Servomotor zur Beschleunigungsmessung?

Das Servo kümmert sich nur darum, den Steuerbefehl des Atmega 
umzusetzen, der ihm dann eben mitteilt, den Hebel von -30 auf +60° zu 
stellen (Z.B.)
Mit dem Messen der Beschleunigung hat das Servo nichts zu tun.

Die Beschleunigung der Rakete ist in der Freiflugphase bis auf den 
Anteil der Luftreibung konstant null.

qwertzuiopü+ schrieb:
> Das Servo kümmert sich nur darum, den Steuerbefehl des Atmega
> umzusetzen, der ihm dann eben mitteilt, den Hebel von -30 auf +60° zu
> stellen (Z.B.)
> Mit dem Messen der Beschleunigung hat das Servo nichts zu tun.

Das ist ja komisch. Wie schreibt die Wikipedia dann so präzise von einem 
Servomotor? Ist doch mir überlassen, welche Technik ich dann zum 
Freigeben des Fallschirms nutzen möchte - muss doch kein Servomotor 
sein?

Also von der Bestimmung des Auslösezeitpunkts siehst du da in dem 
Abschnitt dann auch keine Information, richtig?

Martin schrieb:
> Die Beschleunigung der Rakete ist in der Freiflugphase bis auf den
> Anteil der Luftreibung konstant null.

Vielleicht verstehe ich nicht ganz, was du damit meinst? Aber kommt es 
nicht auf das Bezugssystem an? Und ein Beschleunigungssensor innerhalb 
der Rakete sollte ja verschiedene Kräfte spüren und so eine 
Beschleunigung ermitteln können.

Frank G. schrieb:
> Ich stelle mir das so vor:
> Der Microcontroller bekommt die Höheninformation von einem
> angeschlossenen Sensor.

Ja, das habe ich mir auch schon gedacht: der Auslösezeitpunkt liegt ja 
einfach am Umkehrpunkt der Höhe. Mich hat die Formulierung der Wikipedia 
da irritiert. Da kam mir das so rüber, als würde man den Servomotor 
irgendwie als Sensor nutzen können, um den Umkehrpunkt zu bestimmen - 
nur dann über Beschleunigungsmessung und nicht über Höhe.

Natürlich Kommt es auf das Bezugsystem an. Deshalb sieht der Sensor in 
der Rakete keine Beschleunigung wie ein Passagier beim Parabelflug keine 
Beschleunigung spürt.
Wie gesagt, bis auf den "Fehler" der Luftreibung.

Die Fallschirmauslösung per Beschleunigungs-Nulldurchgang zu machen 
haben schon andere erfolglos versucht und eine saubere Stecklandung 
hingelegt.

Martin schrieb:
> Natürlich Kommt es auf das Bezugsystem an. Deshalb sieht der
> Sensor in
> der Rakete keine Beschleunigung wie ein Passagier beim Parabelflug keine
> Beschleunigung spürt.
> Wie gesagt, bis auf den "Fehler" der Luftreibung.
>
> Die Fallschirmauslösung per Beschleunigungs-Nulldurchgang zu machen
> haben schon andere erfolglos versucht und eine saubere Stecklandung
> hingelegt.

Hä? Das wäre ja peinlich, wenn ich das intuitiv falsch gedacht habe. Da 
muss ich gleich nochmal nachdenken. Ich stelle mir nur Astronauten in 
Ihrer Rakete vor: die merken doch einen Unterschied zwischen den 
einzelnen Startphasen?! Ich denke nach... Moment. :D

Julia schrieb:
> Wie nutzt man das dann, um herauszufinden, wann die Beschleunigung der
> Rakete sich umkehrt und der Fallschirm geöffnet werden soll?

Die Beschleunigung ist wegen der auf die Antriebsphase folgenden 
Freiflugphase nicht gut geeignet, um den Gipfelpunkt der Flugbahn 
festzustellen, aber schon vor über 100 Jahren hat man den Staudruck 
dafür benutzt: 
http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/inostr-yazyki/nemets/knopp-maul-1903_2003.pdf

Nettes Dokument :ok:

Der Staudruck / die Geschwindigkeit macht aber auch Probleme, wenn die 
Rakete einen Bogen fliegt und daher nie wirklich stehen bleibt.

Nicht umsonst wird in Wikipedia etwas von Zeitauslösung geschrieben. Das 
ist am Zuverlässigsten, sofern man den vom Treibsatz gelieferten Impuls 
genau genug kennt.
k.A. ob inzwischen schon jemand die Startbeschleunigung mißt um die Zeit 
zu bestimmen. Für ungenau definierte Treibsätze dürfte das besser sein 
als eine feste Zeit.

Julia schrieb:
> Und ein Beschleunigungssensor innerhalb
> der Rakete sollte ja verschiedene Kräfte spüren und so eine
> Beschleunigung ermitteln können

Damit bekommt man direkt erstmal nur den "Brennschluß" der Antriebsstufe 
mit. Um aus der Beschleunigung auf den Bahnscheitelpunkt zu kommen, 
müßte man die Beschleunigung ab Start sauber aufintegrieren und die 
Reibungskräfte dabei richtig abziehen. Die Luftreibung sauber in den 
Griff zu kriegen und den Fehler des Beschleunigungssensors sauber zu 
korrigieren, stelle ich mir dabei nicht ganz einfach vor, wäre aber 
sicher mal interessant, das zumindest anhand geloggter Höhendaten mal zu 
versuchen.

An sich könnte man es schon mit Beschleunigungsmessung schaffen. Man 
darf natürlich nicht mit einem Nulldurchgang in Längsrichtung arbeiten, 
aber wenn man davon ausgeht,dass die Rakete im Scheitelpunkt umkippt, 
sollte die Erdbeschleunigung in eine andere Richtung kippen(im Bezug auf 
das Raketenkoordinatensystem).

icke schrieb:
> aber wenn man davon ausgeht,dass die Rakete im Scheitelpunkt umkippt,
> sollte die Erdbeschleunigung in eine andere Richtung kippen(im Bezug auf
> das Raketenkoordinatensystem).

Die Erdbeschleunigung steht in der Rakete nicht zur Verfügung, weil 
sich die Rakete (bis auf Luftreibung) frei im Schwerefeld bewegt. Guck 
dir mal vom Astronautentraining einen Parabelflug an. Die Austronauten 
sind während der Parabelflugphase schwerelos.

Und die Luftreibung kommt immer von vorne, weil sich die Rakete auf 
Grund ihrer Aerodynamik so hindreht.

Thomas W. schrieb:
> Die Austronauten
> sind während der Parabelflugphase schwerelos.

Das ist doch optimal, auf den Beschleunigungssensor wirkt also keine 
Kraft und er misst in diesem Fall keine Beschleunigung, somit ist die 
Rakete im Sinkflug und der Fallschirm darf auslösen.

Hans schrieb:
> Das ist doch optimal

Findest du?

Meist will man doch den Fallschirm erst kurz nach dem Scheitel auslösen 
und nicht schon, bei "Brennschluss".

Thomas W. schrieb:
> Hans schrieb:
>> Das ist doch optimal
>
> Findest du?
>
> Meist will man doch den Fallschirm erst kurz nach dem Scheitel auslösen
> und nicht schon, bei "Brennschluss".

Vermutlich ist manchen nicht klar daß so eine Rakete nur kurz am Anfang 
angetrieben wird und anschließend frei fliegt. Frei wie ein geworfener 
Ball oder Stein.

siehe auch http://de.wikipedia.org/wiki/Newtonsche_Gesetze

icke schrieb:
> An sich könnte man es schon mit Beschleunigungsmessung schaffen. Man
> darf natürlich nicht mit einem Nulldurchgang in Längsrichtung arbeiten,
> aber wenn man davon ausgeht,dass die Rakete im Scheitelpunkt umkippt,
> sollte die Erdbeschleunigung in eine andere Richtung kippen(im Bezug auf
> das Raketenkoordinatensystem).

Dummerweise kann man das mit einem Accelerometer nicht messen. Den 
Kippvorgang an sich könnte man u.U. mitkriegen, da ist aber ein 
Gyro-Sensor besser geeignet.

Noch gscheiter ist vermutlich ein Luftdrucksensor mit ein paar 
Heuristiken, in den Quadrocoptern funktionieren die Dinger auch sehr gut 
zur Stabilisierung der Höhe.

rmu schrieb:
> Noch gscheiter ist vermutlich ein Luftdrucksensor mit ein paar
> Heuristiken ...

Als Ansatz bietet sich an, steigenden Luftdruck als Abwärtsbewegung zu 
werten ;-)
Der Sensoreintritt muss dafür an "strömungsneutraler" Stelle sitzen - 
sonst mißt man die Airspeed mit.

Thomas W. schrieb:
> Meist will man doch den Fallschirm erst kurz nach dem Scheitel auslösen
> und nicht schon, bei "Brennschluss".

Naja, nachdem der Schub, also die positive Beschleunigung der Rakete, 
endet, fliegt sie mit abnehmender Geschwindigkeit weiter nach oben, hat 
also eine negative Beschleunigung. Die Summe aus dieser 
Bremsbeschleunigung und der Schwerebeschleunigung sollte aber noch immer 
noch das selbe Vorzeichen habe wie zuvor, um dann, im Umkehrpunkt und 
der Fallphase, auf Null zurück zu gehen.

Hans schrieb:
> Die Summe aus dieser
> Bremsbeschleunigung und der Schwerebeschleunigung sollte aber noch immer
> noch das selbe Vorzeichen habe wie zuvor, um dann, im Umkehrpunkt und
> der Fallphase, auf Null zurück zu gehen.

Die Rakete fliegt - nach "Brennschluss" - vor und nach dem 
Scheitelpunkt, bis auf die Bremskräfte durch den Luftwiderstand, frei im 
Schwerefeld. Wie soll sich da die in der Rakete gemessene Beschleunigung 
vor und nach dem Scheitelpunkt unterscheiden.

Mit einem Gyro könnte man die Drehung der Rakete detektieren.

Ihr habt recht, nach dem Schubende wirkt auf die Rakete nur mehr die 
Schwerkraft und beschleunigt diese negativ, wodurch diese abgebremst 
wird und schlussendlich ihre Richtung umkehrt. Da auf die Rakete 
(abgesehen vom Luftwiderstand) keine weitere Gegenkraft wirkt, misst der 
Sensor keine Beschleunigung nach Schubende und wärend der Rückkehr.

Dennoch finde ich, mit einem Beschleunigungsmesser ist der Scheitelpunkt 
bestimmbar. Integriert man die gemessene Beschleunigung (abzüglich der 
Schwerebeschleunigung) vom Start an, so weiß man zu jeder Zeit, welche 
Geschwindigkeit die Rakete hat. Da nach Schubende die gemessene 
Beschleunigung Null ist und durch das subtrahieren der 
Schwerebeschleunigung nun eine negative Beschleunigung Integriert wird, 
erreicht die berechnete Geschwindigkeit nach einer bestimmten Zeit 
negative Werte, was genau im Scheitelpunkt der Fall sein sollte.

Bei der geringen Geschwindigkeit, die eine Wasserrakete erreicht (im 
Scheitel ohnehin v=0), sollte es ausreichen den Fallschirm händisch 
mittels Fernsteuerung auszulösen.

Bei der ebenfalls geringen Flughöhe reicht als Empfänger wahrscheinlich 
auch schon ein billiger IR-Fernsteuerempfänger aus, wenn man dem 
Fernbedienungssender noch ein paar zusätzliche IR-LEDs spendiert.
Z.B.: 
http://www.conrad.de/ce/de/product/184294/IR-Empfaenger-Sonderform-axial-bedrahtet-38-kHz-940-nm-35-OS-838G

lrep schrieb:
> Bei der ebenfalls geringen Flughöhe reicht als Empfänger wahrscheinlich
> auch schon ein billiger IR-Fernsteuerempfänger aus, wenn man dem
> Fernbedienungssender noch ein paar zusätzliche IR-LEDs spendiert.

Laut Wikipedia liegt der Rekord bei 630m und mit normalen 
Polyethylenterephthalatflaschen werden auch knapp 200m erziehlt, 
insofern könnte es schwierig werden, den Fallschirm überhaupt manuel 
auszulösen.

lrep schrieb:
> Bei der ebenfalls geringen Flughöhe reicht als Empfänger wahrscheinlich
> auch schon ein billiger IR-Fernsteuerempfänger aus

Über 600m mit einer IR-Fernsteuerung - Optimist.
http://www.uswaterrockets.com/world_record/2007_6_14/flight_log.htm

Zum Glück muss man den Fallschirm aber nicht direkt nach dem Scheitel 
auslösen. Aber wehe, wenn ein leichter Wind weht oder die Rakete nicht 
ganz senkrecht gestiegen ist. Dann heißt es "Füße in die Hand", damit du 
rechtzeitig trotz aufgepeppten IR-Fernsteuerung die frei fallende Rakete 
mit die Reichweite bekommst ;-)

Da scheint eine Lösung mit einem kleinen Drucksensor für 1.5€ doch 
praktikabler.