Главная » Статьи » Эксперименты » Датчики

Оптический датчик положения снаряда

 

При постройке многоступенчатого  койлгана EM-3 возникла необходимость в датчике положения снаряда. Я решил использовать обычный оптический датчик на ИК-лучах. Про такие много написано (см. например здесь), и опыт работы с ними у меня имелся (даже написал статью для Gauss2k). Начинать надо было с формулировки требований к датчику:

1) Высокая помехоустойчивость и защита от случайного срабатывания

2) Приспособленность к конструкции EM-3, которая подразумевала детектирование снаряда, движущегося внутри пластиковой трубки, проницаемой для ИК-лучей.

3) Поскольку EM-3 построен на силовых тиристорах, то датчик должен был формировать достаточно мощные (до 1 А) токовые импульсы для их запуска.

Из этих требований однозначно вытекала необходимость стробирования датчика, то есть его принудительное включение/выключение внешним сигналом на какой-то промежуток времени, в течение которого должен был происходить выстрел. Это позволяло, помимо всего прочего, увеличить ток ИК-светодиода (то есть питать его не непрерывным, а импульсным образом), что должно было повысить помехоустойчивость системы при сохранении приемлемого токопотребления.

Уже в процессе работы над конструкцией датчика возникло желание ввести в него элементы индикации, чтобы можно было в любой момент времени видеть его состояние и уровень сигнала, выдаваемого на управляющий электрод тиристора. В итоге была разработана схема, приведенная на рис. 1.

Рис. 1. Схема оптического датчика положения снаряда для тиристорного койлгана. Выход OUT подлючается к управляющему электроду тиристора соответствующей ступени.

Как видно, здесь предусмотрены два входа питания - для излучателя (IN1) и для детекторной части (IN2), что позволяет стробировать их отдельными сигналами. Например, в ЕМ-3 ИК-диод включается на время порядка 50 мс, при этом через него протекает ток порядка 40 мА.  Детекторная часть состоит из фототранзистора, который управляет тиристором через мощный МОП-ключ VT2. Светодиод VD2 индицирует включение датчика, а VD3 - сигнал высокого уровня на его выходе, открывающий тиристор.

Цепочка R5-C6 встроена для того, чтобы управляющий ток тиристора не мог протекать в течение всего времени, когда фототранзистор открыт. Дело в том, что в схеме EM-3 сразу по окончании импульса засветки начинает работать преобразователь, заряжающий конденсаторы ускоряющих ступеней, и тиристоры должны к этому времени надежно запереться. Это и происходит за счет того, что резистор R5 ограничивает ток на уровне, недостаточном для отпирания тиристора. В начальный же момент времени, сразу после открытия фототранзистора и VT2, отпирающий ток поступает из емкости С6 и ограничен только значением резистора R6. В данном случае сочетание R6-C6 обеспечивает формирование импульса амплитудой около 1 А  и  эффективной длительностью порядка 500 мкс.

В конструкции EM-3 предусмотрено использование пяти подобных датчиков (для ступеней со второй по шестую). Датчик первой ступени устроен немного сложнее (о его конструкции можно подробнее посмотреть здесь). На видео ниже показано испытание датчиков, причем демонстрируется возможность отдельного их включения (по входу IN2). Для одновременной активации всех датчиков используются входы IN1, соединенные параллельно.


Категория: Датчики | Добавил: Eugen (19.12.2013)
Просмотров: 176 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]