Thrust Test Stand

Bonjour a tous,

Je vous présente un développement en cours, à savoir un banc de test de poussée.
Encore à l'état de maquette, un PCB devrait être designé pour en faire un "produit" robuste, fiable et bien sur précis.

Les caractéristiques actuelles :

> Gauge de contrainte ( ici une 5kg, mais il est existe avec d'autres Pmax).
> µP STM32 avec bootloader pour mise a jour du Firmware.
> Interface utilisateur deux boutons ET écran Oled.
> Sauvegarde des logs sur mémoire flash (SdCard).
> Récupération des logs sous forme d'un CSV en Mass Storage via l'USB.
> Fonction Tare, étalonnage 1 point et mode 'Fire' (commande de puissance pour une Igniter AVEC lancement du log).

Les tests sur table sont engageant.
La précision mais surtout la répétabilité est incroyablement bonne !

A venir :
> Remplacement SDCard par une flash InSitu (trop de dispersion de fonctionnement entre les cartes sd).
> Implémentation calibration 3 points pour une meilleur linéarité.
> Fonctionnement sur batterie avec charge par USB.
> Un PCB propre.
> Choix d'un boitier pour une intégration propre.

Quelques illustrations :

Cool
J'en ai fait un egalement c'est un projet très sympa à faire et surtout très util.
Celui que j'ai fait mesure egalement la pression interne du casing avec telemetrie en direct sur telephone. Il produit en sortie au choix un CSV ou un fichier ENG pre-rempli.
Il y a egalement un partage des données sur Whatsapp, mail etc ...
Voici une demo d'une vielle version de l'application. Depuis j'ai refait un design plus attrayant.

C'est quelque chose qui nous a pris du temps à tester avec Philippe qui a contribué aux tests et à la navigation de l'application

voici le lien ou je decrit le projet
https://sudrocketry.forumactif.org/t1396-banc-moteur-v2?highlight=banc

Mes projets sur git pour la partie Android et la partie firmware
https://github.com/bdureau/RocketMotorTestStandConsole
https://github.com/bdureau/MotorTestStand

A noter que le firmware est mis à jour depuis le telephone

Jolie travail !

Bonsoir

Cité
" Gauge de contrainte ( ici une 5kg, mais il est existe avec d'autres Pmax) "

Ce serait plutôt Jauge de contrainte (souvent avec un pont de Wheastone)
et avec 5 daN (au lieu de 5 kg), je préfère (car c'est une force qui est mesurée, pas une masse)
Moi aussi j'ai cherché des jauges avec Google et souvent cela mène à Radiospares, Farnell, Gotronic, ..
On en trouve et avec une liaison type I2C alimenté en 5 Volts
Oui les capteurs sont aujourd'hui type 'intelligent'

STM32 de www.st.com (marque S T), avec fréquence horloge en diz même cent de MHz
Pour ma part, c'est surtout ARDUINO et je débute avec RASPBERRI

Cité
" Remplacement SDCard par une flash InSitu (trop de dispersion de fonctionnement entre les cartes sd) "

Bon déjà une SDCard c'est plus pratique pour rapatrier les données dans un P C (via un adaptateur lecteur toute carte U S B)
ensuite (je le vis avec mon petit numériseur de diapos argentiques) il y a la qualité de la connectique (du support SDCard)
Enfin, les SDCard (comme les mém flash) ont des caractéristiques moyennes bien définies
il faut les utiliser avec des timings de signaux plus longs (deux fois pour une marge de fonctionnement)

J'ai manipé avec ARDUINO pour les enregistrements sur une SDCard

Cité
" Fonctionnement sur batterie avec charge par USB "
En fait la prise U S B sera pour les fils +5V 0v uniquement
La batterie (d'accumulateurs) je la vois en amont d'un régulateur 7805, qui lui alimente ton montage avec µP STM32
Une batterie donnant 5V pile (si je puis dire), cela n'existe pas

Pour la recharge de la batterie, il y a C Intégré dédié à cette fonction, ou montage résistance limiteur // diode
Ce avec une alimentation externe, alimentant aussi l'amont du 7805

Bref la batterie (d'accumulateurs, je ne pas entendre/lire pile rechargeable) devra avoir une tension d'au moins 7.2V
Un élement donnant 1.2--1.25V

Sinon bien pour l'étalonnage, en effet utiliser des objets de masse connue (ou pesé par un autre appareil)
oui c'est ce qu'il faut faire
Pour générer une force, il y a d'autres moyens mais la pesanteur reste la plus simple

Pour le P C B fiable, j'ai toujours fait :
pistes alim plus large que les pistes signaux
découplage à chaque circuit intégré par un C tantale
(oui il y a de l'électronique numérique qui donne des pics de I impulsionnelle)
pour le 0v référence, une belle plage avec le restant du 'cuivre' dispo
ce afin d'avoir une équipotentialité maximale et aussi en guise de radiateur si il y a un 7805
(ou autre composant actif dissipant des calories)

Pour les gauges les meilleurs que nous avons trouvé avec Philippe sont en Chine et en S. Nous avons opté pour un ensemble de gauges differentes en fonction des moteurs à tester. Le banc dispose d'une auto calibration, en gros tu mets une masse connue sur la gauge et tu dis à l'application qu'il faut se calibrer sur cette masse connue.
@Patrick pour le STM32 tu peux le programmer avec l'environement Arduino, c'est celui ci que j'utilise en revanche pour la prochaine version je passerai à l'ESP32 qui est beaucoup plus rapide (240Mhz) et qui a le bluetooth integré.
Tu as raison pour la carte SD les temps d'ecriture sont très variable d'une carte à l'autre c'est pour ça que j'ai préféré prendre une EEprom. Cependant la carte SD est plus simple à utiliser et tu peux la lire directement avec un ordinateur.

Il y a de la vie ici dis donc !
En vrac :

> Mes jauges de contraintes sont des modèles Gotronic avec le fameux HX711 (Celle achetée sur Aliexpress étant arrivée un peu fatiguée). La précision et la répétabilité semble redoutable. A voir avec le temps.

> STM, arduino, pic... La philosophie est la même. Du pic je passe actuellement au STM car c'est devenu la "norme" en conception. Les STMs ont la particularité d'avoir l'ensemble des pins Remappables et une communauté solide.

> Concernant les SDcards. Eh bien non c'est pas si simple...
Alors oui tu as raison, il existe bien une norme définie... mais ne sont pas toujours respectée à la lettre par les fabricants .. C'est du vécu  
Bref quand je peux m'en passer, je m'en passe !
Mémoire FLASH (et non eeprom) gérée par le µp mais aussi disponible comme une clé USB !

> Mon connecteur USB me sert pour la recharge Batterie ET Mass Storage USB.
Ton raisonnement sur le chargement de la batterie me semble tordu. Une batterie Li-ion 1S délivre une tension bien suffisante pour faire fonctionner une électronique moderne, et se recharge simplement par un régulateur linéaire (ex : MCP73831)

> Mon banc a la fonction Tare (son zéro)  et une calibration 1 pts. Je pose un objet dont la masse est connue(ou mesurée avant ) et je lui indique sa masse via mon IHM. La correction a appliquée est ensuite calculée. Le rajout d'un second point est prévu pour une meilleur linéarité.

> Point de plan de masse avec le cuivre dispo. Le prix d'un PCB 4layers est devenu dérisoire, pourquoi sans priver. (voir JLCPCB ou PCB way).

> ESP32 est un bon candidate pour le dev, essentiellement pour les fonctions radio et son prix ! La fréquence de clock est impressionnante mais de mon point de vue peu utile. Peu de projet pro on nécessité autant de puissance. Apres, on ne va pas cracher dessus.

Oui le forum est actif, et encore tu es sur la partie public, nous avons egalement une partie reservé aux membres de l'association
Pour l'ESP32 on s'y fait très vite, je l'utilise pour mes derniers altimetres c'est super rapide pour remonter beaucoup de données par bluetooth
J'utilise l'HX711 en provenance d'aliexpress. Je pense que c'est suffisement précis meme si de temps en temps on voit que ça dérive

Pour mesurer la poussée j'utilise ça
https://fr.aliexpress.com/item/1005004517468661.html?spm=a2g0o.order_list.order_list_main.275.21ef5e5bQvwByB&gatewayAdapt=glo2fra
et pour la pression interne du casing
https://fr.aliexpress.com/item/1005001699331864.html?spm=a2g0o.order_list.order_list_main.296.21ef5e5bQvwByB&gatewayAdapt=glo2fra

Je fais faire mes PCB egalement

Qu'est ce que tu entend par "Le rajout d'un second point est prévu pour une meilleur linéarité."

Ben oui il y a de la vie, il faut

D'abord PiconOrbiter puis PiconOrbiter et Boris

Oui moi aussi je suis un client de Gotronic

Le connecteur U S B (à partir du P C) fournit du +5V (dans une certaine limite 0.5A pour I)
En fait je suis resté avec la tension 5V pour la logique

Bien sûr je sais qu'il y a eu ensuite 3.3V 1.7V 1.8V
(pour abaisser la consommation en W, dûes surtout aux commutations)
Et ces tensions doivent rester dans une plage +-5% alors que la tension d'un accu descend
légèrement dans le temps

J'ai eu le datasheet (google, site microchip) pour le c i MCP73831, et lu ensuite ce file pdf
Pour moi la batterie qui se recharge et la batterie qui alimente sa charge donne lieu
à deux configs différentes pour le fonctionnement
L'alim extérieure pour moi recharge la batterie et alimente aussi la charge d'utilisation

Oui j'ai surtout fait des P C B 1 layer (et une fois 2 layers ou 2 couches)
c'est pour cette raison que j'ai cette habitude d'utiliser le 'cuivre' restant
D'autant plus que le commerçant (Perlor Radio) travaillait avec des c imp simple face (et double face)
J'étais resté années 70 80, comme ma scolarité et mes études
Mais sinon oui, il faut suivre le mouvement

Je reste attaché et j'insisterais pour la plage de masse 0v référence

Et enfin pour tous, j'ai regardé mes SDCard
De marque VERBATIM, SANDISK, SAMSUNG elles ne m'ont pas embêtée (jusqu'à présent) pour ARDUINO
et pour mon numériseur de diapos (quoique après avoir fait 15000 numéris !!, j'y reviendrais)

Pour mes appareils photo numéri, je n'ai jamais embêté ainsi

L'adaptateur toute carte mémoire vers U S B, je l'avais acheté à la FNAC

Je n'ai pas encore constaté de dérive sur ma maquette (de l'ordre de 1gr) mais c'est surement parce que mon capteur est un "petit" et donc me permet d'avoir une plus grande résolution sans saut.
Dans mon cas Full range > 5kg.

Quand je parle d'un second point, c'est par exemple un jauge donné MasseMax Xkg :
> Tare, pour son zéro.
> 1er coef Calibration à MasseMax/ 2
> 2eme coef Calibration à MassMax.
Comme les capteurs (et/ou composants) n'ont pas de réponse parfaitement linéaire, les coefs te permettront de faire une corrections polynômiale.

Encore moi

Oui j'ai vu pour le HX711 (site vendeur AliExpress)
C'est d'abord un convertisseur 24bits Analog->Digital lisant un pont de Wheastone

Pour une réponse non linéaire, oui il faut des mesures de référence et ensuite interpoler
Mais 2 ce n'est pas suffisant
Pour moi il en faut plutôt 20 étalés sur toute la bande de mesure

PiconOrbiter a écrit:Je n'ai pas encore constaté de dérive sur ma maquette (de l'ordre de 1gr) mais c'est surement parce que mon capteur est un "petit" et donc me permet d'avoir une plus grande résolution sans saut.
Dans mon cas Full range > 5kg.

Quand je parle d'un second point, c'est par exemple un jauge donné MasseMax Xkg :
> Tare, pour son zéro.
> 1er coef Calibration à MasseMax/ 2
> 2eme coef Calibration à MassMax.
Comme les capteurs (et/ou composants) n'ont pas de réponse parfaitement linéaire, les coefs te permettront de faire une corrections polynômiale.

Effectivement c'est pas bete je n'y avais pas pensé pour le mien. Après j'essaye de choisir à chaque fois le capteur dans la plage de mesure la plus appropriée pour le moteur que je souhaite mesurer de maniere à ne pas etre dans la limite haute ou basse du capteur.

lem75pat a écrit:Encore moi

Oui j'ai vu pour le HX711 (site vendeur AliExpress)
C'est d'abord un convertisseur 24bits Analog->Digital lisant un pont de Wheastone

Pour une réponse non linéaire, oui il faut des mesures de référence et ensuite interpoler
Mais 2 ce n'est pas suffisant
Pour moi il en faut plutôt 20 étalés sur toute la bande de mesure

Après ça devient plus compliqué à faire en pratique. Pour les moteurs que l'on teste nous ne sommes pas à 10 ou 20N près. Nous avons aussi remarqué que le centrage du moteur sur le capteur etait important, d'ou les capteurs en S
@Philippe tu devrais poster une photo de ton banc

Pour une réponse non linéaire, oui il faut des mesures de référence et ensuite interpoler
Mais 2 ce n'est pas suffisant
Pour moi il en faut plutôt 20 étalés sur toute la bande de mesure

2, 3, 20 et pourquoi pas 200 !?  
Le nombre de coef calibration est a rapporter avec la précision désirée mais avant tout de la qualité du couple capteur / conditionneur.

Plus sérieusement, d'après la datasheet capteur:
# Les données telles que dérives, erreur, linéarité sont données > a rapporter avec la précision attendue.
# La réponse du capteur n'est donc pas une montagne russe mais une "droite", avec une "certaine" pente.
# L'idée d'une calibration 3 pts n'est pas de moi, mais c'est le standard dans les labo de calibrations type cofrac.

Je retiens l'idée de faire plusieurs mesures. a ajouter dans ma prochaine version

Je supose une mesure à 1/3 du capteur, une à la moitié et une derniere au 2/3 comme ça on devrait etre dans la plage linéaire du capteur

Bonjour

Non 200 c'est beaucoup trop, 20 suffit amplement dans ma définition

Ceci dit je penses aux capteurs de pression BMP280 BMP180 qui ont une intelligence et qui ont une mémoire 'morte'
Cette dernière est remplie par le fabricant, qui fait pour chaque capteur produit, une série de mesures
destinées à qualifier la réponse et ensuite à calculer ces coefficients ainsi programmés
Il n'est pas impossible justement que ce fabricant fasse pour chaque capteur produit, des dizaines de mesures

Encore moi

Je reviens une dernière fois sur les petites tensions d'alimentation
Oui j'ai deux appareils photo num NIKON & OLYMPUS et un tel portable SAMSUNG
Ils ont tous trois un accumulateur (batterie de 3 éléments) donnant 3.7V

Cette tension n'alimente PAS DIRECTEMENT les composants logique numérique µinformatique (processeur, mémoires, ..)
Ces derniers fonctionnent pratiquement aujourd'hui sous 1.8V, généré (convertisseur à découpage) à partir du 3.7V

Concernant la batterie avec son c i de gestion,
avec alim extérieure 5V USB, cet ensemble travaille en recharge batterie (conversion 5V -> 3.7V)
sans alim extérieure 5V USB, cet ensemble travaille en source d'énergie (conversion 3.7V -> 5V)

Je finis ce texte avec les c i logique d'avant :
TTL (Transistor Transistor Logic) avec une tension d'alim de 5V +-5%
CMOS ( Complementary Metal Oxyde Semiconducteur) avec une tension d'alim de 3 à 18V
La série TTL a pour référence 74** 74LS** et il y eu une évolution 74HC**
en intégrant des composants CMOS dans les c i, mais en gardant 5V +-5%
Les tensions 5V puis 3.3V 1.8V existent toujours et ont une tolérance exigée de 5%

Cité
"Après ça devient plus compliqué à faire en pratique. Pour les moteurs que l'on teste nous ne sommes pas à 10 ou 20N près"

Bonsoir Boris

Oui ne soyons pas exigeant²
Nous ne sommes pas : S E P N, Ruggieri, Fabrique propulseurs aux Mureaux, D G A

Cité
"Nous avons aussi remarqué que le centrage du moteur sur le capteur etait important, d'ou les capteurs en S"

Tout à fait

Je vais parler d'arbres puis de trièdre

Oui les palmiers, les cocotiers sont toujours un peu courbés, jamais droits
comme pour (U S, U K) les poteaux en bois avec un transfo en haut

Je suis obligé d'en venir à Ox Oy Oz pour dire que lors de la mesure de la poussée, le tube propulseur
se mettra pour moi, très légèrement de biais
donnant ainsi une petite composante en Ox et Oy
Mais que cela n'empêche pas de construire et d'utiliser un banc de mesure de poussée

La dernière pour ce soir
J'ai vu pour le HX711 chez Aliexpress (site)
Les noms commerciaux sont en kg (5kg 50kg)
Oui car ils sont destinés aux pèse personne, pèse ingrédient

Un mot sur le principe de fonctionnement du capteur
Cela commence par une grosse règle métallique d'écolier qui fléchit avec la masse mesurée
Cela me fait penser aux flexion des poutres (et surtout aux équations, aux calculs)

La face supérieure s'allonge et la face inférieure se contracte
Se faisant, cette déformation est reportée sur un des quatre éléments résistifs d'un pont de Wheastone
Après amplificateur différentiel puis numérisation