Электронное оборудование ракет - БРЭО, часть XI

RLAN>>>> Подумай и поверь, крутя датчик в руке смоделировать условия полета не удастся.
-VMK-> Казано точно!
-VMK-> Вчера 14.08.06 проведох неуспешен тест на фотодатчик за апогей в полет!
Я даже не буду коментировать неудачу. Она могла произойти по разным причинам, в том числе и не зависящим от принципа действия сенсора. Однако хочу сказать, что основным критерием, влияющим на выбор датчика системы спасения ракеты, должно быть следующее: выбранный физический параметр должен быть легко и надёжно регистрируем (измеряем), а его изменение должно быть линейным и достаточно большим. И таких параметров в движении ракеты по баллистической траектории не так уж и много. Об известных (время, давление, ускорение, скорость потока) говорить не буду. А вот как оптику, мне всегда интересны попытки использовать свет в качестве регистрируемой величины. Искал, разумеется и я. И не нашёл ни одного оптического параметра, пригодного для реперного измерения. Разумеется речь идёт о ракетах нашего любительского уровня, совершающих полёт в нижнем слое атмосферы и о простых способах измерений. Есть такая материя, называемая "Атмосферная оптика". Из неё следует, что световые измерения в придонном слое одни из самых сложных, в виду постоянно меняющегося сценария освещения. То есть потоки световой энергии от естественных источников (Солнце, Луна, звёзды) вкупе со вторичными источниками (всё что угодно вокруг) постоянно (и хаотично) меняют радиометрические и геометрические параметры своего излучения. Тема очень обширная и серьёзная, чтобы о ней говорить походя, но попытаюсь пояснить, почему я считаю бесперспективным разработку оптического датчика, основанного на измерении и сравнении интенсивности световых потоков идущих в диаметрально противоположных направлениях с ракеты, осуществляющий вертикальный баллистический полёт в атмосфере в дневное время. Смотрите, сколько сразу пришлось положить ограничений, чтобы только поставить задачу. Автор, мне кажется, уже сам убедился или понял, что условия освещения на поверхности Земли (дно атмосферы) не имеют ничего общего с теми, что на высоте 10,20,...,100,...1000 м etc. Ведь даже в облачный день, распределение света от диффузных источников, подчиняющихся закону Ламберта и освещающих ракету будет сильно меняться в зависимости от угла отражения и падения. Априори, в такой день на высоте 20-50 м для наблюдателя или прибора, находящегося на борту, уже не будет существовать понятия верх-низ: диффузные потоки усреднятся настолько, что обе ветви датчика будут давать примерно одинаковые или различающиеся на немного токи... И чем выше, тем меньше может быть эта разница. В принципе можно даже проимитировать подобный сценарий в программе ОptiCAD, но в этом даже нет нужды, поскольку самое лучшее соотношение интенсивностей "небо -земля"(пашня-открытое небо), которое может быть, не достигает и 10eхp2. То есть идеальный динамический диапазон устройства - 100. Реальный, как сами понимаете, много ниже. И это было бы преодолимо, если бы существовал способ калибровки, позволяющий на колене любителя-ракетчика на Земле, съимитировать оптический (геометрия)и радиометрический (распределение потоков в плоскости фотодатчиков) сценарий, ожидающий ракету в момент достижения апогея... Если он сможет (в условиях специально оборудованной лаборатории) разрешить эту проблему, то перед ним станет реальная задача изменить логику измерений прибора-радиометра. Во-первых понадобится отмодулировать постоянный поток при помощи обтюратора, чтобы повысить точность измерений за счёт отстройки от фона. Во-вторых, ввести спектральный фильтр. Не помешает внутренний калибровочный источник. О узконаправленных блендах уже говорилось. Пускать ракету можно будет только в условиях отработанного сценария калибровок. Но и при всём при этом диапазон ошибок будет всё равно слишком велик, чтобы доверить такой системе спасение ракеты (а при больших размерах и не только её).
Это по-поводу попытки использования внешнего освещения для датчика апогея.
Хотя тема оптического датчика апогея вовсе не исчерпана. Можно использовать оптронные пары и шторки, открывающие поток при достижении, например, определённого давления (шторка соединена с мембраной). Или маятник-зеркало. Оптическое волокно также можно приспособить. Но это уже будут другие приборы, измеряющие в конечном итоге вышеупомянутые параметры полёта, но не имеющие преимуществ перед уже известными.

a_centaurus>>> ...Автор, мне кажется, уже сам убедился или понял, что условия освещения на поверхности Земли (дно атмосферы) не имеют ничего общего с теми, что на высоте 10,20,...,100,...1000 м etc....

Не съм убеден, че условията на земята или на височина 10,20метра се различават много - това вече тествах, резултата е еднакъв - работи.

За да тествам условията на осветление на по-големи височини е необходим реален полет, но не един, а много за да се определи датчика като успешен или неудачен.

Неуспешния полет е поради проблем на инерционния модул - не добър контакт (окислена контактна повърхност и недостатъчен натиск върху контактите). Сега има малък магнит в горната част, който да осигури надежден контактен натиск.
Предстоят още полетни изпитания.

Все-пак този датчик е за малки и леки ракети, за малки височини, предимно за удоволствие!

Благодаря за информацията в твоя отговор, за мен е полезна.

На здравие, амиго!
На самом деле я тебя вовсе не отговариваю от твоей идеи, а только стараюсь помочь в осознании этой задачи. Моделирование условий работы прибора - важнейшая часть его разработки. Просто имей в виду мои комментарии, поскольку я руководствуюсь данными как литературы по этой теме, которая у меня под руками, так и собственными профессиональными экспериментальными данными, сделанными собственноручно специальными калиброванными приборами. Да и разработкой приборов спутниковой навигации приходилось заниматься. И мне бы очень хотелось, чтобы кто-то нашёл сравнительно дешёвый способ использования естественных световых условий в экспериментальном ракетостроении, хотя бы мне это не удалось. Но может быть тебе повезёт. Может тебе будет полезна эта таблица освещённости земной поверхности при разных условиях.
По-поводу инерциального ключа, который ты используешь. В конструкции видны явные недостатки: ненадёжность открытого контакта и необходимость преодолеть шарику упругость пружинного контакта... Почему бы тебе тогда: а. использовать закрытый готовый microswitch вместо самодельных латунных, подверженных окислению контактов. б. раз уж ты хочешь дополнить всё это ещё и магнитом, не изготовить более простой и надёжный инерциальный ключ на базе геркона и магнита. У меня не было ни одного отказа в более чем 20 пусках разных ракет по вине такого сенсора.
Конструкция его есть в моих сообщениях в архиве. Но если хочешь, выложу чертёж.

Tablice 2 (from book "Light and Water")

a_centaurus>>> ...Просто имей в виду мои комментарии, поскольку я руководствуюсь данными как литературы по этой теме, которая у меня под руками, так и собственными профессиональными экспериментальными данными, сделанными собственноручно специальными калиброванными приборами.

Благодаря за информацията! - Ще я имам предвид. Аз нямам такава литература под ръка - в случая работя по метода на проби и грешки.

a_centaurus>>> Но может быть тебе повезёт.

Надявам се!

а_centaurus>>> По-поводу инерциального ключа, который ты используешь. В конструкции видны явные недостатки: ненадёжность открытого контакта и необходимость преодолеть шарику упругость пружинного контакта...

Контакта е само на допир-натиск - безпружинен! Металната сфера е тоководеща.
С останалите недостатъци - съгласен!

a_centaurus>>> Почему бы тебе тогда: а. использовать закрытый готовый microswitch вместо самодельных латунных, подверженных окислению контактов. б. раз уж ты хочешь дополнить всё это ещё и магнитом, не изготовить более простой и надёжный инерциальный ключ на базе геркона и магнита. У меня не было ни одного отказа в более чем 20 пусках разных ракет по вине такого сенсора.

а. microswitch = пружина за преодоляване в полет! Трябват повече знания по механика, балистика и др. (моята професия е свързана с компютри - Системен Администратор и компютърен техник, ракетите - хоби).

б. Магнита е най-лесната доработка на тестовия фотодатчик. Ако фотодатчика се окаже надежден и удачен, тогава ще използвам система: "инерциальный ключ на базе геркона и магнита"

a_centaurus>>> Конструкция его есть в моих сообщениях в архиве. Но если хочешь, выложу чертёж.

Интересно би било за мен. За доработка на съществуващия инерционен контакт използвах малка част от магнит от Hard_Disk(HDD) - много силен.

По-подробна схема-чертеж на сегашния инерционен модул:

Я так и понял из твоего предыдущего пояснения, что ты хочешь усилить "прилипание" шарика при помощи мощного магнита. С этим твой девайс становится ещё более сложным и менее надёжным, соответственно. Электрический контакт обеспечивается через механическое замыкание связи: шарик-подвижный лепесток-статор. Такая связь может отказать по крайней мере по двум причинам: изменение жесткости материала лепестка, оксидирование медносодержащего контакта в условиях влажной атмосферы... Герконный датчик состоит из только одной движущейся части - кольцевого керамического магнита (такой можно найти, вскрыв старые аудиофоны без дужек), а контактная пара находится внутри запаянной стеклянной капсулы. На чертеже указан материал направляющей трубки - alpaca. Это немагнитный медно-никелевый сплав (нейзильбер). Но можно использовать любую другую трубку подходящего диаметра. На фото один из таких датчиков, смонтированный на плате таймера.

Photo of gerkon inercial switch

Brayn> Вот и мой пиропатрон с датчиком.

Пожалуйста, опиши подробнее, лучше с рисунком, какое внутреннее устройство датчика. Где и какие контакты и т.д. Где он установлен в ракете?
Есть ли видео полёта?

Serge77> Пожалуйста, опиши подробнее, лучше с рисунком, какое внутреннее устройство датчика. Где и какие контакты и т.д. Где он установлен в ракете?
Serge77> Есть ли видео полёта?
Видео полета сейчас нет, но скоро новые испытание и оно будет.
Вот криво конечно, но нарисовал.
Сам датчик с пиропатроном находится чуть выше середины ракеты, также и ЦТ находится выше середины ближе к головному обтекателю.

Brayn> Вот криво конечно, но нарисовал.

Файл 2.jpg не открывается.
Из чего сделан корпус и заглушки датчика?
Какие точные размеры? Сколько точно воды?

на фото тоже всё отчетливо видно как устроен датчик
Корпус - контейнер от градусника, т.е. часть его. Один конец это дно чехла, а другой конец был закрыт кусочком из оргстекла.
Контакты - медные тонкие стержни.
Длина корпуса 65 мм, а вода заполнена на 50 мм.

Brayn> на фото тоже всё отчетливо видно как устроен датчик

Да, теперь ясно.
Я так понял, ещё предстоят испытания? Хотелось бы после них получить такие данные:
суммарный импульс используемых двигателей, полный взлётный вес ракеты, диаметр ракеты, расчётная высота полёта, точный момент срабатывания датчика в полёте.
Точное время, проходящее от замыкания контактов датчика до воспламенения вышибного заряда, т.е. время на разогрев нихрома (тест на земле).

Serge77> Я так понял, ещё предстоят испытания?
Да испытания еще будут и неоднократные. Плюс предстоит доработка системы
Serge77> Хотелось бы после них получить такие данные:
Serge77> суммарный импульс используемых двигателей, полный взлётный вес ракеты, диаметр ракеты, расчётная высота полёта, точный момент срабатывания датчика в полёте.
Двигатель: МРД 20-20-4, суммарный импульс у него 20, конечно не хватает этого ракете, но пока что буду на них испытывать систему.
Вес 200 гр в боевом режиме
Диаметр ракеты: 37 мм
Рассчитывал взлетать на 100 метров, но получилось тока на 50 метров.
Уже писал, что в первом полете пиропатрон сработал, когда ракета уже падала, но это из-за длинной нихромовой проволоки.
Об результатах следующих испытания напишу.
Serge77> Точное время, проходящее от замыкания контактов датчика до воспламенения вышибного заряда, т.е. время на разогрев нихрома (тест на земле).
Тесты показали, что время от замыкания до воспламенения около секунды не более.
Сейчас буду делать ракеты с тремя движками на базе 12 калибра, то, что недавно испытывал тоже и рассчитываю закинуть ракету с датчиком не меньше, чем на 100 метров.

a_centaurus>>> ... Герконный датчик состоит из только одной движущейся части - кольцевого керамического магнита (такой можно найти, вскрыв старые аудиофоны без дужек), а контактная пара находится внутри запаянной стеклянной капсулы. На чертеже указан материал направляющей трубки - alpaca. Это немагнитный медно-никелевый сплав (нейзильбер). Но можно использовать любую другую трубку подходящего диаметра. На фото один из таких датчиков, смонтированный на плате таймера.

Много благодаря.

Инерциония датчик "геркон-магнит" ще изработя скоро - идеята е много добра! Материялите са леснодостъпни, и е прост за изработка. Съществуващия при мен инерционен датчик също е малък и при мен е разположен на платката. Да, има недостатъци, но ще издържи още един полет - за в бъдеще ще го заменя с по-надеждния "геркон-магнит". Скоро ще проведа тест в полет.

Andrey71> Добрый день! Возвращаюсь к старой теме магнитного датчика аппогея. С дисковода был снят датчик Холла

Именно датчик Холла? И его чувствительности хватило для магнитного поля Земли?
На нём марка написана? Какие-то параметры известны?

GOGI> А зачем извращение с фоторезистором я вообще не понимаю, мне кажется это куда как более редкая деталь, чем фототранзистор.

Так я потому и спрашиваю, что не знаю, что доступнее и что лучше.

GOGI> А лучше всего все-таки (естественно, ПМСМ) 2 фотодиода, так как питания не требуют

Поясни, что значит "питания не требуют"? Какая у тебя схема?

У меня мысль возникла: если схему -VMK- (на рисунке слева) немного переделать (справа), будет ли работать? Будет ли чем-то лучше?

Кстати, а кто-нибудь вот с такими датчиками имел дело ADXL311 - Дешевый сверхминиатюрный двух осевой акселерометр с динамическим диапа

Serge77> Поясни, что значит "питания не требуют"? Какая у тебя схема?
Вот нарисовал. Питания не требует в том смысле, что фотодиоды сами выдают напряжение, при перевороте на 180 градусов блока из встречнопаралельно включенных фотодиодов полярность на выходе меняется.

GOGI> Вот нарисовал. Питания не требует в том смысле, что фотодиоды сами выдают напряжение, при перевороте на 180 градусов блока из встречнопаралельно включенных фотодиодов полярность на выходе меняется.

А фототранзисторы разве нельзя так включить? Читал, что транзисторы с отпиленными крышками работают как фотоэлементы, выдают напряжение. Или фототранзистор сильно отличается своими внутренностями от обычного?

Serge77> А фототранзисторы разве нельзя так включить?
Можно, но получится фотодиод
И обычный можно. Про отпиленные крышки в частности я писал. Я такие использую в стенде для проверки воспламенителей.

GOGI> Можно, но получится фотодиод

Ну так и отлично! ;^))
А будут ли какие-то преимущества, если фототранзисторы использовать по твоей схеме, а не по VMK ?

Сегодня изучал фотосенсоры. Нашёл очень интересную ссылку:

LED Photo Sensor
http://ourworld.compuserve.com/homepages/Bill_Bowden/page8.htm

(пролистайте страницу)

Попробовал, и действительно, обычные светодиоды генерируют от 0.3 В (обычные маленькие) до 1.4 В (большой сверхяркий) при освещении лампой дневного света. ИК-светодиод от мыши даёт 0.03 В.

Это ж можно прямо по схеме GOGI делать датчики из копеечных светодиодов? Я ничего не напутал?

Brayn> на фото тоже всё отчетливо видно как устроен датчик
Brayn> Корпус - контейнер от градусника, т.е. часть его. Один конец это дно чехла, а другой конец был закрыт кусочком из оргстекла.
Brayn> Контакты - медные тонкие стержни.
Brayn> Длина корпуса 65 мм, а вода заполнена на 50 мм.


Сколько диаметр пластиковой трубы? Можно использовать корус из одноразового шприца?

Да, то, что светодиоды работают и в другую сторону, замечено ещё Поляковым в незапамятные времена. Он для Радио сделал ИК телефон, и для упрощения оптической схемы там был использован АЛ107 и на передачу, и на приём

А насколько светодиоды будут долговечные в таком применении? Насколько устойчивы к солнечному свету? Какие лучше брать - обычные или сверхяркие?