Ракеты...  Проект РК-3: Таймер ТК-1 БРЭО

Простой таймер для системы спасения ракеты


схема особенности модернизация

Страничка ракетостроения. Последнее обновление:
Схема
При организации задержки срабатывания системы выброса парашюта в системе спасения ракеты с помощью трассера мы убиваем сразу трех зайцев: получаем собственно трассер, задержку для выброса парашюта и существенную экономию в весе. Однако не всегда это можно сделать в силу конструкционных особенностей ракеты или двигателя, а также по каким-то целевым причинам. Например, весомой может стать причина отсутствия места для трассера в корпусе движка, когда из него надо выжать максимум тяги. Или наоборот, трассер должен работать и после отстрела парашюта. Считаю достаточно весомой и такую причину - "очень хочется сделать". Ну, и наконец, точность временной задержки, задаваемой электроникой, заметно выше.

Для начала предлагаю простейшую схему электронного таймера, Рис.1. Эта схема достаточно известна. Я встречал ее на каком-то забугорном сайте и наши начинающие ракетчики ее используют. Правда с предлагаемыми деталями она у меня работать отказалась. К тому же возникла существенная претензия к функциональным возможностям схемы, поэтому пришлось подобрать свои компоненты и внести одно дополнение, но об этом ниже.

Итак, почему "простейший"? Не только потому, что используется мало деталей, но и потому, что напрочь отсутствуют микросхемы, требующие некоторых профессиональных навыков в работе, и еще потому, что собственно задержка осуществляется простой RC цепочкой. Т.е. при включении тумблером SW1, маленький ток, ограниченный и регулируемый тандемом резисторов R1 и R2, потихоньку заряжает конденсатор C1, имеющий приличную емкость. Через заданное время напряжение на обкладках конденсатора достигает такой величины, когда открывается составной транзистор Т1 + Т2, который открывает тиристор VS1, ток через который приводит в действие воспламенитель (ignitor), который поджигает вышибной заряд. Как-то так. Бабка за дедку, дедка за репку ... и результат налицо. Вот тут-то и пришлось вмешаться в схему, чтобы результат действительно не оказался на лице. Представьте себе ситуацию. В полевых условиях вы решили проконтролировать время задержки, для чего вместо запала подсоединили обычную лампочку от карманного фонарика. Все прекрасно сработало, время то, что надо. Меняете лампочку на запал и запускаете ракету. Но, что за чудо?! Не успела ракета толком стартануть, а парашут уже выброшен со всеми вытекающими последствиями. А произойдет это по простой причине - конденсатор после первого включения не успел разрядиться, и система сработала сразу после включения. Так вот, чтобы этого не случилось, тумблер SW1 я сделал в виде переключателя (взял кнопочный выключатель от старого телевизора). При выключении питания обкладки конденсатора закорачиваются и он моментально полностью разряжается. При повторном включении никаких сюрпризов не произойдет. Можно сделать отдельную кнопку для сброса заряда на конденсаторе, но переключатель надежнее, т.к. исключает "человеческий фактор" типа "блин, забыл". /31.03.2008 Козлов И. kia-soft/
Теперь номиналы:

С такими значениямими получите задержку 8-14сек. Если нужен другой интервал, поиграйте величинами R1, R2, C1. Понятно, чем больше номиналы, тем больше задержка. Чем больше R1, тем больше диапазон регулировки. Но учтите, что здесь крайности чреваты либо потерей качества, либо проигрышем в весе и габаритах - для ракеты все же делаем.
   Конечно, если вы опытный электронщик, можно найти схемку и посерьезней, на базе какого-нибудь счетчика. Или могу предложить схему таймера ТК-2 на микросхеме NE555.

Как обычно, за простоту надо чем то расплачиваться. По-началу я думал, что это точность интервала задержки. "Знающие люди" утверждают, что она оставляет желать лучшего. Честно скажу - не заметил. В лабораторных условиях погрешность незначительна, менее 1%. В полевых, думаю, не намного больше. К тому же это уже не погрешность, как таковая, а, скорее, влияние внешних условий, в частности температуры. Значит, можно всегда проконтролировать перед стартом и подрегулировать. Где тут собака порылась вскоре выяснилось.

Особенности
На макетной плате таймер работал без замечаний, в связи с чем не давал покоя вопрос - почему такая простая и эффективная схема не пользуется особой популярностью? Точность интервала задержки здесь не при чем, ведь даже в схемах на NE555 и NE556(как, к примеру, у "великого Nakki") собственно задержка задается тоже RC цепочкой.
   Все стало на свои места, когда была собрана монтажная плата. Собрана без ошибок, но задержка исчезла напрочь! Совершенно случайно обнаружил, что если корпус конденсатора(!) замкнуть на коллектор транзистора T1, то схема работает нормально. Нехилый замес, если учесть, что корпус конденсатора изолирован от его выводов. Я не специалист и, наверно, о чем-то не догадываюсь, поэтому такая особенность схемы оказалась не слишком приятным сюрпризом. Тем более, что рассчитана она, очевидно, на людей, не слишком сильных в электронике.
   И все же рекомендовать данный таймер могу. Проявляется этот глюк не во всех сборках и справиться с ним можно. /31.03.2008 kia-soft/

Модернизация
Уже на первых шагах проектирования системы спасения, выяснилось, что использование таймера в таком виде крайне проблематично. Дело в том, что в схеме напрочь отсутствует контроль наличия напряжения и целостности цепи воспламенителя. Проблему, однако, удалось решить элементарно. Простое подключение светодиода D1 между плюсом батареи и точкой соединения воспламенителя с тиристором, как показано на Рис.2, решает обе задачи. При наличии напряжения и отсутствии разрывов в цепи запала, светодиод будет гореть, сигнализируя о готовности таймера к работе. Это, естественно, при выключенном переключателе SW1. Ток, конечно, при этом течет через спираль воспламенителя, но он настолько мал, что не приводит к срабатыванию запала. Эта идея уже использовалась в схеме системы зажигания двигателя. При включении SW1 начинается зарядка конденсатора С1, и светодиод гаснет.
   Светодиод типа АЛ102 или любой маломощный, лучше - яркий. Сопротивление R6 надо подобрать под конкретно используемый светодиод. Подбор сопротиления лучше начинать с номинала не менее 50К, дабы не спалить диод. Для АЛ102 можно взять R6 0,9-1,2 Ком.

Вообще, несмотря на некоторые капризы по-началу, таймер на практике показал себя очень надежно. На ракете РК-3 ИРОКЕЗ он отлетал не менее 10-ти пусков. Ни одного отказа. В штатном режиме он срабатывает четко, запуская систему спасения точно через заданные 10 секунд. В одном аварийном полете (не по его вине) он выдержал падение с высоты около 200м, пострадал только выключатель.

***