|
| |
Для отстреливания парашута использую таймер на базе счетчика . Интегральная микросхема HEF4050 ( CD4060) является счетчиком до 4096 с встроенным генератором и вход сброса. На ее основе я сделал несколько модификаций таймеров- простые и посложнее.
Самый простой вариант рассмотрю подробно, а потом будем его наращивать. Постараюсь объяснить, как для начинающих радиолюбителей.
Рассмотрим схему tim1.
Питание подается через разъем jp3. Можно работать в диапазоне 5-13.6 V. Типичное значение 9V , батарейка "крона" подойдет идеально. Время задержки мало зависит от напряжении питания. Впрочем, мощность батарейки зависит от применяемого запала . Источник питания должен обеспечить требуемый ток запала пиропатрона для выброса парашюта. Припомним, что выводы питания микросхем TTL и CMOS серий часто не обозначают на схемах, считают , что они подразумеваются. В случае "+" подается на pin16, а "-" на pin 8.
Сам запал подключается к разъему jp2. Транзистор Т1 отпирается через заданное время задержки. Выбор MOS транзистора обоснован малым сопротивлением перехода сток-исток ( drain-sourse ) порядка 0.11-0.17 ома и тем , что такие транзисторы управляются не током, а напряжением. Для SMD транзисторов 2SK2503 ( IRF530 тоже работают) пороговое напряжение затвора ( gate threshold voltage) от 1 до 2.5 V, что дает возможность управлять транзистором напрямую от выхода интегральной схемы. Подача напряжения величиной больше , чем 2.5 V гарантировано откроет транзистор, его сопротивление drain-sourse станет 0.1 ом ( практически короткое замыкание) , протечет ток через спираль пиропатрона. Вот и разобрали силовую часть схемы.
Рассмотрим действие микросхемы CD4060. Генератор собран на C1_1, R2, R3- это частотнозависимые элементы - и R4, C1. Общее сопротивление резисторов R2 и R3 не должно превышать 100 килоом, зато конденсатор C1_1 может быть в любых разумных номиналах. По каталогу формула частоты дана выражением f=1/2.3*R*C, [ Hz, ohm, F ] где R =R2+R3. На практике этой формулой можно пользоваться для ориентировки порядка номиналов, а потом подобрать точные значения. Так как на ракету действуют сильные перегрузки, желательно после настройки времени заменить построечный потенциометр R3 конвенциональным резистором . Применение резисторов с точности 1% и конденсатора с нулевым ТКЕ (температурный коэффициент емкости) обеспечит стабильность работы генератора в частность и таймера вообще, но с ширпотребскими 5% элементами таймер тоже работает. Выход генератора внутри микросхемы подается на двоичный счетчик. Частота, разделенная на 8, выведена на выход Q4 ( pin7) . На Q5 частота уже меньше в 2 раза и так далее до Q14, где присутствует частота генератора , разделенная на 4096. Таким образом , на каждом выходе частота в два раза меньше предыдущего. Мне понравился выход Q12 и я подобрал конденсатор и резистор так, чтобы там получилась логическая единица (напряжение, близкое до напряжении питания) через 10 секунд после запуска счетчика. При отладке вместо запала подсоединил лампочку от китайских гирлянд.
Как запускается таймер? Вход установки счетчика в "ноль" (все выходы нули) - RST- активен в лог. "1", т. е . когда на ножку 12 присутствует напряжение питания. Оно подается через перемычку jp1. В момент ее отсоединения начинается счет импульсов- вход через резистор R5 подсоединен к массе, на вход RST нулевой потенциал, счетчику разрешено работать. Через 10 секунд на выход Q12 ( ножка 1) появится лог "1", транзистор Т1 откроется и через запал протечет ток.
Перемычка j1 выведена двойным проводником через отверстие в фюзеляж ракеты до нижнюю кромку стабилизаторов, где приклеена эпоксидной. Ее колпачок припаян к проводу, который закреплен к стартовой установке. При взлете ракеты колпачок отсоединяется и запускается таймер. Подобным образом сделан запуск ракеты 8К14 , только там 2 разъема величиной с бутылки Coca-Cola. Литровой. Перемычки и колпачки можно взять из старых компьютерных плат или купить новые.
Такая схема вполне работоспособна "на столе". Но для полетов я немножко ее "додумал" с целью повышения надежности.
Разсмотрим схему тim2 :
В схему tim2 добавлено несколько новых компонентов : светодиод D6, пищалка SP1 и прилежащий к ней ключевой каскад на T2 , группа D5-C6 и несколько конденсаторов. В практике оказалось, что крайне неудобно не знать , есть ли питание на таймер или нет. Поэтому я добавил светодиод в серии с резистором R5. Когда перемычка jp1 включена и ракета готова к старту, подача питания индицируется светодиодом. После взлета он погаснет при размыкании jp1, уменьшая потребляемый ток от батарейки. Пищалка добавлена , чтобы легче найти ракету- летом в поле все обросло травой и можно пройти на 3 м от ракеты , не видя ее. Пищалка включается интервалами по 40 секунд с целью экономии батарейки.
При включении T1 резко , скачком возрастает потребляемый ток, что может вызвать помеху по линии питания и сбой счетчика. Во избежании такого процесса, добавлен конденсатор C3 ( 1000 микрофарад) , он припаян как можно ближе к разъему jp2 , а питание интегральной схемы разделено диодом D5 , после которого включены конденсаторы C5 и C6. Если из за большого потребления тока от запала парашюта напряжение батарейки понизится значительно, диод не позволит конденсатору С6 разрядится , поддерживая питание микросхемы, а в то же время конденсатор С3 разрядится через нить накала запала, помогая батарейке. Даже если спираль не прогорит, через 10 секунд транзистор T1 закроется, облегчая жизнь батарейке.
В цепь затворов полевых транзисторов добавлены по 2 резистора. Дело в том , что входной капацитет весьма значителен ( для 2SK2503 составляет около 500 pF ; для более мощных транзисторов - 3000 пф и более ) и при крутых фронтах потребляемый ток от выхода интегральной схемы довольно ощутим, резистор R6 этого тока ограничивает. От случайного отпирания транзистора защищает резистор R7 ; он , кроме того, разряжает капацитет затвора при его запирании . Конденсатор С2 предохраняет таймер от ложных запусков.
Как заметно, добавленные элементы существенного влияния на работу таймера не оказывают, но повышают его надежность а их стоимость незначительна.
Дальше-больше. Начала оформляться схема tim3.
Сначала захотелось переключать время запала и пищалки, для чего ввел в схему возможность коммутации через jp4 и jp5. Проводником можно присоединить транзисторные ключи к любом выходе, выбирая желаемую для данной конфигурации задержку. Диодами D1 и D2 и резистором R6 я сделал схему совпадения- через 10 секунд транзистор Т1 отпирается в течении 2-х секунд, что , думаю, достаточно для запала. Кому мало, может найти другое время отпирания прогулкой по выходами. Пищалка будет работать через каждые 40 секунд после запуска с интервалами в 1 секунду в продолжении 40 секунд , пауза 40 секунд и так далее. Естественно, ничего не мешает к ней параллельно подключить радиомаяк. В продаже бывают пищалки, которые требуют управление от генератора- тогда добавим диод D4, подавая сигнал частотой в несколько сотен герц. При последних полетов оказалось, что лучше , если пищалка работает постоянно, давая о себе знать каждые две секунды- так меньше шансов пройти мимо ракеты.
Таким образом получился таймер довольно широкого применения без использовании микроконтроллера. Впрочем, я согласен, что с котроллером компактнее и таймер получится более гибким, но для начинающих электронщиков предложенная схема может показаться проще и легче в реализации
Монтаж
Характерные грабли :
- перепутал полярности питания, IC конец. Диод D5 уже этого не допускает.
- провода к jp1 (пэл 0.4 ) оказались с нарушенной изоляцией. При монтаже таймера в фюзеляж они закоротились, парашют не открылся. При демонтаже ракеты пиропатрон сработал : слава богу, я отделался легким испугом. Следующие провода поставил от ленточного кабеля. Светодиод напоминает догадаться выключить питание .
- При диодной схеме "И" не добавлять резистор между затвором и массой.
- Лучше осмотреть правильность монтажа до включении питания, хотя что-то всегда тянет сперва его включить.
metero
|
|
|
|
