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Parte del requerimiento gestionado con AMSAT hacia septiembre de 2009:

En base a avances y conversaciones, se definen una serie de puntos relacionados con la detección del despegue y/o del apogeo,para evitar bloqueos del GPS

Sistemas de Recuperación Simple y Doble:

En la figura siguiente se ve un esquema que muestra la ubicación de partes en un cohete experimental de alta potencia dotado de recuperación simple, para alturas de hasta 1000 metros:

Este cohete posee dos paracaídas pero ambos se liberan al mismo tiempo al separarse la nariz, la cual porta un paquete de experimentos estudiantiles. En la imagen siguiente se observa el despiece de un cohete de gran porte dotado de Dual Deployment, en el que ambos paracaídas son expulsados sucesivamente por la parte delantera del cohete mediante un mecanismo especial denominado SiLiPi, desarrollado por socios ACEMA:

Sistema electrónico de control del vuelo - ALFA

Actualmente, para manejar los eventos descriptos más arriba, se está utilizando un computador de vuelo denominado ALFA, desarrollado por el grupo DMTC3 (socios ACEMA de Argentina y ACEMU de Uruguay).-  

Este sistema provee los servicios antes citados de detección y/o manejo de los siguientes estados o eventos del vuelo de un cohete: 

1 - Determinación del estado “Cohete en rampa y listo para volar”;
2 - Detección del despegue;
3 - Detección barométrica del apogeo e inmediata órden de eyección del sistema inicial de recuperación (cinta, paracaídas piloto o “drogue”);
4 - Detección de altura de eyección del sistema principal de recuperación (“main chute”);
5 - Detección de aterrizaje.-

Los estados 1, 2  y 5 son rutinas internas del computador ALFA; emite una señal acústica y luminosa en el estado 1 (“Cohete en rampa y listo para volar”), pero no emite otra señalización externa que sea útil para accionar otros dispositivos o mecanismos.-

En cambio, en los estados 3 y 4 se energizan las dos salidas de control destinadas a encender sendos iniciadores pirotécnicos.-  Las salidas físicas de control del computador ALFA son “Drogue” (actúa en apogeo) y “Principal”:

Para brindar mayor claridad en cuanto a las posibilidades del ALFA, se puede obtener la versión más actualizada de su manual de uso (V 3.0) en los Foros de Cohetería.-

Sistema de seguimiento o posicionamiento

Para vuelos que alcancen alturas iguales o superiores a los 1000 metros, además de emplear sistemas de recuperación sofisticados, es necesario poder contar con algún sistema que pueda determinar la dirección hacia la cual se encuentra el cohete o -mejor aún- lo ideal es contar con algún sistema de telemetría que pueda reportar datos geográficos que representen la ubicación del cohete sobre un mapa.- En conversaciones con AMSAT y en base a convenios oportunamente celebrados, surgió la posibilidad de elaborar una radiobaliza que venga a solucionar esas falencias.-

Por lo tanto, el objetivo deseable sería diseñar y construir una radiobaliza susceptible de ser armada por aficionados coheteros con conocimientos de electrónica (RF, analógica y digital).- Inicialmente surgió como conveniente que esa radiobaliza pudiera ubicarse en fuselajes con un diámetro interno de 49mm.-

Por parte de AMSAT se sugirió un sistema compatible con APRS y que transmita (en banda de VHF, 2 metros) datos de posición geográfica, temperaturas y, estado de baterías.- Se empleó tecnología legacy proveniente de experiencias muy exitosas con globos de alta atmósfera, por lo cual ya se cuenta con una baliza funcional, capaz de suministrar datos de posición geográfica, dos temperaturas (externa e interna), presión barométrica y altura (calculada en base a presión) y tensión de baterías.- También se prevé la inclusión de un acelerómetro de tres ejes, un dispositivo sumamente interesante.-

Por parte de ACEMA, sería interesante poder contar con transmisión de datos relativos a otros parámetros útiles para la gestión del vuelo de un cohete experimental amateur de alta potencia, como por ejemplo la detección del apogeo y  la eyección de sistemas de recuperación.-

Como diferencia en cuanto al vuelo de una baliza en un globo, en este caso no constituye un problema mayor el consumo de baterías, porque el peso de las mismas es menos crítico para un cohete de alta potencia que para un globo, y el vuelo del cohete es de duración mucho menor, con lo cual no sería necesario incluir rutinas de reducción de consumo.- 

Como contrapartida se vuelve crítica la gestión del GPS, ya que este se bloquearía en las etapas iniciales del vuelo debido a la alta aceleración, lo cual hace necesario desarrollar algún mecanismo para desactivar el GPS en el tramo inicial del vuelo, es decir entre los momentos de despegue y de apogeo (eyección del primer sistema de recuperación).- En la carrera de trepada del cohete no es indispensable conocer su posición geográfica (se la presupone vertical al punto de lanzamiento), con lo que no constituye un problema eliminar esa información, pero es necesario contar con ella en la carrera de descenso.-

Posibles controles – interfases ALFA / Radiobaliza AMSAT-ACEMA

Posiblemente por haber sido diseñada originalmente para vuelos en globo, la radiobaliza AMSAT no posee (ni necesitaba para su posibleuso original) rutinas autónomas de detección de despegue ni de detección de apogeo (ya sean rutinas de detección acelerométricas o por diferencia de presión barométrica), pero al estar dotada de un sensor de presión, para el primer caso (detección de despegue) podría usarse en el software de la baliza una rutina similar a la que se emplea en el computador ALFA, basada en diferencias de presión barométrica, aunque debería comprobarse si esto es lo suficientemente rápido como para evitar el bloqueo del GPS.- Es probable que no lo sea, con lo que puede  preverse la inclusión de un sistema tipo “break wire” o de “detección de final de rampa” o “primer movimiento”, de modo tal de utilizar -por ejemplo- un microswitch para detectar el despegue; esto puede ser más rápido pero requiere del uso de una entrada del microprocesador de la radiobaliza para conectar el switch detector de despegue.- 

La alternativa que surge como más efectiva consiste en hacer que el GPS ingrese en “sleep” de modo automático luego de n mediciones de FIX, anunciar ese estado, efectuar el lanzamiento y hacer permaner en “sleep” al GPS hasta tanto reciba la órden de iniciar sus tareas luego de la detección del apogeo.-  A continuación veremos un modo de resolver esto último.-

Para la detección del apogeo existen al menos dos caminos: una -como ya hemos dicho- consiste en utilizar una rutina de software similar a la utilizada en el computador ALFA para detección barométrica del apogeo; la segunda alternativa (más simple y confiable)  consiste en efectuar una muy sencilla interconexión entre la radiobaliza y el computador ALFA, el cual también estará viajando junto a la baliza para el control del cohete.- Adicionalmente, esto permite prescindir del sensor barométrico en la baliza, aunque en este caso se perdería la transmisión y estimación de altura en función de la presión.-  

Si bien el computador ALFA no cuenta con salidas de control que puedan usarse para una señalización de sistemas externos como la radiobaliza, es posible hacer que esta última efectúe la “lectura” del pulso generado por la conexión a masa de la salida de ignitor que se acciona automáticamente en el apogeo (detectado barométricamente por el computador ALFA):

El control lógico de disparo del ALFA sigue excitando al FET de potencia IRF512 aún luego del estallido del ignitor; si se pierde la condición de señalización hacia la radiobaliza al quedar “flotante” la salida de control luego de la desaparición de la continuidad del ignitor, podría incluirse una resistencia (por ejemplo 470 K) entre Vcc y D de IRF512, para poder dotar de tensión al punto de control aún luego del estallido del ignitor y mantener polarizado el FET.- De este modo, la salida del punto de control tendría dos estados posibles, y serían:

A) 9V : en reposo, con el ignitor conectado;
B) 0V : desde el apogeo y durante el tiempo que dure el accionamiento de esa salida, la cual cambia de estado al detectar el ALFA su estado de “aterrizado”.-

Estos “cambios de estado” pueden leerse desde la radiobaliza y emplearse con fines de control (quitar de modo “sleep” al GPS) o para obtener información destinada a ser incluída en el paquete APRS (por ejemplo, eyección de paracaídas principal).- 

Rutina de Inicialización y Control del GPS

(Si se decide no efectuar detección del despegue, sino utilizar la detección de apogeo del computador ALFA)

 

Es posible efectuar una inversión de la lógica de cualquier lanzamiento: en lugar de detectar el despegue y efectuar acciones que alisten a la radiobaliza y al GPS, es la propia radiobaliza la que indica mdiante telemetría que el cohete está listo para el lanzamiento; en ese momento el LCO (Launch Chief Officer) efectúa el lanzamiento.-

Según el flujograma de más arriba, debe esperarse hasta obtener una serie de n lecturas de GPS=A, con FIX en 3D; esto indica que el GPS está preparado y funcionando, pero no listo para el lanzamiento.- Esas lecturas pueden transmitirse a la consola remota APRS.- Luego de eso, debe aguardarse hasta que la rutina de control interno de la baliza coloque al GPS en modo “sleep” para evitar su bloqueo (el software hará eso luego de n veces de verificar correctamente una cantidad prefijada de sentencias GGA con FIX en 3D), y se emitirá un aviso APRS indicando en la consola remota la condición “GO” del sistema, es decir, “listo para el lanzamiento”.- Esa es la condición que el LCO/RSO y Jefe de Rampa deben aguardar para poder ordenar lanzamiento.-

De allí en más, una vez producido el despegue, el computador de vuelo ALFA se encargará de proporcionar a la baliza la señal de detección de apogeo, la cual se empleará como indicación para “despertar” al GPS.-

 COHETE PARA PRUEBAS

A Diciembre de 2010 se está finalizando laconstrucción del cohete destinado a pruebas:

 

Antena GPS

CONTINUARÁ...

 

No enviamos planos o indicaciones a pedido o por mail.- Si necesita más información para diseñar o construir cohetes, por favor lea detenidamente TODAS estas páginas web, suscribase al "Foro Cohetes", consulte el sitio web de la ACEMA o consulte mi libro "COHETES - Modelismo Espacial, Nivel Inicial

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Esta página se actualizó por última vez el 21/08/11.