Изначально в плане было просто изменение идеологии использования таймера ТK-2М. Плата была переработана под схему установки, условно названную мной "слайс". Напомню, что идея её в том, что электронная плата делается как можно более тонкой, узкой и крепится на стенку корпуса ракеты. Это позволяет закрепиться без перегородок в корпусе, оставить максимум места под другую полезную нагрузку. Схема "слайс" позволяет очень просто вывести всё управление электроникой и индикацию на внешний борт ракеты, что делает обслуживание очень простым и оперативным. Впервые она была применена для светодиодного датчика апогея на ракете Блик и показала себя чрезвычайно удобной.
Однако в процессе работы выяснилось, что кроме идеологических и компоновочных задач
необходимо серьезное вмешательство в принципиальную
электронную схему. Очень хотелось устранить недочеты предыдущей схемы,
увеличить надежность и защищенность, упростить индикацию цепи и снять ограничения на ток нагрузки.
В результате получена схема, обладающая новыми характеристиками.
Поэтому, чтобы не путаться с индексами, таймер просто получил следующий порядковый номер - ТК-3.
СХЕМА
Принципиальная схема таймера ТК-3 показана на рис.1. По отношению к таймеру ТК-2М в электронной схеме были сделаны следующие изменения:
- В таймерах ТК-2, ТК-2М вся нагрузка приходится на микросхему. Это ограничивает возможности
применения таймера в плане используемых запалов. Надо следить, чтобы нагрузочный ток не
превышал 0.2-0.5А. Если запалы на базе лампочек еще проходят, то на основе нихромовой спирали
уже не катят. Этот недостаток полностью устранен в схеме таймера ТК-3.
Модификация не сложная, просто добавлен мощный полевик на выходе, но она позволила практически
снять ограничение по выходному току.
- Добавлен простой выключатель питания - джампер Jmp1. Он позволяет отключить питание
от электроники без разборки ракеты. Можно использовать и кнопочные выключатели (Sw1),
но надо понимать, что они тоже
дают ограничение по току. Джампер держит 3А, а кратковременно раза в 2 больше.
- Поскольку так и не удалось толком понять назначение диода VD1 в авторской схеме (
Scott's Experimental Rocketry),
его функция изменена, теперь он служит защитой от переполюсовки питания микросхемы.
- Устранен серьезный недочет в авторской схеме. Обратите внимание - при включенном питании
и замкнутом джампере Jmp2 ток идет напрямую через подстроечное сопротивление. Сопротивление большое и
ток не велик. Однако если вы, настраивая задержку, случайно выведете сопротивление в ноль,
то получите короткое замыкание. Во-избежание этой неприятности в
схему введен постоянный резистор R3 номиналом 10кОм последовательно с подстроечником S1.
- В результате введения полевика, удалось сильно упростить индикацию наличия напряжения и
исправности цепи воспламенителя. Стала ненужной кнопка проверки цепи, индикаторный диод
загорается сразу при включении питания.
- Введен джампер Jmp2 в качестве запускающего элемента, т.е. обычная перемычка, связанная с пусковой установкой и автоматически выдергивающаяся при старте.
КОМПОНЕНТЫ
Таймер собран в компактном SMD исполнении, что идеально соответствует слайс-идеологии. Высота, занимаемая таймером при установке ~5мм.
Компоненты и номиналы показаны на схеме, рис.1.
В основе, как обычно, любая микросхема-таймер
серии 555.
Полевой транзистор IRLR2905 в корпусе D-Pak, рис. 2. В зависимости от модификации он держит ток
от 20 до 50 ампер.
Показанная RC-цепочка (100К-220МкФ) обеспечивает замедление в диамазоне 3 - 30 секунд.
Резистор R4 на 100К подстроечный серии 7814G-1-051 или другой, подходящий по размеру.
SMD резисторы R1, R2 и R3 в корпусе 1206.
Номинал резистора R2 может быть в диапазоне 1-10 кОм.
Конденсаторы C1, С2 керамические. Ёмкость С1 220Мкф (16В), но может быть выбрана в зависимости от нужной задержки.
VD1 диод тип М1.
Светодиод любой, желательно поярче, например KM2520SRC01.
Джамперы (перемычки) взял из платы старого компа.
В качестве нагрузки можно использовать практически любые запалы.
Ток кратковременной нагрузки ограничен только возможностями контактных групп, проводов и источника питания.
По крайней мере 3А схема держит без вопросов - это из-за джампера питания.
Если включение осуществлять непосредственно подсоединением колодки к источнику, а Jmp1 закоротить,
то ток нагрузки может быть ограничен только шириной дорожек платы в цепи воспламенителя.
Эта толщина 2-2,5 мм, поэтому ток нагрузки может быть в 1,5-2 раза больше, т.е. примерно 5-6А.
Полагаю, этого должно хватить. Не всякий источник может выдать такой ток.
Основной источник питания - батарея типа "Крона" на 9V, хотя возможна работа
от других источников с напряжением от 6-и до 12-ти вольт, в том числе и литий-полимерных на 2-3 банки.
МОНТАЖ
Печатную плату прорисовал в программе Sprint-Layout 5.0.
Схему
в формате .lay прилагаю.
Платы из двухстороннего текстолита 63х15 мм. На плате предусмотрены площадки для припаивания крепежных гаек,
причем двухсторонние. Это позволяет устанавливать гайки с любой стороны платы.
Предусмотрены и двухсторонние пятачки для крепления контактов запускающего джампера Jmp2,
в данном случае просто для надежной припайки.
Плата делалась по
ЛУТ технологии. Дорожки сделаны максимально широкие, особенно силовые.
РАБОТА
После сборки таймер заработал сразу. Алгоритм работы таймера ТК-3 прост.
При установленной перемычке Jmp2, включается питание перемычкой Jmp1. Сразу загорается сигнальный диод,
если с цепью все в-порядке. Снятие перемычки Jmp2 запускает таймер и через нужный промежуток срабатывает запал.
Этот промежуток, то есть задержка, подбирается подкручиванием подстроесного резистора R4.
На практике запускающий джампер Jmp2 крепится тросиком к пусковой установке и при старте ракеты срывается с контактов.
Система, конечно, простая до тупизны, но имеет существенные плюсы. Во-первых, надёжный запуск.
Во-вторых, кроме двух маленьких контактов ракета с собой ничего не тащит.
Все очевидно и надежно, ничего лишнего, что в ракетном деле очень важно. На всякий случай даю
ролик.
УСТАНОВКА
Кто читал про ракету Блик и установку на ней светодиодного датчика апогея, тот представляет, как это делается в схеме "слайс". Точно так же крепится и таймер ТК-3. Чтобы прижимная нагрузка не приходилась на детали, на крепежные винты установлены упорные алюминиевые втулки.
Контакты джампера - две миллиметровые облуженные медные проволочки. Еще лучше использовать родные позолоченные контакты, выпаянные из компьютерной платы. Они отгибаются назад по ходу ракеты. Сам джампер (жёлтый на фото) - обычная микро-перемычка из компьютерной платы.
На фото показана установка в корпус Ø40 мм ракеты Циклон-2М предыдущего варианта, собранного в навесном
исполнении. Однако это не принципиально, смысл понятен.
Рядом с таймером без проблем укладывается батарея "Крона". Доступ к элементам управления, регулировки
легко осуществляется без разборки ракеты. Тут же перед глазами и индикация.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В процессе создания таймера решены задачи универсальности, практичности, надежности, простоты и удобства. Продумана идеология применения, технология изготовления, способ установки и управления, выработан несложный алгоритм использования в системах спасения ракет.
Схема простая, компактная, не дорогая, надежная, есть проверка цепи, защита от переполюсовки, почти нет ограничений по нагрузке.
Таймер ТК-3 хорошо зарекомендовал себя на ракете Циклон-2М. Его применение позволило освободить значительное пространство в корпусе ракеты и использовать его под дополнительную аппаратуру. Фактически таймер позволил повысить класс ракеты Циклон-2М до уровня проекта Рк-4.
Схема отработана и может быть рекомендована к применению. На данный момент это топовый вариант таймера, не имеющий каких-то принципиальных недоработок. /18.10.2012 kia-soft/