Как работает «электропетарда» в качестве вышибного заряда в системе спасения

Развитие новой РП-16 двигается в сторону разрыва связи двигателя и системы спасения. Некий возврат к РП-7, где электроника принимала решение о необходимости выброса парашюта…

В очередном варианте классической системы спасения парашют выбрасывается газами от взрыва петарды  (совсем не хочется экспериментировать с самодельным порохом). Срабатывание петарды происходит от нагрева нихромовой проволочки, проткнутой сквозь бумажный корпус петарды.

Проверил несколько вариантов. Основным условием было использование Li-Po аккумулятора 18650 с напряжением 3,6-4,1В.

Вариант 1. Вынимаем из петарды фитиль и, в образовавшееся отверстие вставляем сложенный вдвое нихромовый проводок.

Чтоб не коротил, надеваем кембрик (изоляция с одной жилы кабеля UTP) на одну половинку провода.

Длина проводка диаметром 0,1 мм примерно 5-6 см, сопротивление (холодное) около 2-3 Ом.

Итог: Очень хорошо работает при повышенном напряжении (9-12В). Срабатывает и при 4В, но время на нагрев провода уже измеряется секундами, что очень плохо для довольно быстро летящей ракеты. Провала напряжения питания практически не наблюдается.

Вариант 2. Все тоже, но длина проводка сокращена, сопротивление уменьшено до 1,2 Ом.

Итог: Проседание напряжения очень большое, микроконтроллер управления «сбрасывается», управляющий транзистор закрывается. Провод не успевает нагреться до состояния подрыва петарды.

Вариант 3. Удвоенный Вариант 1 — нихромовый провод вставлен в две петарды. Как бы последовательное соединение двух петард Варианта 2.

Итог: Предсказуемо — поведение такое же как в Варианте 1. Видимо, надежность выше из-за дублирования заряда (некоторые петарды почему-то не взрывались).

Вариант 4. Также двойной, но петарды не «разбираются». Делается прокол иглой в «мягком месте» петарды (там где не прощупываются твердые гипсовые заглушки и, по всей видимости, располагается алюминиевый порох). В дырку просовывается нихромовый проводок. В таком варианте длину проводка можно существенно сократить: 3 см — примерно 1 Ом.

Итог: предсказуемо поведение как в Варианте 2 (провал питания и перезапуск микроконтроллера). Однако в варианте питания с резервным источником на CR2032 — все ОК. Проверен вариант с одним источником — свежезаряженным 18650 (2000 мА*час): провал хоть и есть, но ATMega не сбрасывается — взрыв происходит примерно через полсекунды.

Для экспериментов использовался Arduino Pro mini и «полевик» AD306 (взят с «умершей» старой материнской платы (транзисторные ключи вокруг процессорного сокета). Особенность транзистора — «нормальное» открытие при «пониженном» напряжении на затворе (хорошо работает при трех вольтах).

Регистрация напряжения в четырех точках: питание на АКБ, на микроконтроллере, на стоке и затворе транзистора. Период регистрации 10 мс после включения запала, через 20 отсчетов после этого — 100 мс.

График изменения напряжения в контрольных точках при раздельном питании петарды и контроллера. Сопротивление запала 0,9 Ом.

Здесь: синим — питание Arduino Pro mini (дополнительный источник подключается, когда основной в «провале» — видно на картинке с третьего отсчета по 28). Сиреневый — питание «запала» — видно «проседание» примерно на 0,8 В после открытия транзистора (абсолютное значение неверно — максимум тут должен быть равен 4 В). Желтый — напряжение на стоке транзистора (первые два отсчета до включения транзистора показывают «исправность» петарды, потом — транзистор открыт). Голубой — напряжение на затворе транзистора.

По графику видно «проседание» напряжения основного питания. Также можно определить время перегорания спирали 0,5 сек.

Видеозапись этого теста можно посмотреть:

Результаты реального теста с установкой на ракету, с обтекателем, петардой и парашютом; сопротивление «запала» 1 Ом. Один источник питания 18650 и «запасной» — элемент CR2032.

Цвета такие же. Странно, что при питании менее 3В, Arduino не «подвисла». Время до разрушения нити накала 0,9 сек. Видеозапись теста:

Она же, замедленно в пять раз

С другого ракурса

Тоже впятеро медленнее

Интересное замечание из замедленного просмотра: после срабатывания первой петарды отстрелился обтекатель, но парашют остался в ракете. После второго взрыва парашют вывалился. В реальном полете хватило бы и первого… Интересно то, что разрушение нити накала произошло после первого взрыва. Второй взрыв состоялся примерно через 2 секунды после первого (!?). По графику видно, что нить перегорела через 0,9 сек — т.е. второй взрыв прошел значительно позднее «остывания» нихрома… Странно как-то — наверно долго порох просто горел во второй петарде.

Итог: Если «хорошо» зарядить 18650, то можно с 1 Ом вполне уверенно запускать ракету — петарда сработает.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.