Hybrid Rocket Project 電装班

 電装班は、主にロケットの計測・制御を行う電装(アビオニクス:Avionics)の設計・製作を行います。他にも、GSE電気系の製作・保守、飛翔シミュレーションの製作なども行っています。

  「KiCad」などの基板CADソフトを使用し、電子回路基板の回路図・パターンを設計します。


基板CADソフト「KiCad」を使用して、電子回路図を設計
基板CADソフト「KiCad」を使用して、電子回路基板のパターンを設計

  「Visual Studio Code」などのソースコードエディタや、「Visual Studio」などの総合開発環境(IDE)を使用し、マイクロコントローラが実行するプログラムの記述、ロケットを打上げる際に使用するアプリケーション、GSEの電気系統を操作するアプリケーションなどを開発します。

「Visual Studio Code」でマイクロコントローラが実行するプログラムを記述

「Visual Studio」で製作した、GSE電気系統を操作するアプリケーション(CB-03)

  計測・制御を行うアビオニクスの設計・製作を行います。アビオニクスには気圧・温度センサーや、加速度・ジャイロセンサーなどのセンサー類、地上と無線通信を行うための無線通信モジュール、そういった情報を処理するためのマイクロコントローラなどによって構成されています。アビオニクスはロケットの内部に搭載され、ロケットの機体と共に飛翔していきます。ロケット内部で情報収集し、ロケットを制御するのはアビオニクスの仕事です。「電装」とあるとおり、これらのアビオニクスに関する一連のことが電装班の一番の肝となっています。

センサーなどを搭載したアビオニクスの基板
基板の中央に取り付けられた加速度・ジャイロセンサー

  アビオニクスは基板だけで構成されるわけではありません。動作には電源となるバッテリーも当然ながら必要ですが、基板とバッテリーが飛翔中に機体内部で動かないような筐体も必要になります。そのような筐体を設計・製作するのも電装班の役割になります。基板やバッテリー、機体の内側、筐体などが互いに干渉しないようにそれぞれを配置させるためには、3DCADを使用した方が大変便利です。また、必要な部品をそのまま3Dプリンターで出力することもできます。

「Fusion360」上でモデリングしたアビオニクスの筐体

  GSE電気系の使用する基板などを製作します。基板などを製作しても、実際に運用するのは電装班ではなく、燃焼班です。製作する側の自分たちが運用するものではないので、利用する側にとっての使用性・安全性・利便性などを追求する必要がありますが、その点が醍醐味でもあります。改良を重ねることによって、より良いものへと変えていきます。

SC-03の内部の基板

 何の予測無しにロケットを飛ばすわけではありません。「どのくらいの高さまで到達するのか?」「どこに落下するのか?」「落下までの時間は?」といった具体的な数値があらかじめ必要です。また、「どのような姿勢で飛翔するか?」なども分かると便利です。そのためには、飛翔の際に成り立つ諸法則を元に数値計算させる「シミュレーション」を行います。電装班ではそのシミュレーションも製作するほか、シミュレーション結果を経時的に三次元表示させるアプリケーションも製作しています。

飛翔シミュレーション結果を3Dに可視化させるアプリケーション

設計・製作・保守するもの

  • アビオニクス
  • GSE電気系
  • 飛翔シミュレーション

取り扱う材料

  • 銅板
  • エッチング液
  • 多種多様なIC
  • 多種多様な電子素子(抵抗・コンデンサー・半導体等)
  • アクリル板

学べること

  • 電子工作に関する道具の使い方
  • センサーやマイコンの基礎
  • ロケットの計測・制御の基礎
  • 電子素子に関する基礎
  • 電気回路
  • 基板CAD(ECAD)の使用法
  • プログラミング

おすすめ

  • ロケットの計測・制御に興味がある人
  • 電気回路を作りたい人
  • プログラミングを実学で経験したい人
  • 金属(特に銅)やその光沢が好きな人