Ватромет за паљење електричног кола (Ематцх)

Пост свеобухватно објашњава једноставно електрично коло за паљење шибица које се може користити за спровођење непрекидног паљења серије Ематцхева кроз систем управљања заснован на микроконтролеру. Идеју је тражио и објаснио господин Јерри Схаллис

Детаљи се могу разумети читањем следеће дискусије путем е-поште између господина Јеррија и мене.

Техничке спецификације

Управо сам прегледао све корисне ствари на вашој веб локацији и започео бих захваљивањем што сте све ставили у јавно власништво. То је врло корисна референца за нас којима електроника није примарна вештина.

Открио сам да сте објавили коло за Ематцх систем за паљење ватромета .

Мислим да је близу онога што тражим, да се уградим у свој систем, али је довољно различит да га не могу сам прилагодити.

Градим микроконтролерски радио-дистрибуирани систем расподеле ватре. Радим са професионалном изложбеном екипом и дизајнирао сам систем да понуди све најбоље карактеристике комерцијалних система, али надам се без непотребних карактеристика или високих трошкова.

Будући да сам софтверски инжењер већ 30 година, немам проблема са кодом, а постоје и лепо уграђена окружења као што су Ардуино или Распберри Пи која чине хардверску страну сасвим једноставном - чак и за софтверског човека!

Као резултат тога, изградио сам модуларни систем за паљење који може обрађивати информације о континуитету (напону) паљења на 24 пина у сваком модулу и може генерисати 5В сигнал на једном од 24 излазна пина. Сада имам много модула, а сви се контролишу из централне јединице.

Међутим, имам проблем са излазним кругом, јер је за то потребно знање аналогне електронике које ме превазилази. Сваки модул треба да детектује континуитет на 24 паљења и паљење на њима.

Имам 24 улазне и 24 излазне иглице по модулу. Стога сваки појединачни знак користи по један улазни и излазни пин.

Улазни пин може измерити (када му софтвер то нареди) напон у односу на Гнд.

Излазни пин ће се подићи и држати на 5В током одређеног периода пре него што се смањи на 0В, поново када му софтвер наложи да то учини.

Ако бих само градио тест континуитета, без функције паљења, могао бих да прикључим напајање + 5В на отпорник од 10 ома, а други крај отпора на једну жицу паљења (која има отпор од 1,5-2,5 ома) а затим од другог краја упаљача до Гнда.

Линија од споја између отпорника и занемаривача до улазног пина омогућила би ми да измерим пад напона и детектујем присуство или одсуство паљења.

Могу бити присутни и други отпорници како би се осигурало да кроз пламен не може проћи више од 0,2А, што је његова максимална струја без пожара.

С друге стране, ако бих само градио круг за паљење, узео бих излазни затик у подножје транзистора чији је колектор био повезан на + 18В и чији је емитер био повезан са једном жицом паљења, другом жицом упаљач повезан са земљом. Можда су потребне и друге компоненте.

Видео сам их на системима паљбе, али заправо не разумем њихове улоге у колу.

Постоје 4 проблема која тек морам да пребродим.

1) Да би било корисно, на модулу за паљење не сме бити покретних делова. Не сме бити „пребацивања“ између функције сензора континуитета и функције пуцања.

2 жице паљења морају бити прикључене у фиксни прикључни блок на модулу, а његово унутрашње ожичење мора омогућити да се одвијају континуитет и функције чувања, а да ниједна не утиче на другу.

У најгорем случају, ако је ватрогасни круг био под напоном, а истовремено се испитивање континуитета изводило на истом пину, на улазном пину не сме бити присутно више од 5В.

И наравно, струја испитивања континуитета никада не сме подстаћи транзистор који ће упалити упаљач.

2) Струјни кругови за 24 појединачна паљења не смеју утицати једни на друге. Склопове треба изоловати тако да оно што се догађа у једном колу не изазове утицај на друго.

На пример, када се контакт активира, а његов круг за пуцање отвори или се прекида, то не сме преусмеравати струју у један од других кругова и ризиковати да напаја свој транзистор.

3) Да бих био практичан, надам се да ћу израдити низ ових модула.

Са 24 континуална круга и 24 круга за пуцање по модулу, што се више сваког од њих може свести на ИЦ или друге компоненте уграђене на ПЦБ, по могућности у пакетима низова, то ће коначни производ бити бољи и наравно јефтинији.

Срећан сам што ћу наручити прилагођену плочу, а можда чак и склоп ако дизајн то може подржати.

4) Четврти проблем је онај који би било лепо решити, али није од суштинске важности. Софтвер ће омогућити пуштање више излазних пинова, а самим тим и паљења, одједном.

На дигиталној страни ово није проблем, али представља велико оптерећење на извору напајања круга за паљење.

ЛиПо батерија од 18 В вероватно ће моћи да испоручи 0,6-0,9А потребних за паљење многих уређаја за паљење, али са унутрашњим отпором батерије, отпором дужине бакарне жице и чињеницом да понекад повежемо више њих еМатцх у серији до једног круга паљбе, лако је видети да ће постојати ограничење.

Да би се ово ограничење подигло што је више могуће, могло би се користити капацитивно пражњење, са мањом батеријом која пуни један или више кондензатора, чија се енергија тада може напојити на транзисторе.

Разумем да ово може бити много ефикасније од једноставног директног повезивања батерије.

Дакле, да ли вас овај пројекат привлачи? Да ли сте заинтересовани и вољни да допринесете вашом стручношћу како бисте овај пројекат, као што је тренутно, претворио у нешто што заиста функционише?

Радо ћу вам доставити све додатне информације које су вам потребне.

С поштовањем,

Јерри

Дизајнирање кола

Здраво Јерри,

Молимо проверите прилог, да ли ће вам ово подешавање успети?

Рад без тастера

Здраво Сваг,

Хвала што сте одвојили време да ово погледате.

Нажалост, бојим се да нисам био довољно јасан када сам рекао да у кругу не могу бити физички прекидачи.

Коло мора да ради без тастера за континуитет. Уместо тога, треба да постоји стална веза од негде у колу са осе (АДЦ улазни) пин са напоном (само увек 0-5В) чија се вредност може користити за утврђивање да ли је оптерећење од 1,5 - 10 ома или не поклон.

Такође ме мало брине отпорник од 10 ома. Чини ми се да ће чак и без напона окидача, струја из напајања од 18 В проћи кроз терет, а затим отпорник од 10 ома на земљу, испоручујући 1.5А оптерећењу, тренутно га детонирајући.

Да ли се слажете да би се то догодило? Можете ли да изнесете било какве модификације које би се односиле на било које од ових запажања?

Много хвала,

Јерри

Рисисторска корекција од 10 ома

Здраво Јерри,

10 ома је заиста била грешка, молим вас проверите то одмах и обавестите ме да ли ће ово електрично подударање (Ематцх) ватрометно коло паљења служити сврси

(види прилог).

Диода и кондензатор служе за осигуравање задржавања сигнала чак и док транзистор проводи током периода активирања оптерећења.

10к унапред подешена поставка може се подесити за подешавање одговарајућег напона за АДЦ улаз.

Хвала ти пуно Сваг.

Нисам упознат са карактеристикама ТИП122 или 4Н35, па ћу добити њихове листове података и конструисати коло за тестирање.

Ово може потрајати дуже него што би било идеално јер сам управо сломио руку, тако да ће лемљење бити изазов!

Ипак, веома сам захвалан на вашој помоћи.

Занима ме да ли мислите на замену напајања од 18 В капацитивним кругом пражњења?

Претпостављам да ће ово бити много једноставније и без сумње могу на Интернету пронаћи референце на стандардне шеме пуњења / пражњења, али ако их већ имате, био бих нестрпљив да то видим?

Све најбоље,

Јерри

Здраво Јерри,

Мислим да сада почињем да разумем конфигурацију у потпуности.

Можете ли одредити ниво напона потребан за пуцање терета?

То би ми помогло да дизајнирам завршни круг заједно са етапом капацитивног пражњења.

Срдачан поздрав.
Колебање

Е-мечеви су уређаји слабе струје

Здраво Сваг.

ЕМатцхес су назначени да пуцају на минималну струју, а не на напон. Различити произвођачи дају минималну струју паљења између 0,35А и 0,5А, мада већина препоручује да пуцају ближе 0,6А-0,75А да пуцају са добром поузданошћу.

Произвођачи такође дају различите унутрашње отпоре својих паљења, од 1,6 ома до 2,3 ома. Ако један батеријски еМатцх од 2,3 ома повежете на батерију занемарљивог унутрашњег отпора и потражите 0,75А, биће потребно само 1,725В да га активирате.

Међутим, ако би се један круг за пуцање (који ми називамо „знаком“) користио за испаљивање 6 паљења, повезаних у серију, то би захтевало 10,35 В. У стварном свету присутни су додатни отпори, како од извора енергије, тако и од бакарних жица између пламеника. Због тога се за основну линију обично узима 12-24В.

Затим се узима у обзир да на сваком модулу постоје 24 знака који сви деле исти извор енергије.
Софтвер ће омогућити покретање свих 24 знака одједном.

Знакови су сами по себи ефективно паралелни и сваки знак може извући најмање 0,75А. Дакле, извор енергије мора бити у стању да напаја 18А да би се то догодило.

Када треба да повежемо више паљења на један знак, то радимо увек у низу - никада паралелно. Тежимо ка 100% поузданости и серијска веза ће увек пасти на тесту континуитета ако је један паљење лош. Паралелно се може пропустити више неисправних паљења.

Иако су сва ова струја и напон необични за мале кругове, постоје неке компензације.

Прво, циљ је постићи да пламеници прегоре, тако да вишак напона или струје никада није проблем, све док компоненте могу да поднесу снагу.

Друго, пламеници обично сагоре за 20-50 мс, тако да ће извлачење икада бити прилично кратко, а компоненте вероватно неће морати да одводе много топлоте.

Примарно разматрање мора бити да ли транзистор са прекидачем за напајање може да преусмери толико снаге.

Софтвер који се активира (подиже паљбу на 5В), сваки знак ће га држати на + 5В само 500мс пре него што га спусти на 0В, тако да никада неће бити снаге кроз излазни круг дуже од 500мс, чак и ако се паље, али онда кратке спојеве и сам после (увек ризик).

Једна напомена на сензорској страни кола. Видим да ће ваш дизајн пружити 0В АДЦ-у ако паљења нема или се већ отворио.

Међутим, ако је оштећен или је лоше повезан и ако је кратко спојен, мислим да ово неће бити могуће открити, зар не? Ово није основни проблем, иако сам се надао да ћу користити АДЦ за откривање прекида, кратког споја или осетљивог отпора у опсегу од 1 до 15 ома.

Коначно, мислим да ће кондензатор (и) морати да се напуне и испразне под софтверском контролом.

Могли бисте претпоставити да на модулу постоји још један пин који ће се повући на + 5В када би се кондензатор требао напунити и пао на 0В када би се кондензатор требао испразнити. Биће потребан сигуран разводник за пражњење кондензатора.

Сумњам да би овај аранжман могао захтевати промену сензорског круга, јер би сензорска функција требало да ради без обзира да ли је кондензатор напуњен или не.

Такође је важно осигурати да струја кроз упаљач буде сведена на апсолутни минимум за потребе очитавања. Читао сам тек данас да ће се константна струја мања од минималне ватре (рецимо 0,25А што је мање од 0,35А мин ватре), паљење и даље загрејати и може пуцати након неколико секунди.

Сходно томе, сматра се да константне испитне струје треба да буду мање од 10% мин струје пожара (која би била 35мА), а могуће и ниже од 1% (3,5мА).

Надам се да ово не мења ствари превише радикално.

Велико хвала на вашем сталном интересовању.

Све најбоље,

Јерри

Коришћење ниског ДЦ

Здраво Јерри,

У реду, то значи да је напон пуцања нисконапонски једносмерни, збунио сам га као високи напон када сте споменули израз „капацитивно пражњење“ .... па мислим да бих ово требао оставити на вама да одлучите у вези са одговарајућом цифром, с обзиром да ТИП122 може да поднесе и преко 3 ампера на 100 В, тако да има довољно распона за игру.

На страну сензора поставићу компаратор за опамп који ће вам омогућити да одаберете опсег детекције према било којој жељеној спецификацији.

Покушаћу ускоро да га дизајнирам и обавестим вас када буде завршен

Здраво Сваг,

Још једном вам хвала на вашем времену на овоме. Ви имате толико више стручности у аналогној електроници од мене и за неколико дана сте постигли оно што сам провео много месеци збуњујући.

Потпуно разумем вашу поенту у вези са откривањем домета терета - ово је била само тежња и систем неће пропустити да ради без тога.

Узео сам оно што сте обезбедили и прошао кроз симулатор кола ЕасиЕДА, где ради тачно онако како сам се надао - бар са једним кругом. То указује да ће са потенциометром од 10% АДЦ видети 0,36В када је присутан упаљач и 0В када је отворен, што је оно што ће ми требати да би ово функционисало. Када је паљење под напоном, то достиже и до 1,4 В што је потпуно сигурно.

Струја сензора није чак ни мерљива док струја паљења изгледа као 3.2А која ће испалити било шта. Мој следећи задатак је да симулирам више независних кола, до 24 која ћу имати у модулу, и потражим било какве доказе укрштања.

Приложио сам шему кола и симулиране струје и напоне.

Морао бих да радим са оним што је подржано, због чега се у симулацији користи други дарлингтонски транзистор, али верујем - осим ако ме другачије не саветујете - да илуструје очекивано понашање. В1 је случајно таласни талас од 5В са фреквенцијом 1Хз, јер ово омогућава симулацију 5В пуцања у вис.

Можете ли да предложите колики део кола може да се дели између 24 знака у модулу?

Примарни напон напајања ће бити, као и свако напајање нижег напона потребно за напајање ЛМ7805, и наравно заједничко тло.

Да ли се један ЛМ7805 може користити за обезбеђивање улаза за све 4Н35? Претпостављам да ће остало морати да буде јединствено за сваки знак, што ми даје листу за куповину, али био бих захвалан на вашим размишљањима о конструкцији модула од 24 знака.

Коначно, и даље се питам које су могућности за додавање капацитивног извора енергије пражњења уместо извора од 18В?

Колико сам схватио, комерцијални системи паљбе ће их користити, јер њихов мали унутрашњи отпор омогућава пропуштање велике струје кроз паљење са малим отпором. Да ли је тачно да је Ц.Д. извор ће имати мањи унутрашњи отпор од батерије?

Неки системи за пуцање могу имати прилично висок напон пожара, али ово је вероватно само последица деловања капацитивног пражњења. 18В је онолико колико је потребно, мада више сигурно неће наштетити.

Да ли је Ц.Д. извор директне ствари за додавање? Да ли би било могуће додати нешто што би потрошило 6 к 1,2В пуњиве АА батерије?

Ако је то било могуће, тај исти извор од 7,2 В ће са задовољством напајати и ЛМ7805 за круг за паљење и ардуино плочу. Мислим да би то било прилично савршено решење.

Све најбоље зеље,
Јерри

Представљање модификованог дизајна

Здраво Јерри,

Изменио сам дизајн према спецификацијама.

БЦ547 осигурава да АДЦ и даље прима високу логику док је транзистор укључен и тако омогућава пуњење терета у потпуности.

Откривање опсега терета може захтевати да се укључе много сложена кола, па сам одлучио да у дизајну будем без њега.

Јавите ми ако имате додатних сумњи.

Здраво Сваг,

Још једном вам хвала на вашем времену на овоме. Ви имате толико више стручности у аналогној електроници од мене и за неколико дана сте постигли оно што сам провео много месеци збуњујући.

Потпуно разумем вашу поенту у вези са откривањем домета терета - ово је била само тежња и систем неће пропустити да ради без тога.

Узео сам оно што сте обезбедили и прошао кроз симулатор кола ЕасиЕДА, где ради тачно онако како сам се надао - бар са једним кругом.

То указује да ће са потенциометром од 10% АДЦ видети 0,36В када је присутан упаљач и 0В када је отворен, што је оно што ће ми требати да би ово функционисало.

Када је паљење под напоном, то достиже и до 1,4 В што је потпуно сигурно.

Струја сензора није чак ни мерљива док струја паљења изгледа као 3.2А која ће испалити било шта. Мој следећи задатак је да симулирам више независних кола, до 24 која ћу имати у модулу, и потражим било какве доказе укрштања.

Приложио сам шему кола и симулиране струје и напоне.

Морао бих да радим са оним што је подржано, због чега се у симулацији користи други дарлингтонски транзистор, али верујем - осим ако ме другачије не саветујете - да илуструје очекивано понашање. В1 је случајно таласни талас од 5В са фреквенцијом 1Хз, јер ово омогућава симулацију 5В пуцања у вис.

Можете ли да предложите колики део кола може да се дели између 24 знака у модулу?

Примарни напон напајања ће бити, као и свако напајање нижег напона потребно за напајање ЛМ7805, и наравно заједничко тло. Да ли се један ЛМ7805 може користити за обезбеђивање улаза за све 4Н35?

Претпостављам да ће остало морати да буде јединствено за сваки знак, што ми даје листу за куповину, али био бих захвалан на вашим размишљањима о конструкцији модула од 24 знака.

Коначно, и даље се питам које су могућности за додавање капацитивног извора енергије пражњења уместо извора од 18В?

Колико сам схватио, комерцијални системи ватре ће их користити, јер њихов мали унутрашњи отпор омогућава пропуштање великих струја кроз паљење са малим отпором.

Да ли је тачно да је Ц.Д. извор ће имати мањи унутрашњи отпор од батерије? Неки системи за пуцање могу имати прилично висок напон пожара, али ово је вероватно само последица деловања капацитивног пражњења.

18В је онолико колико је потребно, мада више сигурно неће наштетити. Да ли је Ц.Д. извор директне ствари за додавање? Да ли би било могуће додати нешто што би потрошило 6 к 1,2В пуњиве АА батерије?

Ако је то било могуће, тај исти извор од 7,2 В ће са задовољством напајати и ЛМ7805 за круг за паљење и ардуино плочу. Мислим да би то било прилично савршено решење.

Све најбоље зеље,

Јерри

Здраво Јерри,

Ево одговора,

Транзистор се по вашој жељи може заменити било којим НПН транзистором одговарајуће оцене, овде није ништа критично осим спецификација В и И.

Појединачни 7805 био би довољан за све сензорске фазе, при чему је АДЦ улаз високе импедансе, тренутна потрошња би била занемарљива и може се занемарити.

Међутим, као што сте исправно споменули, фаза паљења мора бити јединствена за сваки од 24 сигнала (укупно 24 броја транзистора снаге са 24 окидачка улаза). Може се испробати напајање од 7,2 В помоћу ААА ћелија за напајање читавог система, како би се да бисте појачали напон на 18В, можете покушати да употребите први концепт кола приказан у следећем чланку: хттпс://хомемаде-цирцуитс.цом/2012/10/1-ватт-лед-дривер-усинг-јоуле-тхиеф.хтмл Можете заменити 1,5 В са својим 7,2 В извором, а ЛЕД заменити мостним исправљачем и повезаним кондензатором 2200уФ / 25В. обавезно повежите 4к7 оптерећења преко овог кондензатора.

Транзистор се може заменити БД139. Можда ћете морати мало подесити окрете завојнице на обе стране да бисте утврдили најприкладнији исход. Обавестите ме ако имате још упита?

Срдачан поздрав.

Колебање

Здраво Сваг,

Чекао сам да компоненте стигну. Изградио сам струјни круг и обрадован сам што могу да потврдим да ради. Још једном, хвала на вашој непроцењивој помоћи - најзахвалнија сам.

Када сам изградио коло, прво сам га тестирао са директним 5В сигналом на улазу и паљење је одмах пуцало, што је било сјајно.

Када сам се, међутим, повезао са својим Ардуином, открио сам да је стављање дигиталних пинова у излазни режим такође истог тренутка активирало паљење, што и није било тако сјајно.

Иако сам мислио да су пинови за дигитални излаз интерно повучени, чини се да то није случај, али сада постављам њихово стање на искључено пре него што подесим начин пина на излаз, и то је прилично лепо решило.

Такође сам био изненађен када сам открио да када потенциометар смањује отпор између паљења и пина 1 на опто-спојници, струја кроз 1к отпорник, упаљач и потенциометар и даље могу бити довољно ниске да дозволи да струја паљења крене за уземљење на пин 2.

По мом мишљењу, чак и са лонцем који даје 0 охма, та струја би требала бити мања од 18/1002 или 0,017А. Према њеном техничком листу, то не би требало бити довољно за пуцање паљења.

Међутим, са додатком лонца од око 5к охма, паљење остаје хладно. Нема сумње да сте зато користили потенциометар, а не само пар фиксних отпорника.

Зато ћу следећи пут експериментисати са разним лампама за паљење других добављача и открити поставку потенциометра која ће омогућити свима да пуцају само када би требало. Тада могу овде да направим јединицу пуне величине са фиксним отпорницима.

Дакле, резимирајући, све функционише баш онако како сам се надао и изузетно сам захвалан што сте ме поштедели времена да пружим свој допринос. Слободно објавите струјни круг и наш дијалог, заједно са мојом захвалношћу и признањем вашег умећа.

С најљубазнијим поздравом,

Јерри

п.с. да одговорим на ваше коначно питање, да, свих 24 АДЦ улаза су јединствени и независни, баш као и 24 дигитална излаза. Користим Мук Схиелд 2 за појачавање основног капацитета АТмега328П.