Mottoreiden sytytys viipeellä

[Tuohinen]

Tervehdys! Olen rakentanut vesiraketin, jota ajattelin buustata Kliman moottoreilla (3kpl). Miten saisin sytytettyä moottorit pienellä viipeellä, vasta sitten, kun paineilma ja vesi ovat työntönsä jo antaneet. Yksinkertainen vaihtoehto olisi asentaa rakettiin sokka, joka irtoaisi esim. 20 metrin korkeudessa, kun maahan kiinni oleva siima loppuisi.

Tyylikkäämpi ratkaisu olisi bme280-paineanturi + Arduino Nano. Onko joku nähnyt jossain kyseiseeen hankkeeseen soveltuvaa koodia? Itse olen ohjelmoinnissa tumpelo.

Petteri

[tt]

Esimerkiksi tässä:
https://learn.adafruit.com/adafruit-bme ... duino-test

[Tuohinen]

Moi,

Sain BMP180:n toimimaan, mutta tumpelona tarvitsisin koodausapua: Eli millaisella koodipätkällä saisin säädettyä arduinon sytyttämään lisäraketit, kun muuttujana on ilmanpaine tai korkeus?

Etukäteen kiittäen,

Petteri

Tässä käyttämäni koodi:

/* SFE_BMP180 library example sketch

This sketch shows how to use the SFE_BMP180 library to read the
Bosch BMP180 barometric pressure sensor.
https://www.sparkfun.com/products/11824

Like most pressure sensors, the BMP180 measures absolute pressure.
This is the actual ambient pressure seen by the device, which will
vary with both altitude and weather.

Before taking a pressure reading you must take a temparture reading.
This is done with startTemperature() and getTemperature().
The result is in degrees C.

Once you have a temperature reading, you can take a pressure reading.
This is done with startPressure() and getPressure().
The result is in millibar (mb) aka hectopascals (hPa).

If you'll be monitoring weather patterns, you will probably want to
remove the effects of altitude. This will produce readings that can
be compared to the published pressure readings from other locations.
To do this, use the sealevel() function. You will need to provide
the known altitude at which the pressure was measured.

If you want to measure altitude, you will need to know the pressure
at a baseline altitude. This can be average sealevel pressure, or
a previous pressure reading at your altitude, in which case
subsequent altitude readings will be + or - the initial baseline.
This is done with the altitude() function.

Hardware connections:

- (GND) to GND
+ (VDD) to 3.3V

(WARNING: do not connect + to 5V or the sensor will be damaged!)

You will also need to connect the I2C pins (SCL and SDA) to your
Arduino. The pins are different on different Arduinos:

Any Arduino pins labeled: SDA SCL
Uno, Redboard, Pro: A4 A5
Mega2560, Due: 20 21
Leonardo: 2 3

Leave the IO (VDDIO) pin unconnected. This pin is for connecting
the BMP180 to systems with lower logic levels such as 1.8V

Have fun! -Your friends at SparkFun.

The SFE_BMP180 library uses floating-point equations developed by the
Weather Station Data Logger project: http://wmrx00.sourceforge.net/

Our example code uses the "beerware" license. You can do anything
you like with this code. No really, anything. If you find it useful,
buy me a beer someday.

V10 Mike Grusin, SparkFun Electronics 10/24/2013
*/

// Your sketch must #include this library, and the Wire library.
// (Wire is a standard library included with Arduino.):

#include <SFE_BMP180.h>
#include <Wire.h>

// You will need to create an SFE_BMP180 object, here called "pressure":

SFE_BMP180 pressure;

#define ALTITUDE 16.0 // Altitude of SparkFun's HQ in Boulder, CO. in meters

void setup()
{
Serial.begin(9600);
Serial.println("REBOOT");

// Initialize the sensor (it is important to get calibration values stored on the device).

if (pressure.begin())
Serial.println("BMP180 init success");
else
{
// Oops, something went wrong, this is usually a connection problem,
// see the comments at the top of this sketch for the proper connections.

Serial.println("BMP180 init fail\n\n");
while(1); // Pause forever.
}
}

void loop()
{
char status;
double T,P,p0,a;

// Loop here getting pressure readings every 10 seconds.

// If you want sea-level-compensated pressure, as used in weather reports,
// you will need to know the altitude at which your measurements are taken.
// We're using a constant called ALTITUDE in this sketch:

Serial.println();
Serial.print("provided altitude: ");
Serial.print(ALTITUDE,0);
Serial.print(" meters, ");
Serial.print(ALTITUDE*3.28084,0);
Serial.println(" feet");

// If you want to measure altitude, and not pressure, you will instead need
// to provide a known baseline pressure. This is shown at the end of the sketch.

// You must first get a temperature measurement to perform a pressure reading.

// Start a temperature measurement:
// If request is successful, the number of ms to wait is returned.
// If request is unsuccessful, 0 is returned.

status = pressure.startTemperature();
if (status != 0)
{
// Wait for the measurement to complete:
delay(status);

// Retrieve the completed temperature measurement:
// Note that the measurement is stored in the variable T.
// Function returns 1 if successful, 0 if failure.

status = pressure.getTemperature(T);
if (status != 0)
{
// Print out the measurement:
Serial.print("temperature: ");
Serial.print(T,2);
Serial.print(" deg C, ");
Serial.print((9.0/5.0)*T+32.0,2);
Serial.println(" deg F");

// Start a pressure measurement:
// The parameter is the oversampling setting, from 0 to 3 (highest res, longest wait).
// If request is successful, the number of ms to wait is returned.
// If request is unsuccessful, 0 is returned.

status = pressure.startPressure(3);
if (status != 0)
{
// Wait for the measurement to complete:
delay(status);

// Retrieve the completed pressure measurement:
// Note that the measurement is stored in the variable P.
// Note also that the function requires the previous temperature measurement (T).
// (If temperature is stable, you can do one temperature measurement for a number of pressure measurements.)
// Function returns 1 if successful, 0 if failure.

status = pressure.getPressure(P,T);
if (status != 0)
{
// Print out the measurement:
Serial.print("absolute pressure: ");
Serial.print(P,2);
Serial.print(" mb, ");
Serial.print(P*0.0295333727,2);
Serial.println(" inHg");

// The pressure sensor returns abolute pressure, which varies with altitude.
// To remove the effects of altitude, use the sealevel function and your current altitude.
// This number is commonly used in weather reports.
// Parameters: P = absolute pressure in mb, ALTITUDE = current altitude in m.
// Result: p0 = sea-level compensated pressure in mb

p0 = pressure.sealevel(P,ALTITUDE); // we're at 1655 meters (Boulder, CO)
Serial.print("relative (sea-level) pressure: ");
Serial.print(p0,2);
Serial.print(" mb, ");
Serial.print(p0*0.0295333727,2);
Serial.println(" inHg");

// On the other hand, if you want to determine your altitude from the pressure reading,
// use the altitude function along with a baseline pressure (sea-level or other).
// Parameters: P = absolute pressure in mb, p0 = baseline pressure in mb.
// Result: a = altitude in m.

a = pressure.altitude(P,p0);
Serial.print("computed altitude: ");
Serial.print(a,0);
Serial.print(" meters, ");
Serial.print(a*3.28084,0);
Serial.println(" feet");
}
else Serial.println("error retrieving pressure measurement\n");
}
else Serial.println("error starting pressure measurement\n");
}
else Serial.println("error retrieving temperature measurement\n");
}
else Serial.println("error starting temperature measurement\n");

delay(5000); // Pause for 5 seconds.
}

[tt]

Yleensä tämän tyyppiset ohjelmat toteutetaan ns. tilakoneina, eli ohjelmassa on nippu tiloja joiden välillä siirrytään kun määrätyt ehdot täyttyvät. Ohjelman rakenne kannattaa hahmotella vaikka paperille niin että tilat ovat laatikoita ja tilasiirtymät nuolia niiden välillä. Pikaisesti hatusta ravistaen tämän ohjelman tilat voisivat olla vaikka seuraavat: (sori, en osaa ajatella näitä suomeksi )

1) INIT BARO
Käynnistetään ajuri. Luetaan anturia vaikka 10 kertaa 100ms viiveellä ja lasketaan arvoista keskiarvo. Tästä saadaan "ground reference" eli painelukema maan pinnalla. Myöhempiä lukemia verrataan tätä vasten. Tämä pitää tehdä joka käynnistyksellä uudelleen koska laukaisupaikan korkeus, sää ja muut häiriötekijät vaihtelevat. Keskiarvoistuksella lukeman saa luotettavammaksi. Kun tämä on tehty, siirrytään seuraavaan tilaan.

2) AT GROUND
Tässä tilassa anturia luetaan jatkuvasti ja odotetaan että raketti lähtee lentoon. Hyvä lukunopeus voisi olla vaikka 10 kertaa sekunnissa, riippuen kuinka nopeasti anturin luku kestää. "Lentoonlähtöehto" voisi olla vaikkapa 3 peräkkäistä näytettä 3m maanpinnan yläpuolella. Kannattaa tutkia miten paljon arvot heiluvat itsestään ja miten paljon tuuli aiheuttaa häiriötä. Voi myös olla tarpeen seurata arvoja pidemmällä aikavälillä ja muuttaa ground referenceä jos arvot liukuvat hitaasti johonkin suuntaan. Kun lentoonlähtö on tunnistettu, siirrytään seuraavaan.

3) FLY
Luetaan anturia mahdollisimman nopeasti ja jos sytytysehto täyttyy, siirrytään seuraavaan. Ehto voisi olla vaikkapa +10m korkeusmuutos yli 0.3s mutta alle 3s aikana. Noilla on tarkoitus estää virhesytytykset.

4) IGNITE
Pidetään sytytyspinniä päällä vaikkapa puoli sekuntia ja siirrytään seuraavaan.

5) END
Jäädään holdaamaan tähän, kunnes sähköt katkaistaan. Tarkoitus estää sytytystä laukeamasta uudelleen myöhemmin.

Tilakoneen toteuttamiseen koodissa on yhtä monta tapaa kuin on koodaajaa, mutta itse suosin rakennetta, jossa pääohjelma pyörii ikuisessa silmukassa ja if-else tai switch-case rakenteella valitaan missä tilassa ollaan. Tarkoituksena on että koodin ajo ei jää pitkäksi aikaa mihinkään näistä lohkoista jumiin, vaan jos laskentakierroksella ei tapahdu mitään muutosta, ei tehdä mitään ja seuraavalla kierroksella katsotaan uudelleen.
Tämä tilakone on kuitenkin lineaarinen eli siinä ei ole tarvetta palata aiempiin tiloihin, joten ohjelman voi kirjoittaa yhteen pötköön ja tilamuutoksia jäädään odottamaan while-silmukoihin. Arduinolla ohjelman runko voisi näyttää tältä:

void setup()
{
// alustuskoodi, ajetaan kerran kun laite käynnistyy
}

void loop()
{
// INIT BARO
// paineanturin alustus ja ground referencen laskenta

// AT GROUND
do{
delay(100); // 100ms viive
// luetaan anturia ja odotetaan lentoonlähtöä. Yhdellä "kierroksella" luetaan anturi ja vertaillaan arvoa aiempiin.
while(/* lentoonlähtöehto */);

// FLY
do{
// luetaan anturia ja seurataan korkeuden muutosta
while(/* sytytysehto */);

// IGNITION
digitalWrite(1, HIGH); // tai mikä pinni onkaan käytössä
delay(500);
digitalWrite(1, LOW);

// END
while(1); // jäädään tähän
}

Matalilla korkeuksilla voi vähän fuskata ja muuttaa paineen korkeudeksi kertomalla vakiolla. Korkeammalle mentäessä muutos ei ole lineaarinen ja pääset tutustumaan ISA-ilmakehämallin saloihin, mutta tässä riittää että paine putoaa 1.2kPa per 100m.

Tällä sepustuksella pääset varmaan alkuun.