесло! Взрыв был такой силы, что вслед за колбой корпус ракеты также разлетелся.
 |
 |
 |
 |
Анализ данных есть в видео. Взрыв произошел через 0,85 сек после подачи сигнала на ССР. После включения транзистора нет провала по питанию контроллера. Наблюдаются краткосрочные провалы уже в процессе «разборки ракеты». Скорей всего это связано с замыканием витков нихромовой спирали (мотал довольно плотно, т.к. довольно длинный кусок надо было разместить на коротком фитиле). Надо будет изменить конструкцию…
Кадры «разборки ракеты».
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Итоги. Выводы.
Довольно печальные последствия тестирования ССР, тем не менее, позволяют сделать некоторые заключения.
- Транзисторная сборка с платы защиты литиевого аккумулятора — хорошо работает и может быть рекомендована к использованию в системах с трехвольтовым питанием.
- DC-DC преобразователь вполне достойно отработал провалы по питанию при включении «электропетарды». Напряжение на контроллере «даже не дергается» при открытии силового транзистора. Провалы по питанию в момент взрыва скорей всего связаны с замыканием витков спирали нихромовой проволочки — надо изменить контакт провода с фитилем петарды, чтобы предотвратить замыкание при механической деформации фитиля.
- Надо более ответственно отнестись к защите корпуса ракеты от взрыва петарды. Либо как-то укрепить корпус стакана из шприца (например обмотать скотчем), либо заменить стакан на более прочный.
Файлы
- Схема контроллера
- Схема модуля питания
- Данные теста в «баробанке» test_barobank
- Данные теста с вышибным зарядом test_ccp_esp