Электронное оборудование ракет - БРЭО, часть XI

Serge77> Это ж можно прямо по схеме GOGI делать датчики из копеечных светодиодов? Я ничего не напутал?
Получается можно и будет действительно копеечный датчик. Попробую завтра на работе.

IRL540 интерсный транзистор оказался - напряжение включения всего от 1 до 2 вольт ! Ток номинальный 28 Ампер напряжение до 100 вольт.

При дневном свете обычный маленький светодиод выдаёт 0.35 В глядя в облачное небо и 0.13 В - глядя на деревья во дворе из окна 9 этажа, через тройное стекло. Причём при переходе через горизонт напряжение падает довольно резко.

При направлении на солнце напряжение подскочило до 1.5 В. При небольших отклонениях от направления на солнце напряжение быстро падает, т.е. датчик довольно остронаправленный, видимо за счёт того, что круглая шапочка светодиода концентрирует свет. Готовый датчик направления на солнце! Надо будет испытать, долго ли он протянет, глядя на солнце.

> Надо будет испытать, долго ли он протянет, глядя на солнце.
Ну, один полет-то протянет. Я думаю, он будет генерить напругу так же долго, как и светить.

Съездил на базар, накупил разных светодиодов. Разного цвета, с круглыми и плоскими торцами. Буду сравнивать.

Очень интересное наблюдение. Один светодиод оказался двухцветным, т.е. у него внутри два светодиода, включенных встречнопараллельно. При одной полярности он горит красным, при другой - зелёным. Стекляшка у него бесцветная, прозрачная.

Оказалось, что при направлении в небо он выдаёт 8 мВ одной полярности, а в землю - другой полярности, очевидно из-за разной спектральной чувствительности двух встроенных светодиодов. Значит этот светодиод можно ставить на ракету в головной обтекатель, на самый нос, глядя в небо и его одного должно хватить для детекции апогея. Заодно решается проблема возможного засвечивания фотодатчика выхлопом двигателя, если фотодатчик установлен на боковой поверхности ракеты.

А можно использовать два отдельных светодиода, разных по характеристикам, оба направленных вверх. Или два одинаковых, но с разными светофильтрами.

Перспективная тема. Микромощный компаратор к такому светодиоду - и система работает от конденсаторного источника питания.

Я бы не стал ставить один фотодатчик на нос. Принцип действия и так не совсем однозначный по надежности, но все-таки два фотодатчика направленные в противоположные стороны однозначно сравнивают уровни освещенности.

Кстати, кто-нибудь знает операционник, который можно нагрузить 1 ампером хотя бы на полсекунды с гарантией, что он не сгорит? Можно сделать систему из двух деталей: фотодатчик и компаратор.

Borislav> Сколько диаметр пластиковой трубы? Можно использовать корус из одноразового шприца?
Диаметр должен быть не меньше 10-12 мм.
Шприц наверно можно использовать, подходящего диаметра, если к нему можно будет приклееть заглушку и контакты.

GOGI> Я бы не стал ставить один фотодатчик на нос. Принцип действия и так не совсем однозначный по надежности, но все-таки два фотодатчика направленные в противоположные стороны однозначно сравнивают уровни освещенности.

Я согласен, но сама идея мне понравилась, надо будет поиспытывать.

GOGI> Кстати, кто-нибудь знает операционник, который можно нагрузить 1 ампером хотя бы на полсекунды с гарантией, что он не сгорит? Можно сделать систему из двух деталей: фотодатчик и компаратор.

А какой-нибудь тиристор или полевик не откроется от напряжения в 50-100 мВ ?

Brayn> Диаметр должен быть не меньше 10-12 мм.

А почему?

Serge77> А какой-нибудь тиристор или полевик не откроется от напряжения в 50-100 мВ ?
Ну тиристоры током управляются, фотодиод слабоват как источник тока будет, да и при таком напряжении при любой мощности ток не будет достаточен.
Полевики видимо есть, в той ссылке которую ты приводил по светодиодам в качестве фотодиодов, диод как раз нагружен на j-fet полевик. Но что это за тип такой, я вообще не знаю, да и сопротивление канала в открытом состоянии у них может быть большим.

Результаты замеров фотоэдс светодиодов. Испытано около трёх десятков разных вариантов, сверхярких и обычных, с матовыми корпусами и прозрачными, с окрашенными и бесцветными, с плоским и сферическим верхом.

Тесты проводились через тройное стекло из окна девятого этажа, в 15-16 часов, погода солнечная, малооблачно, солнце светит с обратной стороны дома. Напротив окна на расстоянии 100 м находятся девятиэтажки, хорошо освещённые солнцем. Перед домом газон и деревья (освещены солнцем), немного асфальта (не освещён).

Низкую ЭДС (5-20 мВ) выдавали светодиоды, у которых были матовые корпуса, или плоский верх. Немного больше (20-30 мВ) - с прозрачными окрашенными корпусами. Больше всего (50-120 мВ) - с прозрачными бесцветными корпусами и круглым верхом.

Светодиоды с бесцветным корпусом, светящиеся красным, или светодиоды с красным корпусом наибольшую ЭДС генерировали при направлении на освещённые солнцем дома напротив. Немного меньше - на небо, ещё меньше - на землю. Например в таком соотношении: 120-90-40.

Та же картина и с жёлтыми и зелёными светодиодами, но дома немного менее яркие.

Лучший результат дают синие светодиоды с прозрачным бесцветным корпусом с круглым верхом. Небо - 30-40 мВ, земля - 2-5 мВ, переход между небом и землёй довольно резкий, освещённые дома не влияют совсем. Когда солнце зашло за лёгкое облако, показания совершенно не изменились. Очевидно, эти светодиоды в основном реагируют на синий свет. Вот с ними и надо работать.

Brayn>> Диаметр должен быть не меньше 10-12 мм.
Serge77> А почему?
Испытания показали, что при диаметре меньше 10 мм нарушается текучесть воды, т.е. она переливается с большим трудом и продолжительное время.

Сергей, ты учитывай, что у светодиодов есть еще и диаграмма направленности. Мне кажется, что чем ближе она к 180 градусам, тем лучше, чтобы датчик ловил среднюю освещенность.
Кстати, я больше опасаюсь не засветки двигателем (на карамели ничерта её нет), а махнуть рукой над верхним фотодатчиком на старте.

Serge77> ... Значит этот светодиод можно ставить на ракету в головной обтекатель, на самый нос, глядя в небо .....

Аз вече монтирах единия фтотранзистор в носовия обтекател на новата ракета-копие (немащабно) на Р27Р/Т "Аламо". Така ще е по-надеждно. Другия фототранзистор ще бъде диаметрално противоположно на горната направляваща втулка.

GOGI> Сергей, ты учитывай, что у светодиодов есть еще и диаграмма направленности. Мне кажется, что чем ближе она к 180 градусам, тем лучше, чтобы датчик ловил среднюю освещенность.

Так я же всё это испытал. Есть два варианта - плоский верх и круглый, соответственно широкий захват и относительно узкий, примерно градусов 30, это легко определяется по лучу самого светодиода. Опыт показал, что второй вариант намного лучше, такой захват достаточно широкий, чтобы не реагировать на один блик (хотя надо будет проверить), но и не очень широкий, чтобы захватывать всё вокруг.

GOGI> Кстати, я больше опасаюсь не засветки двигателем (на карамели ничерта её нет), а махнуть рукой над верхним фотодатчиком на старте.

Нужно ставить предохранитель - чёрная шторка на нижнем фотодатчике. С флажком "удалить перед стартом", который действительно удалять в самый последний момент.

Serge77> датчик довольно остронаправленный

надо посмотреть светодиоды с более узким пучком, а можно в трубочку поместить - типа бленды получится.

Сергей, а почему ты не хочешь, чтобы датчик захватывал все вокруг? Мне кажется лучше всего, чтобы верхний датчик захватывал всю верхнюю полусферу, а нижний наоборот.

А предохранитель закрывающий нижний датчик мне не нравится. Я буду делать чеку, которая во вставленном положении замыкает выход на светодиод, а в вытащенном - на воспламенитель. Чтобы проверить можно было прямо перед стартом тем же маханием рукой.

GOGI> Сергей, а почему ты не хочешь, чтобы датчик захватывал все вокруг? Мне кажется лучше всего, чтобы верхний датчик захватывал всю верхнюю полусферу, а нижний наоборот.

Теоретически вроде да, но как это сделать реально в ракете? Как сделать, чтобы нижний захватывал всю нижнюю полусферу? Как ни крути, не получится, не поставишь же его возле сопла двигателя. А значит и верхний датчик должен захватывать точно такую же ограниченную порцию пространства, как и нижний, иначе, если у верхнего захват будет гораздо больше, чем у нижнего, при перевороте может оказаться, что верхний (ставший нижним) всё ещё больше освещён, чем нижний.

Я планирую сделать, как на рисунке. Светодиоды под прямым углом друг к другу, находятся внутри ракеты за прозрачным окном. Скорее всего это исключит влияние выхлопа двигателя на нижний датчик. И вообще удобнее, когда снаружи ракеты ничего не выступает.

А в чем проблема? Не всю, конечно, полусферу, часть будет затенять фюзеляж, но одинаковую для обоих датчиков. А распологая датчики так, как хочешь ты, искусственно снижаем разницу в напряжении на выходе. Тем более, что светодиоды выдают малое напряжение на выходе. Для сравнения просто в комнате освещенной лампами накаливания датчик из настоящих фотодиодов ИК диапазона выдает от -200 до +200 мВ при перевороте. Может на них попробуешь, они тоже стоят всего 5 р./штука.

Насчет синих светодиодов - в продаже есть УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ светодиоды. Имхо они еще лучше будут. Синие, видимо, только ЦЕПЛЯЮТ ультрафиолетовый край спектра, а ультрафиолетовые должны в нем РАБОТАТЬ.
Махание руками: не потребуется никаких предохранителей с веревочками, если использовать КОНДЕНСАТОРНОЕ ПИТАНИЕ. Махай-не махай - схема обесточена. Это самый лучший предохранитель. Надо только продумать четкое включение, чтобы не было неопределенных состояний в момент включения. Но это и при обычном питании нужно.
Направленность: имхо нужны светодиоды с широкой диаграммой направленности, т.к. они будут усреднять освещенность.

GOGI> А в чем проблема? Не всю, конечно, полусферу, часть будет затенять фюзеляж, но одинаковую для обоих датчиков. А распологая датчики так, как хочешь ты, искусственно снижаем разницу в напряжении на выходе.

Не уверен, что снижаем. Потому что у датчиков, расположенных вдоль фюзеляжа, большую часть поля зрения занимает фюзеляж, практически одинаково освещённый. Лучше эту одинаковую область убрать из поля зрения обоих датчиков. А если фюзеляж по-разному окрашен сверху и снизу, его точно лучше убрать из поля зрения.

Но вообще опыты всё покажут, я собираюсь всё как следует проверить.

GOGI> Тем более, что светодиоды выдают малое напряжение на выходе.

Не такое уж малое. Для срабатывания компаратора достаточно единиц милливольт, а в наличии десятки. У магнитного датчика выход изменяется всего от 4 до 8 мВ и всё работает.

GOGI> Для сравнения просто в комнате освещенной лампами накаливания датчик из настоящих фотодиодов ИК диапазона выдает от -200 до +200 мВ

Судя по сегодняшним испытаниям, ИК диапазон лучше вырезать совсем, вместе с красным. Лучше работать в синей области. Если для красного светодиода дома были ярче неба, то может оказаться, что и песок будет ярче, или ещё чего.

>большую часть поля зрения занимает фюзеляж
Ну вообще-то меньше 50%.

>Не такое уж малое. Для срабатывания компаратора достаточно единиц милливольт
А вдруг их не будет? У магнитного датчика понятно что величина напряжения в любом случае изменится в таком пределе, а у фото неизвестно, насколько будет отличаться контрастность.

Сергей, а откуда известно, что диапазон чувствительности совпадает с диапазоном излучения? Насколько я помню (но не уверен), он в основном типом pn перехода определяется.
Потому что я проводил все измерения с ИК светодиодом и у меня никогда ничего не было ярче неба. Даже сплошь затянутого тучами.

Посмотрел я цены на эти синие светодиоды. Не такие они и дешевые. Я не нашел пары дешевле 36 рублей. С такой ценой мне кажется лучше доплатить 40 рублей, купить KMZ и иметь гарантию срабатывания.

GOGI> А вдруг их не будет?

Ну так для того и испытания, чтобы понять, что будет. Я же не даю гарантии, а просто привожу результаты тестов. Пока вроде всё выглядит оптимистично.

GOGI> Сергей, а откуда известно, что диапазон чувствительности совпадает с диапазоном излучения? Насколько я помню (но не уверен), он в основном типом pn перехода определяется.

Мне это неизвестно. Но я сделал логичное, на мой взгляд, предположение. Длина волны излучения определяется разностью энергий между верхним занятым электронами уровнем и нижним незанятым. Соответственно и поглощаться будут кванты, имеющие энергию не ниже, чем эта разность. Думаю, это всё давно изучено, но я не знаю. Но по результатам сегодняшних тестов очень похоже, что это так.

GOGI> Потому что я проводил все измерения с ИК светодиодом и у меня никогда ничего не было ярче неба. Даже сплошь затянутого тучами.

А были в поле зрения большие сильно нагретые солнцем объекты?

GOGI> Посмотрел я цены на эти синие светодиоды. Не такие они и дешевые. Я не нашел пары дешевле 36 рублей. С такой ценой мне кажется лучше доплатить 40 рублей, купить KMZ и иметь гарантию срабатывания.

Так я и не говорю, что это панацея. Просто очень интересный вариант, а чем больше вариантов, тем лучше.