简易电磁铁+NE555延迟开伞装置的制造与发射验证
WJT2023/07/27原创 喷气推进电子技术 IP:北京
关键词
开伞电磁铁延迟开伞脱销NE555

去年的作品了,现在才放出来[手动捂脸]……

当时在某宝上看到了这个东西……

Screenshot_20230727_014420_edit_28015647969676.jpg 1690393453986.jpg

这就是我们的主角。

该电磁铁按下后自锁,通电后顶部弹出(有一点点像断路器)。弹簧弹力很大,将其压缩至少需要几十N的力,足够将插紧在箭身上的头锥弹出。

该电磁铁行程较短,仅6mm。在不考虑使用牵引伞的前提下,仅能支持弹出小面积的降落伞。不过对一般小型业余火箭,使用小降落伞时,火箭下落速度大、受风影响小,落点距发射点近,有不易遗失的优点。而对于本身就要求极度耐艹的箭载设备,小降落伞所导带来的落地时的冲击一般是完全可以接受的(更何况很多降落地点都有草缓冲)。(但是弹翼一定记得加强🙏这东西倒是真的会被怼断的🙏🙏

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这是电路图,简单采用了NE555方案。本人电子知识肤浅,设计可能有误或不规范之处。

发射架上绑有脱销(见后文),起飞时脱销被扯掉,SIG与GND的连接断开,上拉至高电平,由此提供起飞信号。

NE555在TIRG脚置低后开始对电容C2充电,进行所谓“计时”。但NE555的内部原理决定着,若直到“计时完成”时TIRG脚仍为低电平,它就不能在OUT脚输出我们需要的低电平。TIRG置低后需要在“计时完成”前恢复为高电平才能使NE555正常工作。所以SIG并没有采用下拉后直接连接NE555的TIRG脚的方案,而是借助三极管Q1和电容C1,使SIG在电平由低转高时,TIRG脚处产生一个短暂的低电平“尖刺”。实际实验证明,该“尖刺”足以稳定触发NE555开始计时。

电磁铁在弹出后保持几欧姆的低阻,不宜电池直连。遂使用一较大电容C3储能,作“开伞电源”。

(另外提一嘴,该电磁铁分正负极,反接有电流但不工作……当时困扰我好长时间……)

((现在突然发现右侧的几支三极管缺少上/下拉电阻,可能有误动风险,是我疏忽了......

电池使用一支便宜磷酸铁锂电池。


开搞航电:

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火箭脱销:

IMG_20230727_130949.jpg

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各位可以注意到航电和箭体的M2螺母都被焊上了导线。四个M2平头螺丝在固定航电的同时,两两一对,分别联通了电池正极与电路VCC、GND与SIG,起到了开关的作用。由于螺丝本身存在松动可能(虽未出现),所以其与拨动开关在飞行过程的可靠性孰优孰劣并不能明确(但不失为一种方法)。

这支延迟电路显然是笨重且复古的(不过感觉拥有着一丝优雅的直插时代古典美(?))。换贴片元件,用嘉某创打板可以把它做到很轻小(后来已经打出了板子(部分三极管改用为MOS),但是没后续了,鸽到现在)

1690401088091.png


这是头锥:

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头锥脱离箭身需要的力在1N左右。

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一只20cm的小伞(由垃圾袋制作),比四凯伞还要小一大圈。加滑石粉折叠后完美蜷缩成一个小疙瘩进入伞舱,开伞十分顺畅,不与头锥内壁相挂连。 IMG_20230727_132356.jpg


装发动机,上箭测试(残缺尾翼火箭图片系射后补拍)

1690400245892.png IMG_20220409_174129.jpg

中规中矩的PVC20mmKNSB发动机,单节药柱,使用拉喷陶瓷喷管、牛皮纸+环氧树脂隔热层。

IMG_20220409_173805.jpg

22mm外径纸壳+白乳胶箭体,2mm厚度轻木弹翼。

全箭质量97g。

估算火箭到顶时间4-5.5s,拧电位器调延迟为5s。


上架,发射:

(原视频为iPhone慢动作视频,经安卓倍速播放调至真实速度,帧和声音有损失)

87e3a0d3bdc4b79d05c57f6b001a2a84.mp4 点击下载

工作正常,回收成功(但是弹翼断了(所以一定记得加强啊))

(后记:该装置之后还被用在了通用技术课的设计报告上。


写个结尾:

业余(且穷)的条件下,火工开伞的烧蚀、开伞力度难以掌握和发火可靠性玄学等问题一直令人十分难受。如果考虑箭体复用,还需在开伞药和点火头的重新装填上动脑筋。而该电磁铁开伞方案则不具有上述麻烦,不失为小型业余火箭的优良选择。

但是,该电磁铁本身较重(20g),品控未知,高震动和高过载下能否正常工作、有无误动风险未知,因而应用有局限,使用需谨慎~

(完了)

[修改于 10个月0天前 - 2023/07/27 17:40:25]

来自:航空航天 / 喷气推进电子信息 / 电子技术动手实践:实验报导
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~~空空如也
ouybg
10个月0天前 IP:广东
923256

赞赞赞!正好我也在考虑我的小火箭应该如何做开伞,感谢楼主!

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辽宁星云科技
8个月5天前 IP:北京
925497

精致得很呐

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