|
GirişModel roket motorunun performansı sahip olduğu toplam itici kuvvet ve ortalama itme kuvveti ile ölçülmektedir. Ölçülen bu değerler her bir motorun üzerinde harf ve rakamla belirtilir. Kuvvet ölçümleri basitçe mekanik olarak yapılabilirse de elektroniğin sunduğu nimetler sayesinde hemen hemen tüm ölçü aletlerinde (doğru, güvenilir ve pratik olması bakımından) elektronik aletler tercih edilmektedir. Bu yüzden ben de motorlarım için bir test cihazına ihtiyaç duyduğumda hiç düşünmeden elektronik bir test standı üzerinde karar kıldım. Önceleri ürettiğim motorların performans testini geçip geçmediğinin yolunu basit olarak başarılı bir roket uçuşuna bağlıyordum. Eğer ürettiğim motor, roketi başarılı bir şekilde uçuruyorsa o motorun tasarım bilgileri ile diğer motorları üretiyordum. Elbette deneme-yanılma yoluyla süren bu çalışmaların sonucunu almam uzun zaman alıyor ve bu sonuçların hiç bir bilimsel dayanağı olmuyordu. Bu motorları test edilmeleri için birkaç üniversitenin araştırma laboratuvarına göndersem de testleri yapan kişilerin acemiliği ya da testlerin bana ulaşmasının zaman alması gibi değişik nedenlerden dolayı bir test cihazına sahip olmamın gerektiğine inandım. Bu amaçla kullanabilecek bir test cihazını piyasadan satın alamayacağımı (gerek maliyet ve gerekse işlerliği bakımından) fark edince bu cihazın tasarımını kendim yapmaya karar verdim. Zaten deneysel amatör roketçilik çalışmalarının özünde fabrikasyon üretime meydan okumak yatmaktadır. TasarımRoket motorlarının üretmiş olduğu itici kuvveti ölçen cihazlar hemen hemen aynı tasarım prensibine dayanmaktadır. Bu tasarımda roket motorunun ürettiği kuvveti, bir yük hücresi çok düşük voltaja sahip elektrik sinyallerine dönüştürmektedir. Bu düşük voltajlı elektrik sinyalleri bir amplifikatörle yükseltildikten sonra bir sinyal dönüştürücü yardımıyla sürekli bir veri akışı sağlanmaktadır. Bu veriler uygun bir yazılımla sayısal olarak kaydedilebilir ya da dijital bir ekranda gösterilebilir. Bu prensibe dayanan tasarımlara gerek ticari ve gerekse deneysel çalışma bazında internetde rastlanabilir. Benim için en uygun böyle bir tasarıma Jimmy Yawn adlı Amerikalı bir deneysel amatör roketçinin web sitesinde rastladım ve kendisinden de destek alarak sitesinde yaptığı projesinin aynısını gerçekleştirdim. Bugüne kadar elde edemediğim en doğru ve mükemmel verileri bu cihaz sayesinde elde etmeye başladım. Teşekkürler Jimmy!.... Jimmy'nin projesi ve benim de gerçekleştirdiğim model roket motoru statik test standının başlıca öğeleri şunlardır:
Resim 1 -- Standın genel görünümü Resim 2 -- Standın üstten görünümü Resim 3 -- Standın iç görünümü
Load Cell AmplifikatörŞekil 1 yük hücresine bağlı olarak kullandığım amplifikatör devresinin elektrik şemasını göstermektedir. Bu özel devrede güç kaynağı olarak iki adet 9V pil kullanılmaktadır. Amplifikatörün en önemli parçası olan INA 125 çipi Digi-Key adlı siteden temin edilebilir. Bu çipin teknik veri sayfası incelendiğinde yük hücresinde Wheastone köprüsü şeklinde düzenlenen dört adet gerinim ölçere ait çıkış voltajının INA 125 çipinin Vin+ ve Vin- uçlarına gitmesi gerektiği görülecektir. Ayrıca bu çıkış voltajının amplifikatör kazancını (voltaj büyültme faktörünü) ayarlamak için çipin 8 ve 9 no'lu ayakları arasına 1 K Sermet Potansiyometre (ayarlı direnç) bağlanmaktadır.
Şekil 1 -- INA 125 P Entegreli Load Cell Amplifikatör devre şeması Elektronikten anlayan birinin devre şeması ve çipin teknik veri sayfasından yararlanılarak bu amplifikatörü yapması ve başarıyla çalıştırması hiç de zor olmamaktadır. Elektrik-elektronik ve haberleşme sektör üçgeninde yıllar boyunca kazandığı deneyimlerini öğrencilerine sunan Dokuz Eylül Üniversitesi İzmir Meslek Yüksek Okulu Öğretim Görevlisi Özgür Öz bu amplifikatörün gerek tasarımında ve gerekse yapımında desteklerini benden esirgememiştir. Kendisine bir kez daha buradan teşekkür ederim..... Resim 5 -- Amplifikatörün dış görünümü Resim 6 -- Amplifikatörün iç görünümü Veri ToplamaModel roket motorunun test edilmesi sırasında ortaya çıkan itme kuvveti yük hücresi tarafından düşük voltajlı elektrik sinyallerine dönüştürülür. Bu sinyaller amplifikatörde yükseltilir. Amplifikatörden çıkan bu sinyallerin değerlendirilmeleri için bilgisayar ortamına aktarılması gerekmektedir. Amplifikatörden gelen bu analog sinyallerin dijital sinyale çevrilme şarttır. Bu gerekliliği piyasada çok çeşitli modelleri bulunan ve aynı zamanda veri toplama işlevini de gören sinyal dönüştürücüler yapmaktadır. Çok çeşitli fiyat ve özelliklere sahip bu sinyal dönüştürücülerin benim için en uygunu olarak DATAQ Instuments şirketi tarafından satılan DI-194 RS sinyal dönüştürücüsünü kullandım. Bu kayıt modülünün giriş ucuna amplifikatörden gelen analog sinyal bağlanırken çıkış ucu RS-232 kablosu ile bilgisayarın RS-232(ya da seri) bağlantı noktasına bağlanır. Teste başlamadan önce muhakkak surette bu modülün kalibrasyonunun yapılması gerekmektedir. DATAQ Instuments şirketi artık DI-194 RS modelini satmamakta muadili olarak USB bağlantılı DI-145 modelini satmaktadır.
![]() ![]() Resim 7 -- DI-194 RS Sinyal Dönüştürücüsü Resim 8 -- DI-145 Sinyal Dönüştürücüsü Verilerin DeğerlendirilmesiSinyal dönüştürücüden bilgisayara gelen dijital veriler ancak ücretsiz olan WINDAQ yazılımı ve sinyal dönüştürücü donanımına ait sürücünün bilgisayara kurulumu ile değerlendirilmektedir. WINDAQ yazılımı hem kayıt ve hem de okuma yazılımından oluşmaktadır. Kayıt yazılımı, bilgisayar ekranında görüntülenen gerçek zamanlı bir dalga görüntüsünün doğrudan ve sürekli olarak bilgisayara .wdq uzantılı bir dosya halinde kaydedilmesini sağlar. Verilerin kaydedilmesine başlanmadan önce ve sinyal dönüştürücünün kanallarına bağlı test cihazından gelen verilerin toplanması amacıyla; kanalların etkinleştirilmesi, sinyal örnek hızının belirlenmesi, kazanç ve ölçüm aralığının belirlenmesi ve giriş sinyallerinin kalibre edilmesi gibi bazı ön işlemlerin dikkatlice yapılması verilerin güvenirliliği açısından çok önemlidir. Okuma yazılımı, .wdq uzantılı şekilde kaydedilmiş dosyadaki dalga forumundaki verinin istenilen zaman aralığını (test anını) seçip o aralıkta mevcut olan veri akışını .csv uzantılı olarak kaydedilmesini sağlar. Bu .csv uzantısına sahip dosya aynı zamanda Excel simgesine sahip olup Excel formatında açılmaktadır. Excel formatına bilimsel gösterimde kaydedilen veriler Excel hücrelerinin sayı formatında biçimlendirilmesinden sonra genellikle çizgi grafiği şeklinde gösterilir. Bu grafik gösteriminde X yatay ekseni saniye olarak zamanı gösterirken Y dikey ekseni newton olarak itme kuvvetini göstermektedir. Deneysel olarak yürüttüğüm model roket motor üretim çalışmalarına, bu statik test standından aldığım veriler büyük ışık tutacak!...
Resim 9 -- Windaq Kayıt Yazılımı İlk yayımı 10 Kasım 2011Son güncelleme 27 Kasım 2011 |