3… 2… 1… Вперёд! или как безопасно активировать ракетные двигатели

При проектировании моделей ракет для соревнований или любых других целей безопасность всегда должна быть на первом месте. Следовательно, существует большой спрос на надежную систему зажигания двигателя. Классический метод, который применялся давно и до сих пор применяется в малых моделях ракет – это, конечно же, пиротехнические взрыватели. Однако в настоящее время рекомендуется использовать электрические детонаторы (также известные как электрические спички), так как они обеспечивают большую надежность, допуская гораздо большее расстояние от точки запуска ракеты.

Предохранители могут быть под рукой на случай потери или повреждения электрических спичек, но вы должны быть осторожны, так как не все спички ракетные двигатели предназначены для воспламенения от предохранителя. По этой причине электрические спички часто являются самым безопасным вариантом для успешного старта.

Небольшие одиночные электрические воспламенители могут питаться от короткого замыкания классической 9-вольтовой батареи для соединительных кабелей, но следует признать, что такое решение не очень профессиональное и очень рискованное, если имеется более одного детонатора или для активации требуется большой ток. . Следовательно, чтобы безопасное питание электродетонаторов нужен правильно спроектированный контроллер. Это устройство должно отвечать ряду требований: оно должно быть надежным, устойчивым к факторам окружающей среды, защищенным от случайного срабатывания и способным к немедленному срабатыванию необходимого количества детонаторов. Кроме того, контроллер может быть предназначен для определения того, подключены ли к нему предохранители, и если да, то сколько их. Здесь будет представлена ​​конструкция относительно простого контроллера, способного проверить правильность подключения предохранителя.

строительство

Начнем с общего описания этого устройства: Подключив электрическую спичку и убедившись, что вы готовы к запуску ракеты, включите питание. Затем включить (переключатель P1) и поставить на охрану (переключатель на кнопку K1) устройство. Когда контроллер поставлен на охрану, загорятся светодиод 2 и светодиод в кнопке B1, и будет видно, обнаружил ли контроллер подключенный воспламенитель (светодиод 4 горит, если да, то светодиод 3 горит, если нет). Если предохранитель обнаружен, нажатие большой красной кнопки (B1) или подача высокого уровня на вход пускового сигнала активирует взрыватель.

Несколько слов о том, как работает контроллер в деталях

1. Источник питания 5 В

мощность это довольно просто, потому что используется готовый модуль понижающего преобразователя. Один выпрямительный диод защищает инвертор в случае неправильного подключения к источнику питания. LED1 указывает пользователю, что питание включено.

Инвертор является элементом, оказывающим наибольшее влияние на напряжение питания контроллера, поскольку другие компоненты, подключенные непосредственно к внешнему источнику питания, способны выдерживать гораздо более высокое напряжение. Резистор для светодиода его следует выбирать в зависимости от цвета используемого светодиода (информацию о том, как это сделать, можно легко найти в Интернете). То же самое будет и для любого другого диода на схеме.

2. Ключ

Простейшим решением для сигнализации о постановке контроллера на охрану было бы подключение светодиода между 5 В и массой за выключателем (здесь: справа от К1), но в этом проекте Добавлено реле для увеличения обратной связи с пользователем.. Само реле не несет значительных токов, оно должно только щелкать при постановке контроллера на охрану.

B1-светодиод это диод, расположенный в большой красной кнопке и имеющий в своем корпусе собственный резистор. Номиналы резисторов R5 и R6 должны быть порядка нескольких кОм. Все транзисторы, используемые в контроллере, действуют как простые переключатели, поэтому точная модель не так важна, как тип используемого транзистора. Однако предпочтение отдается моделям, которые включаются при минимально возможном токе базы.

3. Обнаружение взрывателя

Цепь датчика предохранителя в нем используется один PNP-транзистор и пара резисторов. R8 должно быть несколько кОм. R10 должен гарантировать, что через воспламенитель не будет протекать слишком большой ток. Для 5 В это соответствует 5 кОм, поскольку это ограничивает ток до 1 мА. Такое значение не должно приводить к непреднамеренному срабатыванию предохранителя, позволяя транзистору включиться в достаточной степени, чтобы логические элементы обнаружили высокое напряжение на резисторе R8. На самом деле, вы можете выбрать резистор менее 5 кОм, например популярный 4,7 кОм, так как дополнительное сопротивление, вызванное транзистором и, в меньшей степени, предохранителем, эффективно компенсирует эту разницу.

Если цепь к предохранителю разомкнута, напряжение на R8 равно 0, что логические элементы будут считать логическим нулем, так что загорится светодиод отсутствия предохранителя.

Если цепь воспламенителя замкнута, транзистор включится, поэтому ток будет течь через R8. Это вызовет появление на резисторе напряжения, близкого к 5 В, которое логические элементы будут считать логической единицей, тем самым зажигая светодиод, указывающий на наличие предохранителя. Для обеспечения большей надежности этой схемы, например, между резистором и логическими элементами можно добавить триггер Шмитта. Длинный элемент, похожий на резистор, не существует в реальном устройстве, он здесь, потому что программа, в которой была создана схема, не позволяла напрямую подключить логику к резистору. Точная модель используемых логических вентилей не важна. Однако убедитесь, что они рассчитаны на напряжение, генерируемое используемым преобразователем (здесь: 5 В).

2. Электрическая схема системы

4. Большая красная кнопка

4. Контроллер собран и закрыт в корпусе — готов к взлету

В этом месте важно выбрать реле. Он должен выдерживать очень большой мгновенный ток и при этом очень быстро замыкать цепь. Здесь он был использован статическое релепотому что один был в наличии. Помимо стандартного включения реле кнопкой, также добавлен разъем, позволяющий включать его сигналом 5 В, например, от Arduino. Видимые здесь диоды — обычные выпрямительные диоды. Похожий на резистор элемент в правой части этого раздела схемы разделяет только два отрезка провода, чтобы в используемой программе им можно было дать разные имена. Этот элемент не существует в реальной схеме. На кнопке есть светодиод, который загорается, когда контроллер поставлен на охрану. R9 должно составлять от нескольких сотен до нескольких тысяч Ом. Резистор Это защищает вход пускового сигнала и кнопку от короткого замыкания в случае повреждения транзистора. Слишком высокое значение может ограничить ток через транзистор и создать проблемы с замыканием цепи реле.

5. Светодиодный тест

На схеме также показан этот переключатель, который используется для одновременного включения всех светодиодов для проверки их работы. При нажатии вызывает появление логической 1 на всех логических элементах ИЛИ, которые включают диоды. R7 должно быть порядка нескольких кОм.

Схема была сделана на платах-прототипах. Преобразователь и реле, используемые для постановки на охрану, находятся на собственных готовых модулях. 

Контролер был построен из дерева и фанеры. Верхняя и нижняя части выполнены из фанеры. В верхней части просверлены отверстия для светодиодов и кнопок/переключателей. Некоторые детали имели прямоугольные корпуса, поэтому соответствующие отверстия вырезались стамеской. Боковые стороны ящика вырезаются из деревянной доски. Отверстия для стыков вырезаются по краям ножовкой. Для сборки коробки использовались винты, что позволит вам открыть ее при необходимости. Для дополнительной защиты контроллера от факторов внешней среды (например, влаги) зазоры можно заполнить шпатлевкой по дереву, а затем покрасить в любимый цвет. 

Смотрите также: