Бортовое радиоэлектронное оборудование ракет IX

Это 9-я часть темы.

---

8-я часть темы. тут:

Форумы Авиабазы

Скачать одним файлом:
Форумы Авиабазы

Сообщение удалено автором

Очередной апгрейд стартового комплекса небольших моделей ракет.

Приведенная ниже схема представляет собой новую концепцию питания бортового электронного блока системы спасения небольших моделей ракет. Идея заключается в отказе от использования химических источников тока и коммутируемых контактов на борту ракеты. Цель - не повышая финансовых затрат, максимально упростить, сократить и обезопасить предстартовые манипуляции со снаряженной ракетой, а также повысить надежность и улучшить массогабаритные показатели бортовой электроники.
Хотя схема и слегка проработана, она пока остается лишь эскизом, поскольку для назначения номиналов деталей и определения характеристик необходима серия экспериментов. Самое "узкое место" - значительный ток потребления схемы, в данном случае - микросхемы таймера (около 3 мА). По моим прикидкам, с конденсатором бортового питания С1.1 емкостью 2200 мкФ, заряженным до 35 В, данная схема будет способна отрабатывать задержки до 15 .. 20 сек. Однако, небольшая масса и цена современных конденсаторов указанного номинала позволяет соединять их параллельно в батарею до трех-четырех штук. Массогабаритные показатели такого бортового источника питания микросхемы таймера и воспламенителя вышибного заряда (три-четыре конденсатора 16 мм х 27 мм х 7,5 г) при этом будут существенно хуже, чем у литиевого элемента, оставаясь, однако, вполне сопоставимы с парой пальчиковых элементов.
По мнению автора, по сравнению с пальчиковыми и литиевыми элементами, конденсаторное питание бортовой электроники существенно выигрывает в удобстве и безопасности предстартовой подготовки. Повышается механическая стойкость летного оборудования: у конструктора появляется возможность выполнить электронный блок в герметичном, необслуживаемом варианте, поместив собранную из SMD-компонентов схему в подходящую по размерам легкую форму и залив ее вместе с конденсаторами питания монтажной пеной*. Повышается также надежность бортового источника питания в условиях низких температур, т.к. конденсаторы в этом смысле имеют значительное преимущество перед химическими источниками тока. И наконец, предлагаемая система рассчитана на использование надежных, дешевых и простых в изготовлении бортовых электровоспламенителей на основе токопроводного лака.
Возможные пути усовершенствования - в существенном снижении потребляемого схемой тока путем замены микросхемы таймера микроконтроллером, например семейства ATiny (500 мкА против 3 мА). Весьма заманчива также замена конденсатора питания С1 одним-двумя ионисторами емкостью 0,47 Ф х 5 В. К сожалению, и то, и другое, увеличивая время работы бортовой электроники как минимум до пяти минут, ведет к заметному удорожанию системы.

***
Оисание работы
Модель ракеты (детали 1.х) связана со стартовым пультом (детали 2.х) четырехжильным телефонным кабелем. Для подготовки модели к запуску достаточно вставить пятиконтактную фишку кабеля в разъем на корме ракеты. Четырехконтактная колодка, которой оканчивается второй конец пускового кабеля, перед пуском вставляется в разъем стартового пульта. После включения питания пульта (эта кнопка на схеме не показана), если все в порядке, должен загореться светодиод "ГОТОВ", после чего можно нажимать кнопку "ПУСК".

Описание схемы
С1.1 - конденсатор питания бортового таймера
C1.4 - запальный конденсатор
VD1.2 - стабилитрон, предотвращает разрядку С1.4 на С1.1
VD1.3 - диод, предотвращает разрядку С1.1 на С1.4
VD2.1 - диод, предотвращает разрядку С1.4 на R1.5 в момент нажатия кнопки S2.1 "ПУСК"
R1.2 - предохраняет VT1.1 от перегрузки по току в момент разряда С1.4 на R1.4
X1.2_X1.3 - перемычка, размыкается при сходе ракеты (запуск таймера)

---

• По информации, полученной из весьма информированного источника, в восьмидесятых-девяностых годах схожая технология герметизации, теплоизоляции и механического демпфирования электронных блоков широко применялась в ракетно-космической промышленности Советского Союза. Естественно, проверка возможности замены специального газонаполненного пористого герметика строительной монтажной пеной потребует экспериментов и проверки временем - на предмет ее электроизоляционных свойств и химической инертности по отношению к электронным компонентам.

Yuran>
Господа, кто поделиться опытом (правильной!) пайки микросхем в TQFP корпусах, ....

 

я ATmega64 паял обчным паяльником на 40 Вт но жало заточено у меня под smd -
пирамидой в 30 град между граянями и верхушка примерно 1х0.6 мм

припоем-проволокой диам 1 мм с флюсом внутри, при пайке паяльникотключал от сети.

Предварительно площадки лудил вручную.

Затем ватной палочкой смазал активным флюсом пложадки и ножки МК.

Вначале припаял блокировочные кондеры на 0.1

затем вывод GND - проверил позиционирование и потом припаял все выводы граунды
и питание

затем остальные ноги не друг за другом а в разброс.

Для тех кто собирается использовать ОУ
для нормирования сигналов с датчиков БРЭО
в своих схемах сделал диаграмму и
калькулятор для расчет инвертирующего
усилителя.

Также описал методику расчета
фильтра перед АЦП и защиту входов.

- Краткий Курс - Самоучитель - Программирование микроконтроллеров AVR - быстрый старт с нуля - avr123.nm.ruОбработка сигнала датчика перед подачей на АЦП - задача 9 часть 2[/URL]

- http://avr123.nm.ru/calc_inv_opamp.xlsКалькулятор инвертирующего усилителя на ОУ[/URL]

- скриншот калькулятора[/URL]


Диаграмма ОУ по инвертирующей схеме:

Тут читал книжку по немецким реактвным самолетам второй мировой, и возникла идея, а что если использовать в качестве акселерометра двигатель с крыльчаткой, работающий в режиме генератора (как в самолете Me 163 В - только у них он работал для питания радиостанции и прочей электроники)?
Идея такова: крыльчатка вращается набегающим потоком воздуха - вырабатывается ток, при замедлении ракеты падает напряжение, вот это падение наверное можно использовать как управляющий сигнал для выброса парашюта или включения таймера.
А может быть связку генератор-конденсатор можно использовать и для питания БРЭО, хотя маловероятно...

> ... хотя маловероятно...
Ну почему же? Я вот уже несколько лет пользуюсь запальной машинкой-генератором, сделанной из реверсивного двигателя для самописцев. Двигатель асинхронный, поэтому пришлось короткозамкнутый ротор с вала спрессовать, и вместо него закрепить пару постоянных магнитов - все прекрасно работает.
В случае же коллекторного двигателя, с постоянным магнитом, никаких переделок вообще не потребуется. Готовый вариант - трехвольтовый двигатель от плейера. Легкий, компактный... Только чтобы не превышать допустимое напряжение зарядки конденсатора, на выходе генератора надо поставить стабилитрон с резистором, примерно как на схеме выше.
Но: крыльчатка - это рост лобового сопротивления. СтОит ли затею затевать? И притом, какую нужно крыльчатку на сверхзвуковой набегающий поток?

***
Микросхемы часов-будильников - питание 1,5 В, ток потребления - микроамперы. Готовый суперэкономичный таймер. Такие часы стОят порядка одного у. е. Вот только как этот чип к нашей специфике приспособить? Наверное, проще МК.

Кому интересен проверенный симулятор электронных схемм - MicroCap

Нашел я где скачать версию 7.08 вроде полную, кто заинтересован и имеет быстрый интернет может проверить, так ли все хорошо как обещают.

SPECTRUM MICROCAP V7.08
http://www.sibguti.kht.ru/progi/MC7.rar
(9,4 Mб - это больше чем демо8 с сайта производителя - обнадеживает!)

Руссификатор: Spectrum Microcap V7.08 SibGUTI Edition
http://www.sibguti.kht.ru/progi/mc7Rus.rar (1 Mб)

---

Если же это окажется Дема то есть вот отдельно архивом: лекарство, исполняемый файл и утилита создания компонентов - http://zabryus.narod.ru/zip/mc7.zip (1,55 Mb)

---

Есть руководство пользователя -

---

А может кто знает где взять точно полную версию ?

Фото моего видеопередатчика 23 см диапазона, который я собрал в 1999м... Налет у него более 2 часов на RC самолете, он по прежнему работает хорошо.

Наконец то сегодня сделали платы под новое БРЭО. Куплю паяльничек на 18Вт, и резюков чуток и паять, у старого паяльника жало совсем плохое стало придётся его на "воспламенители" разобрать B) . Если интересно могу выложить фотки =)
Плата под ВЧ усилитель разводилась по курсу termostata о согласовании импендансов, посмотрим как теория проявит себя на практике. Всё таки можно было покомпактней развести, но
думаю, в общем нормально, главное чтобы нигде не облажался с разводкой =)

Прочитал весь форум, не полнился, здорово!

возникли некоторые вопросы...

2termostat: курс соглавования понравился, однако я не смог его сохнанить, а теперь, почему-то заканчивается на 2-м примере и красивой картинки со змейкой нету, не говоря уж об анонсированных примерах 6 и7.
Где я дурак, подскажите...

везникли некоторые предложения. , исходя из опыта работы- сейчас делаю автопилот для р/у самолета...
датчик апогея (насколько я понял, это верхняя точка траектории ракеты)
проще всего сделать на 1-мх аксерометрах- один ось вниз, сначала он сечет , когда ускорение станет менее 1.1g- работа двигателя прекратилась- идет пассивный участок траектории, потом, когда его показания станут меньше , 0.86 п- это наклон более 30 градусов вбок- вот вам и апогей. может, я и не прав, поругайте...

По поводу радиомаяков- до высоты 50м можно использовать и 2.4Ггц, и 144Мгц, и 433. , на 433мгц на высоте 50м 200мвт р/ст "вектор-флип" (200мвт, 3.6 вольта питание, штатная 8см антенна), работают на 8км, поверял. На это же расстояние работает и 1-ваттный китайский тв-передатчик на частоте 1200Мгц .Антенны везде штыревые, в 85, по индикатору поля настроенные.

Для поиска на земле , можно воспользоваться опытом свободников- у них самолеты за 3-5км улетают. Маяки у них на 144мгц, прием на обычную радиостанцию или сканер. На земле дальность около 2-х км, с направленной антенной диполь или 2-х элементный волновой канал- около 3.5км. В воздухе дальность до 20км! причем мощность НИКАКАЯ- от 3-х часовых батареек эта штука пашет 1.5 суток! Потребляемый ток в импульсе около 7-10ма.
Передатчик работает короткими импульсами несущей, 1-00- 150 мс, каждые 2-3с. Cтоит там 4066 (561кт3 по нашему) как генератор-модулятор , и собственно предатчик - 2 транзистора sot23- один генератор на кварце по 5-й гармонике, второй- усилитель. антенна 30-35см тонкий тросик.
Сам такой маяк чинил
Делают их в Голландии и Австралии, вроде и на Украине сейчас начали...


Для отдельной радиотелеметрии в воздухе , думаю будет достаточно 100-200мвт. на те же 8ум, при полосе 50-100кгц. Любимый DP2003+усилок пока не знаю какой.

Serj78> проще всего сделать на 1-мх аксерометрах- один ось вниз, сначала он сечет , когда ускорение станет менее 1.1g- работа двигателя прекратилась- идет пассивный участок траектории, потом, когда его показания станут меньше , 0.86 п- это наклон более 30 градусов вбок- вот вам и апогей. может, я и не прав, поругайте...
Думаю, не все так просто. После остановки двигателя ускорение вверх ракеты должно стать отрицательное из-за сопротивления воздуха. В апогее должен быть ноль или около того (невесомость, и этот момент можно отметить!), потом ракета переворачивается, ускорение снова отрицательное из-за нарастающего сопротивления воздуха.
Serj78> На это же расстояние работает и 1-ваттный китайский тв-передатчик на частоте 1200Мгц.
1 Вт на входе или на выходе? Если на выходе, что у них там в выходном каскаде? Я люблю использовать BFG591, но больше 200-300 мВт с одного получать не удавалось.
Serj78> Передатчик работает короткими импульсами несущей, 1-00- 150 мс, каждые 2-3с. Cтоит там 4066 (561кт3 по нашему) как генератор-модулятор , и собственно предатчик - 2 транзистора sot23- один генератор на кварце по 5-й гармонике, второй- усилитель. антенна 30-35см тонкий тросик.
Serj78> Сам такой маяк чинил
У меня второй каскад - умножитель на 2. Кварц либо на 16 МГц на третьей с утроителем, либо как у меня - на 24 МГц на третьей гармонике с удвоителем. Частота ложится обычно чуть пониже 144, у меня 143,975. При поиске на земле достают отражения от предметов, особенно в ближней зоне, но найти можно.

Serj78>> В воздухе дальность до 20км!
Многое зависит от высоты. Когда пару лет назад австрийцы запустили 70 мВт на воздушном шаре, я принимал телеметрию на 144 МГц с расстояния около 500 км, но только при высоте шара больше 14 км. Это совершенно обычное дело. 200 мВт на 23 см хватает с хорошими антеннами до 100-150 км при прямой радио видимости.

Serj78> 2termostat: курс соглавования понравился, однако я не смог его сохнанить, а теперь, почему-то заканчивается на 2-м примере и красивой картинки со змейкой нету, не говоря уж об анонсированных примерах 6 и7.
Serj78> Где я дурак, подскажите...

 

Извини. я его чуток корректирую, завтра, послезавтра должен быть весь он-лайн.

Serj78> В воздухе дальность до 20км! причем мощность НИКАКАЯ- от 3-х часовых батареек эта штука пашет 1.5 суток! Потребляемый ток в импульсе около 7-10ма.
Мир тебе, брат!
Схемку не нарисуешь?

Serj78> Прочитал весь форум, не полнился, здорово!
Силен, однако! Наверное, сильно быстро читал, все-таки. Я к тому, что ADXL-ки обсасывались там вдоль и поперек - где-то полгода-год назад.

каюсь- прочитал только 7и 8-ю части...
Тогда странно, что механические гироскопы прменяют, если акселерометры уже пробовали...

схемку маяка сфоткаю и выложу сегодня- завтра..

по поводу дальности - ключевой вопрос- какая полоса ? если 1Кгц, то и 10мвт на 10км хватит

в ТВ передатчике стоит BLT80, схема усилителя просто содрана китайцами практически один в один, из даташита, который выложу вечером - на работе его нету...

2termostat:
Не измеряли ли вы реально, какой диапазон перестройки частоты у DP1203? по разрядности регисров должно выходить не меньше 32 Мгц, то есть 915 + - 16Мгц,а в даташите указывают диапазон 902-928...

А в Элтехе в Питере все бухгалтера куда-то уехали, 2 недели за наличку ничего продавать не хотят :(:(

Да ничего странного. Мы ведь Еxperimental Rocketry занимаемся. Вот и хотим попробовать разные штуки. А в случае сравнения гироскопного механико-электрического датчика апогея с акселерометрами ты видимо не всё понял. Ведь в этом случае не нужна электроника. А к акселерометру надо её ещё пристраивать. Тот же одноосевой акселерометр у меня работает просто в качестве инерционного ключа в паре с таймером. Если ты сделаешь простую, надёжную и лёгкую схему бортовой электроники (усилитель, логика, ЦПУ) ,это ещё не будет означать, что она хорошо впишется в общую систему бортовой автоматики с её пиротехническими устройствами или бортовыми приборами или устройствами. Всё делается в общем комплексе, увязывая как аэродинамику ракеты, так и мощность мотора и комплекс решаемых ракетой задач. Так что пока учись и не торопись делать революции. В этом деле как нигде полезен консерватизм.

a_centaurus> одноосевой акселерометр у меня работает просто в качестве инерционного ключа

Коллеги, давайте все вместе придумаем хороший перевод термину "g-switch".

Мне кажется, что акселерометром это устройство назвать никак нельзя, потому что "-метр" означает измерение, а это не измеритель, а бинарный переключатель. Поэтому во избежание путаницы нужно подходящее название.

Какие будут предложения?

"инерционный ключ" - очень хороший вариант.

Может есть уже устоявшийся "промышленный" термин?

По поводу усилителя несколько ошибся- там последовательно BLT80, BLT81.
по поводу маяка- кварц там в конечном счете я поставил все-таки по 3-ей гармонике (нашел схему).
но работал там и по 5-й, только мощность была меньше.

> ... если 1Кгц, то и 10мвт на 10км хватит ...
Да полосы-то мне лично никакой не надо - ты же говоришь о маяке, т.е. "пи-пи-пи", тональные посылки - полоса минимальная. Я уже полный баран в этих тонкостях, т.е. то, что не знал - давно забыл, как говорится.
Помню, что узость полосы излучения при работе телеграфом (наш случай, стало быть) есть первейший показатель качества передающей аппаратуры. Форма посылок специально делается не прямоугольной, а колоколообразной, с заваленными фронтом и спадом, чтобы сузить спектр гармоник и повысить КПД (мощность сфокусировать) - достигается это, насколько я помню, специальными фильтрами. А дальше - подавление несущей, еще дальше - SSB... Но это имхо слегка не то - нам как бы подешевше да попроще.

> ... акселерометры уже пробовали ...
И тут я опять-таки не эксперт, но могу дать справку - в прайсах мне встречались как акселерометры, так и твердотельные гироскопы - по веселым, правда, ценам, но тут уж всяк за себя решает. Просто я знаю, что всерьез этим заниматься никогда не буду, поэтому и не въезжаю сильно.
А что до картины изменения ускорения в процессе полета ракеты, то мозги мне в этом отношении вправили здесь же, на форуме. Попробую воспроизвести.
На активном участке полета на модель действуют два ускорения. Если летим вертикально вверх, то они направлены диаметрально противоположно: вниз направлено ускорение свободного падения, вверх - ускорение, сообщаемое ракете двигателем. Если пренебречь сопротивлением воздуха, то в момент окончания работы движка ускорение от него исчезает, и остается только ускорение свободного падения - оно не исчезнет даже ПОСЛЕ завершения полета, после удара о землю. Скорость же полета после остановки движка будет падать с этим самым, строго постоянным ускорением (~ 9,8 м/с за одну секунду), пройдет нулевое значение в точке апогея, и станет набирать отрицательные величины вплоть до удара о землю. Стало быть, в безвоздушном пространстве голый акселерометр никак не сможет определить точку апогея - нужен не акселерометр, а спидометр вертикальной скорости, т.е. сигнал с чипа нужно интегрировать (так это вроде называется) и смотреть, когда это проинтегрированное значение станет равным нулю.
Т.е. интегрируем сигнал с ADXL-ки мы все время, с самого начала - со старта, максимальную скорость получаем в момент окончания работы двигателя, а дальше сигнал меняет знак, и продолжая его интегрировать, мы начинаем вычитать из этой накопленной скорости - где до нуля досчитаем, там и апогей. Кстати сказать, аэродинамическое сопротивление эта система строго учитывает - измеряем-то ускорение конкретной ракеты, в конкретных условиях, бортовым датчиком.
Системка, как я понимаю, сложновата - если в цифре все считать, то нужен микроконтроллер. Да и датчик сам по себе недешев. Датчик магнитного поля земли намного дешевле и проще, хотя тоже имеет свои нюансы... Весьма, надо сказать, неприятные...

"инерционный ключ" - очень хороший вариант.

 

И в самом деле получилось удачно, в плане перевода, хотя и экспромтом. А то и впрямь g-switch писать без английского контекста плохо, а в русском стандарте что-то ничего не нашлось. А девайс и вправду ничего не меряет, а только реагирует на изменение ускорения. Совершенно справедливо заметил Serge77. Так что "инерциальный ключ", кто больше?

Non-conformist> Если пренебречь сопротивлением воздуха, то в момент окончания работы движка ускорение от него исчезает, и остается только ускорение свободного падения

Но акселерометр внутри ракеты будет показывать чистый ноль, т.е. при отсутствии сопротивления воздуха наступает невесомость от момента окончания работы двигателя до падения на землю. Это и есть свободное падение.

При наличии воздуха акселерометр показывает ускорение, получаемое ракетой за счёт силы торможения об воздух.

Сколько же раз это обсуждали............