Юниорская Лига
Цель каждой команды в Юниорской Лиге — спасение полезной нагрузки, размещённой во второй ступени ракеты-носителя.
Ракета Юниорской Лиги
Требование назначения
- Аппарат юниорской лиги должен измерять параметры атмосферы и параметры движения аппарата во время всего полета.
- Аппарат должен быть предназначен для полета на высоту до 200 м.
Требование к системе спасения
- Аппарат должен иметь парашютную систему спасения.
- Система спасения должна обеспечить спуск аппарата со скоростью 5 — 11 м/с.
Этапы полета РН Юниорской Лиги
Требования к бортовому оборудованию
- Бортовое оборудование аппарата должно быть собрано с использованием компонентов конструктора юниорской лиги, предоставляемого Организаторами.
Примечание: допускается использование компонентов, не входящих в состав конструктора юниорской лиги, предоставляемого Организаторами.
- Бортовое оборудование аппарата должно обеспечивать измерение следующих параметров:
-
- времени от момента включения аппарата, в мс;
- высоты полета относительно старта, в cм;
- значений ускорений (кажущихся ускорений) по трём осям, в мg;
- давления, в Па;
- температуры, в 0,1 °C.
Примечание: выбранные единицы измерения обеспечивают отсутствие вычислений с плавающей запятой.
- Бортовое оборудование аппарата должно фиксировать следующие этапы полета:
- факт старта ракеты-носителя;
- факт отделения аппарата от ракеты-носителя;
- факт выдачи команды на срабатывание системы спасения;
- факт приземления аппарата.
- Бортовое оборудование должно обеспечивать передачу данных по радиоканалу 433 МГц.
- Бортовое оборудование должно иметь возможность включения/выключения при помощи переключателя (пример: чека, тумблер, клавишные переключатели).
- Система питания должна обеспечивать работу бортового оборудования не менее 1 часа.
- Система питания должна быть либо легко доступной для замены в полевых условиях, либо с возможностью подзарядки без разбора аппарата.
Требования к массе, габаритам и компоновке
- Полная масса аппарата (с учетом массы корпуса, обтекателя и системы спасения) не должна превышать 430 грамм.
- Бортовое оборудование с учётом системы спасения и антенны должно иметь иметь следующие габариты:
- высота не более 200 мм;
- диаметр 76 мм;
- Бортовое оборудование должно быть размещено внутри стандартного корпуса, предоставляемого Организаторами.
- Аппарат должен выдерживать продольные перегрузки до 12 g.
- Компоновка бортового оборудования должна соответствовать рисунку ниже. Расстояние закрепления монтажного кольца 60 мм от правого торца отсека с бортовым оборудованием.
Требования к радиопередаче
- Обязательна передача данных измерений по обязательным исследовательским задачам в процессе полета аппарата на приемную станцию Организаторов.
- Приём телеметрии на собственную приёмную станцию допускается, но не освобождает от приема на станцию Организаторов;
- Все параметры радиопередачи (настроек радиомодуля) должны быть указаны в пояснительной записке, предоставляемой на Финал Чемпионата, а также сообщены Комиссии при прохождении Предстартовой проверки.
- Канал радиопередачи, скорость передачи, мощность* и наличие контрольной суммы должны быть указаны в Пояснительной записке на аппарат.
*Рекомендуется устанавливать максимальную мощность передачи для уверенного приема.
- Частота отправки пакетов данных — не менее 1 Гц;
- Передаваемые по радиоканалу данные должны соответствовать следующему формату:
TeamID;Time;Altitude;A;Start point;Separate point;Recovery point;Landing point \n
где:
- TeamID – код команды, 2 символа в кодировке ASCII. Код команды выдается Организаторами;
- Time – время с момента включения бортового оборудования, в мс;
- Altitude – высота, относительно уровня старта, в см;
- A – модуль вектора ускорения, в мg;
- Start point — флаг, должен быть «1» после того как был зафиксирован старт ракеты-носителя и «0» в противном случае;
- Separate point — флаг, должен быть «1» после того как было зафиксировано отделение отсека полезной нагрузки от ракеты-носителя и «0» в противном случае;
- Recovery — флаг, должен быть «1» после того как была выдана команда на срабатывание системы спасения и «0» в противном случае;
- Landing — флаг, должен быть «1» после того как было зафиксировано приземление аппарата и «0» в противном случае;
- \n — символ конца строки (символ подачи строки LF).
Пример*: 1A;678903;100;1000;0;0;0;0
* в конце строки стоит символ ‘\n’ (код символа 0x0A)
Код команды 1A, с момента включения прошло 678903 миллисекунд, высота 100 сантиметров, модуль ускорения равен 1000 мили g (то есть 1 g), флаг старта ракеты «0», флаг отделения отсека полезной нагрузки «0», флаг срабатывания системы спасения «0», флаг приземления аппарата «0».
Примечание: м означает приставку мили. Например, 1 рад/с=1000 мрад/с.
Рекомендации к формату записи данных
Записываемые на энергонезависимую память данные рекомендуется формировать по следующему формату:
TeamID;Time;Altitude;Ax;Ay;Az;Gy;Gx;Gz;Mx;My;Mz;Pressure;Temperature;Start point;Separate point;Recovery point;Landing point \n
где:
- TeamID – код команды, 2 символа. Код команды выдается Организаторами;
- Time – время с момента включения бортового оборудования, в мс;
- Altitude – высота, относительно уровня старта, в см;
- Ax – Ускорение по оси X, в мg;
- Ay – Ускорение по оси Y, в мg;
- Az – Ускорение по оси Z, в мg;
- Gx – Угловая скорость относительно оси X, в мрад/с;
- Gy – Угловая скорость относительно Y, в мрад/с;
- Gz – Угловая скорость относительно Z, в мрад/с;
- Mx – Проекция индукции магнитного поля на ось X, в мкТл;
- My – Проекция индукции магнитного поля на ось Y, в мкТл;
- Mz – Проекция индукции магнитного поля на ось Z, в мкТл;
- Pressure – Давление, Па;
- Start point — флаг, должен быть «1» после того как был зафиксирован старт ракеты-носителя и «0» в противном случае;
- Separate point — флаг, должен быть «1» после того как было зафиксировано отделение отсека полезной нагрузки от ракеты-носителя и «0» в противном случае;
- Recovery — флаг, должен быть «1» после того как была выдана команда на срабатывание системы спасения и «0» в противном случае;
- Landing — флаг, должен быть «1» после того как было зафиксировано приземление аппарата и «0» в противном случае;
- \n — символ конца строки (символ подачи строки LF).
Пример: 1A;678903;100;1000;1;0;999;888;777;555;444;333;99853;1;0;0;0
Код команды 1A, с момента включения прошло 678903 миллисекунд, высота 100 сантиметров, ускорение по оси X равен 1000 мили g (то есть 1 g), ускорение по оси Y равен 1 мили g, ускорение по оси Z равен 0 мили g, угловая скорость по оси X равен 999 миллирадиан в секунду, угловая скорость по оси Y равен 888 миллирадиан в секунду, угловая скорость по оси Z равен 777 миллирадиан в секунду, проекция индукции магнитного поля на ось X равна 555 микротесла, проекция индукции магнитного поля на ось Y равна 444 микротесла, проекция индукции магнитного поля на ось Z равна 333 микротесла, абсолютное атмосферное давление 99853 Паскалей, флаг старта ракеты «1», флаг отделения отсека полезной нагрузки «0», флаг срабатывания системы спасения «0», флаг приземления аппарата «0».
Примечание: м означает приставку мили. Например, 1 рад/с=1000 мрад/с.
Рекомендации к работе с панелью управления и индикатором состояния бортового оборудования
- На корпус отсека с бортовым оборудованием рекомендуется вывести 8-ми сегментный индикатор.
- На корпус отсека с бортовым оборудованием рекомендуется вывести два переключателя.
- Элементы не должны выступать за габариты корпуса и препятствовать сборке\разборке отсека.
- Смотровое отверстие индикатора рекомендуется заклеить прозрачной плёнкой.
- Служебные отверстия для работы с переключателями рекомендуется делать диаметром не более 6 мм.
- Рекомендации к функциям переключателей:
- «Кнопка питания» служит для перевода системы в рабочий режим.
- «Пользовательская кнопка» используется командой на свое усмотрение. Например, обеспечивает ручное «открытие/закрытие» защелки механизма спасения для процесса снаряжения системы спасения в заряженное положение.
- При включении аппарата рекомендуется, чтобы индикаторы в течение 5 секунд отображали степени заряда батареи: 1 светодиод — менее 10% от номинала, 8 светодиодов — более 90% от номинала. Далее рекомендуется перевести панель в режим отображения согласно пункту 7.8
- Рекомендуемый интерфейс индикатора по сегментам в рабочем режиме:
1 — индикатор включения питания;
2 — индикатор включения питания на радиомодуль;
3 — индикатор готовности системы к пуску (удачный опрос всех датчиков, система спасения заряжена);
4 — индикатор используется командой на своё усмотрение;
5 — индикатор факта старта ракеты;
6 — индикатор факта разделения отсека с бортовым оборудованием от ракеты-носителя;
7 — индикатор факта выдачи команды на активацию системы спасения;
8 — индикатор факта приземления.
Предлагаемые дополнительные миссии
- Отложенное срабатывание системы спасения: система спасения должна срабатывать после отстыковки от ракеты-носителя и прохождения порога высоты в 50 метров.
- Считывание значений угловой скорости относительно трёх осей, в мрад/с.
- Считывание значений проекций магнитного поля на три оси, в мкТл.
- Обеспечение записи данных на энергонезависимую память (microSD карту).
- Работа с панелью управления и индикатором состояния бортового оборудования в рамках пункта 7.
- Дополнительная задача на усмотрение команды.
Лекции
Для участников Лиги Юниор подготовлены профильные лекции, которые помогут участникам и научным руководителям лучше разбираться в предмете.
Бессменный руководитель команд Центра детского творчества «Интеллект» г. Феодосия, регулярно занимающих призовые места в чемпионатах ВИШ с 2015 года.
E-mail: plant_05@bk.ru.
1. Вводная . Задачи лиги Юниор. Состав конструктора
2. Структурная схема. Система электропитания.
3. ШИМ. Сервомашинка
4. Плата Arduino. ПО для разработки программ. Интерфейсы, используемые в конструкторе.
5. Шина SPI. Модуль индикации и записи на SD.
6. Шина UART. Модуль приемопередатчика.
7. Шина I2C. Модуль датчиков GY-91
Спасибо за подготовку материалов нашему эксперту В.В. Ящуку!
Этапы реализации проекта.
Этапы оценки готовности команд и проведения Чемпионата
- Отборочная сессия проводится в конце февраля-начале марта.
- Контрольный видеозачет — Май.
- Финал Чемпионата — Июль
Примечание 1.
Указанные сроки действительны в случае отсутствия форс-мажорных обстоятельств.
Отборочная Сессия
К Отборочной сессии команды представляют проект конструкции ОПН в виде on-line презентации, в которой должны содержаться ответы на следующие вопросы:
- Задачи команды;
- Структурная схема соединений электронных узлов (плат, дополнительных электронных узлов и механизмов) с указанием интерфейсов и структуры электропитания;
- Краткий алгоритм работы системы спасения;
- Система спасения. Если есть в «железе»- продемонстрировать конструкцию, работу механизма активации СС. Показать, как происходит взвод в рабочее состояние. Если нет готовой конструкции — продемонстрировать эскиз, чертеж с пояснениями (рассказом).
- Выбор конструкции и расчёт размеров парашюта. Как будут испытываться работа механизма активации СС и парашют?
- Предварительный расчет токопотребления. Источник питания. Какой выбрали и почему? Как определяется степень заряда выбранного источника? Как происходит замена или зарядка?
- Как (конструктивно) будет происходить обновление программного обеспечения в собранном ОПН?
- Какие были проведены, и какие планируется провести испытания и эксперименты по проверке работоспособности электронных узлов и управляющей программы?
Регламент Защиты
- Отборочная сессия проходит в режиме on-line, при помощи видеоконференции.
- Доклад – 7 мин.
- Командам необходимо тщательно проработать свой доклад, чтобы были раскрыты вышеуказанные вопросы, но при этом строго в рамках регламента.
- На дополнительные вопросы комиссии отводится 10-15 мин. Материалы (презентация) должны быть предварительно отправлены на электронный адрес, указанный организаторами.
- По решению Экспертной комиссии командам, не прошедшим Отборочную сессию, может быть назначена пересдача, с начислением штрафных баллов.
Видеозачет
К видеозачету допускаются команды, успешно прошедшие Отборочную сессию. Для прохождения видеозачета командам необходимо не позднее 15 мая (см. Примечание 1) отправить на электронную почту организаторов видеоролик продолжительностью 5 мин.
В видео должны быть показаны:
1.Испытания парашюта с ММГ (макет массо-габаритный, масса которого 410±20гр). Должен быть виден сброс с высоты, достаточной для раскрытия парашюта и замера скорости спуска. Необходимо рассчитать и показать скорость спуска.
- Передача телеметрии и работа электронных систем в тестовом режиме.
2.1. Работа радиоканала передачи телеметрии.
Для этого необходимо в пределах видимости камеры расположить собранный ОПН и экран ПК, на котором будет демонстрироваться вывод принятых данных. Отсек полезной нагрузки не должен иметь внешних проводных соединений.
Включить питание ОПН. На экране ПК должны появиться принимаемые данные, строго с Форматом телеметрии и записи данных. Поле TeamID для видеозачета установить CS.
Резко переместить аппарат вверх. Показать изменения соответствующего поля телеметрии.
Выключить питание аппарата.
2.2. Демонстрация работы электронных и механических частей в тестовом режиме.
Расположить аппарат на столе. Закрыть окно фоторезистора светозащитным материалом.
А. Включить питание аппарата со входом в тестовый режим при помощи кнопки тестового режима.
Индикаторы 1,2,3,4 должны светиться, отображая готовность соответствующих систем. Показать.
Б. Сообщить аппарату вертикальное ускорение — резко поднять его вверх. Индикатор 5 должен засветиться. Показать. Рекомендуется ориентироваться на порог 2-2,5g.
В. В течение 10 сек. после «старта» убрать светозащитный материал с окна фоторезистора. Показать, что индикатор 6 засветился.
Г. Через 5 сек. инициируется механизм системы спасения, парашют СС должен выйти из корпуса ОПН. Индикатор 7 светится.
Д. Через 5 сек. включается индикатор 8 и активируется звуковой сигнализатор.
Выключить питание аппарата.
В видеоролик возможно добавить материалы о дополнительных испытаниях. При этом не выходить за рамки максимальной продолжительности – 5 мин. Дополнительные эксперименты можно отправить в виде дополнительного видеофайла продолжительностью макс. 3 мин.
За задержку срока отправки видеоролика начисляются штрафные баллы.
Примечание 2. Режим тестирования — специальный режим, предназначенный для проверки и демонстрации работы систем аппарата. Алгоритм работы аппарата в рабочем режиме отличается от тестового.
Команды, успешно прошедшие этап Отборочной сессии и видеозачета приглашаются к участию в финале Чемпионата, который проводится в начале июля в г.Владимир и Владимирской области (см. Примечание 1).
Архив
2018-2019
Лекции:
Микроспутник Лиги Юниор: что должно получиться и как этого достичь.
Алгоритм инициализации. Сервомеханизм. Аппаратный ШИМ.
Составные части:
- Миссия Юниор
- Органы включения модуля и передатчика
- Отсеки_части
- Панель индикатора и кнопок
- Расположение отсеков
- Расчет парашюта
- Регламент работы панели управления.
- Формат телеметрии и записи данных