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EE人生:一罐蕃茄實現火箭飛行計劃

上網時間: 2011年05月27日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:航空電子  火箭  除錯  壓力室  測試 

在我大學畢業前選擇畢業製作主題時,我已經在一家航空電子設備製造公司擔任軟體工程師逾四年了,理所當然地最適合進行一些完全與航空電子有關的設計。因此,我選擇設計一款火箭航空電子卡,它可用於偵測飛行特性、適時地部署兩套降落傘,並能在返回地面時協助找到火箭。

當這項設計計劃完成並經過我的教授進行標準審核程序後,就到了實際建造與測試系統的時候了。然而,由於一些供應鏈相關的經常性問題,等到我實際取得可用元件時,整個工作進度已經落後許多,因此,我開始組裝硬體部份。

基本上包括組裝電路、為大致上完成卻從未測試過的軟體進行初測,以及將系統封裝於酬載艙中,以實現一款高動力裝置的火箭發射,這些工作都必須在48個小時內完成!由於火箭發射儀式是由當地一個業餘的火箭俱樂部代為安排,而且在我之後緊接著是另一個火箭發射的行程,因此,我絕對不能錯過,否則我那一年就沒法畢業了!更不用說在日以繼夜工作的那48小時內,腦海中揮之不去的就是「只許成功,不准失敗」這句話了。

一旦完成電路組裝,並以USB通訊鏈路連接到我的電腦後,當時興奮地以為其餘的工作將會一帆風順。任何讀到此的工程師可能都會開始狂笑,因為只有「菜鳥工程師」才會天真樂觀地在最後期限之前就存有從此「一帆風順」的幻想。

就只剩一天左右的時間了,我開始為程式碼進行除錯,以便使該裝置的各種不同功能開始運作。不一會兒功夫,我已能將壓力感測器加速度計的數據儲存於EEPROM中,並經由USB埠轉儲存至PC中,以便能以手動控制使專為啟動降落傘部署的電子輸出順利實現開啟與關閉的完整流程。一切的作業看來是如此地美好,因而我便前往大學物理系,以便使用其壓力室來測試我的系統。

到了壓力室後我才知道它在前兩天故障了,而這是校園中唯一的壓力室。現在我已經無法測試我的演算法透過ADC輸入轉換感測器數據是否正確無誤了。如果在這個階段出了問題,那麼降落傘開關裝置將會在錯誤的時間啟動,並對參與火箭發射現場的人員們人身安全造成嚴重的威脅。如果我無法找到測試這一系統的方法,就不能進行火箭發射,當然也就無法在下個月順利畢業了。因此,我在此節骨眼上作了一個任何有智慧的工程師都會做決定──去問一個更有智慧的工程師,聽聽他們的建議。

由於情況特殊,我便開車到我父母家中,並徵詢我爸的意見。我爸從我出生前就一直從事電路設計工作。我們必須找到或打造一間適合為我的電路板進行測試的壓力室,其高度大約是從地平面到高達至少20,000英呎的水平高度(ASL)[這在佛羅里達中部也剛好是距地高度(AGL)]。當我們坐在桌子前腦力激盪時,我媽正在為最近由園中收獲的蕃茄裝罐。蕃茄…裝罐…玻璃罐…我想到了!

離我必須出現在火箭發射現場的時間只剩十個小時了,我爸和我用兩個廣口玻璃罐、幾個活塞和一個自動真空泵,開始打造蕃茄罐壓力室。其中一個廣口玻璃罐作為儲存器,而另一罐則置入航空電子卡。透過一點物理學與數學計算後,我們確定出可用於找到儲存器所需壓力的演算法,以便能與象徵特定高度的另一個罐子取得均衡。

因此,透過真空泵與氣閥系統,我們在裝有航空電子卡的罐中製造出真空狀態,然後使其與週遭的一般大氣空氣等化均衡,從而模擬出火箭的升空與降落。利用這些拼裝搭建出的壓力室 ,我也找到了演算法中的一些錯誤,同時能夠在發射活動進行前及時修正過來。

在歷經一項成功的火箭發射與飛行,以及幾週的論文撰寫後,我在大學畢業展中向資深設計評審團隊們發表我的設計以及廣口罐壓力室。其中有些評審是學校從美國太空總署(NASA)邀請來的火箭科學家,他們非常喜歡我在設計出這個壓力室背後的小故事。

最後,我的作品還獲得了大學畢業展的電腦工程類最佳畢業製作獎,這全得歸功於一個裝滿了蕃茄的罐子。

本文作者:Terry Reinert,家住佛羅里達州中部,他是一位軟體工程師、空手道教練,兼業餘攝影玩家。

編譯:Susan Hong

(參考原文:A Jar of Tomatoes Saves Rocket Avionics Project,by Terry Reinert)





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