Ignitor de focs artificials del circuit de coincidència elèctrica (coincidència)

El missatge explica de manera exhaustiva un senzill circuit d’encesa de joc elèctric que es pot utilitzar per implementar una ignició infal·lible d’una sèrie d’Ematch a través d’un sistema de control basat en microcontroladors. La idea va ser sol·licitada i explicada pel senyor Jerry Shallis

Els detalls es poden entendre llegint la següent discussió per correu electrònic entre el Sr. Jerry i jo.

Especificacions tècniques

Acabo d’examinar totes les coses útils del vostre lloc i, per començar, us agrairia que ho posés tot al domini públic. És una referència molt útil per a aquells de qui l'electrònica no és la nostra principal habilitat.

Vaig trobar que havíeu publicat un circuit per a un Sistema d'incendis de focs artificials Ematch .

Crec que s’acosta al que busco, incorporar-lo al meu propi sistema, però és prou diferent que no puc adaptar-ho jo mateix.

Estic construint un sistema de trets distribuïts lligats per ràdio basats en microcontroladors. Treballo amb un equip de visualització professional i he dissenyat el sistema per oferir les millors funcions dels sistemes comercials, però espero sense les funcions innecessàries ni l’alt cost.

Després d’haver estat enginyer de programari durant 30 anys, no tinc cap problema amb el codi i hi ha entorns incrustats agradables com Arduino o Raspberry Pi que fan que el costat del maquinari sigui força senzill, fins i tot per a un programari.

Com a resultat, he construït un sistema de cocció modular que pot processar informació de continuïtat (tensió) de l’indicador en 24 pins de cada mòdul i pot generar un senyal de 5V en un dels 24 pins de sortida. Ara tinc molts mòduls, tots controlats des d’una unitat central.

Tanmateix, tinc un problema amb els circuits de sortida, ja que això requereix un coneixement de l’electrònica analògica que em queda més enllà. Se suposa que cada mòdul detecta la continuïtat de 24 ignitors i dispara.

Tinc 24 pins d'entrada i 24 pins de sortida per mòdul. Per tant, cada senyal individual utilitza un pin d'entrada i un de sortida.

El pin d'entrada pot mesurar (quan el programari ho dirigeix ​​a fer-ho) la tensió relativa a Gnd.

El pin de sortida s'aixecarà i es mantindrà a 5V durant un període definit abans de reduir-se a 0V, de nou quan el programari ho indiqui.

Si només estigués construint una prova de continuïtat, sense funció de tret, podria connectar el meu subministrament de + 5V a una resistència de 10 ohms, l’altre extrem d’aquesta resistència a un fil de l’encesor (que té una resistència d’1,5-2,5 ohms) i després des de l’altre extrem de l’encesor fins a Gnd.

Una línia des de la unió entre la resistència i el ignitor, fins al pin d’entrada em permetria mesurar la caiguda de tensió i detectar la presència o absència de l’encesor.

Pot haver-hi altres resistències presents per assegurar-se que no pugui passar més de 0,2 A a través de l’encesor, que és el seu corrent màxim sense foc.

D’altra banda, si només estigués construint un circuit de cocció, prendria el pin de sortida a la base d’un transistor el col·lector del qual estava connectat a + 18V i l’emissor del qual estava connectat a un cable de l’encesor, amb l’altre cable de l’encesor connectat a terra. Pot haver-hi altres components necessaris.

Els he vist en sistemes de trets, però realment no entenc el seu paper al circuit.

Hi ha 4 problemes que encara he de superar.

1) Per ser útil, no hi ha d’haver parts mòbils al mòdul de cocció. No hi ha d'haver cap 'commutació' entre la funció de detecció de continuïtat i la funció de tret.

Els dos cables de l’encesor han d’estar connectats a un bloc de connexió fix del mòdul, i el seu cablejat intern ha de permetre que es desenvolupin funcions de continuïtat i de detecció sense que cap afecti l’altre.

En el pitjor dels casos, si el circuit de foc es va alimentar i, al mateix temps, s'estava realitzant la prova de continuïtat al mateix pin, no ha d'haver-hi més de 5V al pin d'entrada.

I, per descomptat, el corrent de prova de continuïtat no ha d’energitzar mai el transistor que dispararà l’encesor.

2) Els circuits dels 24 encenedors individuals no s’han d’afectar. Els circuits s’han d’aïllar de manera que el que passi en un circuit no causi cap impacte en un altre.

Per exemple, quan un encenedor dispara i el seu circuit de cocció s'obre o es fa curt, això no ha de derivar cap corrent en cap dels altres circuits i arriscar-se a alimentar el transistor.

3) Per ser pràctic, espero construir alguns d'aquests mòduls.

Amb 24 circuits de continuïtat i 24 de cocció per mòdul, més de cadascun es pot reduir a circuits integrats o altres components muntats en PCB, preferiblement en paquets de matrius, millor i, per descomptat, més barat serà el producte final.

Estic encantat d’encarregar un tauler personalitzat i potser fins i tot un muntatge si el disseny ho admet.

4) El quart problema és que seria bo superar-lo, però no és essencial. El programari permetrà disparar múltiples pins de sortida i, per tant, ignitors.

Pel que fa al digital, això no és un problema, però sí que suposa una càrrega important a la font d’energia del circuit de tir.

Una bateria LiPo de 18V probablement podrà subministrar el 0,6-0,9A necessari per disparar molts ignitors, però amb la resistència interna de la bateria, la resistència de les longituds del fil de coure implicat i el fet que, de vegades, connectem més d’un eMatch en sèrie a un circuit de tir únic, és fàcil veure que hi haurà un límit.

Per augmentar aquest límit el màxim possible, es podria utilitzar una descàrrega capacitiva, amb una bateria més petita carregant un o més condensadors, l’energia dels quals es pot alimentar als transistors.

Entenc que això pot ser molt més eficaç que una simple connexió directa d’energia de la bateria.

Per tant, aquest projecte us interessa? Esteu interessats i esteu disposats a aportar la vostra experiència per convertir-ho en un projecte de banc, tal com ho és actualment, en quelcom que realment funcioni?

Subministraré feliçment tota la informació que necessiteu.

Salutacions cordials,

Jerry

Disseny del circuit

Hola Jerry,

Comproveu l’adjunt, us funcionarà aquesta configuració?

Treballar sense fer clic

Hola Swag,

Gràcies per dedicar-vos temps per mirar-ho.

Malauradament, em temo que no ho tenia prou clar quan vaig dir que no hi podia haver interruptors físics al circuit.

El circuit ha de funcionar sense un botó de continuïtat. En lloc d’això, cal que hi hagi una connexió constant des d’algun lloc del circuit al pin de sentit (entrada ADC) amb una tensió (només 0-5V) el valor del qual es pugui utilitzar per afirmar si una càrrega d’1,5-10 ohms és o no present.

També estic una mica preocupat per la resistència de 10 ohms. Em sembla que, fins i tot sense tensió d’activació, el corrent de l’alimentació de 18 V passarà per la càrrega i, a continuació, la resistència de 10 ohms a terra, lliurant 1,5 A a la càrrega, detonant-la instantàniament.

Esteu d'acord que això passaria? Podeu arribar a alguna modificació que tractés alguna d’aquestes observacions?

Moltes gràcies,

Jerry

La correcció de la resistència de 10 ohms

Hola Jerry,

Els 10 ohmis van ser un error, si us plau, comproveu-ho ara i feu-me saber si aquest circuit d’encesa de focs artificials de partit elèctric (Ematch) serviria per al propòsit

(veure ARXIU adjunt).

El díode i el condensador serveixen per assegurar que el senyal es mantingui fins i tot mentre el transistor condueix durant el període de desencadenament de la càrrega.

El valor predeterminat de 10 k es podria ajustar per configurar un voltatge adequat per a l'entrada ADC.

Moltes gràcies Swag.

No estic familiaritzat amb les característiques del TIP122 o del 4N35, així que rebré els seus fulls de dades i construiré el circuit per provar-lo.

Això pot trigar més del que seria ideal, ja que m'he trencat el braç, de manera que la soldadura serà un repte.

Tot i això, estic molt agraït per la vostra ajuda.

Em pregunto si teniu cap idea sobre la substitució del subministrament de 18V per un circuit de descàrrega capacitiva?

Sospito que això serà molt més senzill i sens dubte puc trobar referències a Internet a esquemes estàndard de càrrega / descàrrega, però si en teniu alguna que hàgiu fet abans, estaria desitjant veure-ho?

Tot el millor,

Jerry

Hola Jerry,

Crec que ara estic començant a entendre completament la configuració.

Podríeu especificar el nivell de tensió necessari per disparar la càrrega?

Això m’ajudaria a dissenyar el circuit finalitzat juntament amb l’etapa de descàrrega capacitiva.

Salutacions cordials.
Swag

Les coincidències electròniques són dispositius de baixa intensitat

Hola Swag.

EMatches s’especifiquen per disparar amb una intensitat mínima en lloc de tensió. Diferents fabricants donen el corrent mínim de cocció entre 0,35A i 0,5A, tot i que la majoria recomanen aproximar-se a 0,6A-0,75A per disparar amb bona fiabilitat.

Els fabricants també ofereixen diferents resistències internes per als seus ignitors, des d’1,6 ohms fins a 2,3 ohms. Si connecteu un únic eMatch de 2,3 ohms a una bateria de resistència interna insignificant i busqueu 0.75A, només caldrà 1.725V per disparar-lo.

Tanmateix, si el circuit de tret únic (que anomenem 'senyal') s'utilitzés per disparar 6 ignitors, connectats en sèrie, exigiria 10,35 V. Al món real, hi ha resistències addicionals presents, tant de la font d’energia com del cablejat de coure entre els ignitors. En conseqüència, normalment es pren 12-24V com a línia de base.

A continuació, es considera que hi ha 24 pistes a cada mòdul, que comparteixen la mateixa font d'energia.
El programari permetrà disparar totes les 24 pistes alhora.

Els senyals es fan efectivament en paral·lel i cada mínim pot dibuixar 0,75A com a mínim. Per tant, la font d’energia ha de poder subministrar 18A perquè això passi.

Quan hem de connectar diversos encenedors a un sol senyal, ho fem sempre en sèrie, mai en paral·lel. Tenim com a objectiu una fiabilitat del 100% i una connexió en sèrie sempre fallarà en la prova de continuïtat si un únic ignitor està malament. En paral·lel, es poden perdre diversos ignitors defectuosos.

Tot i que tot aquest corrent i voltatge és inusual en circuits petits, hi ha algunes compensacions.

En primer lloc, l'objectiu és aconseguir que els ignitors es cremin, de manera que l'excés de tensió o corrent mai no és un problema, sempre que els components puguin controlar la potència.

En segon lloc, els ignitors solen cremar-se en 20-50 ms, de manera que el sorteig només serà força curt i és poc probable que els components hagin de dissipar molta calor.

La consideració principal ha de ser si el transistor de commutació de potència pot derivar tanta potència.

El programari que dispara (fa pujar el percutor a 5V) cada tac el mantindrà a + 5V durant només 500 ms abans de baixar-lo a 0V, de manera que mai no hi haurà alimentació al circuit de sortida durant més de 500 ms, fins i tot si l’encesa s’activa després (sempre és un risc).

Una nota al costat sensible del circuit. Puc veure que el vostre disseny proporcionarà 0V a l'ADC si falta l'encesor o ja s'ha obert.

Tanmateix, si està danyat o ha estat mal connectat i té un curtcircuit, no crec que sigui detectable, oi? Aquest no és un problema fonamental, tot i que esperava utilitzar l'ADC per detectar circuits oberts, curtcircuits o resistències sensibles en el rang d'1 a 15 ohms.

Finalment, crec que caldrà carregar i descarregar els condensadors sota control de programari.

Podríeu suposar que hi ha un altre pin al mòdul que es tirarà a + 5 V quan el condensador s'ha de carregar i caurà a 0 V quan el condensador es descarregui. Es requerirà una derivació segura per descarregar el condensador.

Tinc la sospita que aquest acord pot requerir un canvi en el circuit de detecció, ja que la funció de detecció hauria d’operar tant si el condensador està carregat com si no.

També és important assegurar-se que el corrent a través de l’encesor es mantingui al mínim absolut a efectes de detecció. Només he llegit avui que amb un corrent constant inferior al foc mínim (per exemple, 0,25 A, que és inferior al foc mínim de 0,35 A), l’encesa encara s’escalfarà i pot disparar al cap de diversos segons.

En conseqüència, es creu que els corrents de prova constants haurien de ser inferiors al 10% del corrent de foc mínim (que seria 35 mA) i possiblement tan baix com l’1% (3,5 mA).

Espero que això no canviï les coses massa radicalment.

Moltes gràcies pel vostre interès continuat.

Tot el millor,

Jerry

Utilitzant un DC baix

Hola Jerry,

D'acord, això significa que la tensió de cocció és de baixa tensió de CC, vaig confondre que era una alta tensió quan vau esmentar el terme 'descàrrega capacitiva' ..., així que crec que us hauria de deixar que decidiu la figura adequada. ja que el TIP122 pot suportar més de 3 amp a 100 V, de manera que hi ha un ampli abast per jugar.

Posaré un comparador opamp al costat del sensor que us permetrà seleccionar el rang de detecció segons qualsevol especificació desitjada.

Intentaré dissenyar-lo aviat i us avisarem un cop finalitzada

Hola Swag,

Gràcies una vegada més pel vostre temps en això. Teniu molta més experiència en electrònica analògica que jo i heu aconseguit en pocs dies el que havia passat molts mesos desconcertant.

Entenc totalment el seu punt sobre la detecció de l'abast de la càrrega; això només era una aspiració i el sistema no funcionarà sense ella.

He agafat el que heu proporcionat i l'he passat pel simulador de circuits EasyEDA, on funciona exactament com esperava, almenys amb un circuit únic. Indica que amb el potenciòmetre al 10%, l’ADC veurà 0,36 V quan hi hagi un ignitor i 0 V quan estigui obert, que és el que necessitaré perquè funcioni. Quan l’encesor s’encén, augmenta fins a 1,4 V, cosa que és perfectament segura.

El corrent de detecció ni tan sols es mesura, mentre que el corrent de disparació sembla 3.2A que dispararà qualsevol cosa. La meva pròxima tasca és simular múltiples circuits independents, fins als 24 que tindré en un mòdul, i buscar qualsevol prova de crossover.

He adjuntat l’esquema del circuit i les corrents i tensions simulades.

He de treballar amb allò que s’admet, per això la simulació utilitza un transistor Darlington diferent, però crec que, a menys que m’aconselleu el contrari, il·lustra el comportament esperat. Per cert, V1 és una ona quadrada de 5V amb una freqüència de 1Hz, ja que això permet la simulació de la distància màxima del percutor de 5V.

Podeu suggerir quina part del circuit es pot compartir entre les 24 pistes d’un mòdul?

La tensió d’alimentació primària serà igual que qualsevol subministrament de tensió inferior necessari per alimentar el LM7805 i, per descomptat, una terra comuna.

Es pot utilitzar un sol LM7805 per proporcionar l'entrada de tots els 4N35? Suposo que la resta haurà de ser única per a cada indicació, cosa que em proporciona una llista de la compra, però agrairia les vostres opinions sobre la construcció d’un mòdul de 24 indicacions.

Finalment, encara em pregunto quines són les opcions per afegir una font d'energia de descàrrega capacitiva en lloc de la font de 18V?

Tinc entès que els sistemes de cocció comercials els faran servir perquè la seva baixa resistència interna fa possible passar corrents elevats a través d’enceses de baixa resistència. És correcte que un C.D. la font tindrà una resistència interna inferior a la d’una bateria?

Alguns sistemes de tret poden tenir una tensió de foc bastant alta, però probablement això sigui només una conseqüència del funcionament de la descàrrega capacitiva. 18V és el que calgui, tot i que segurament no en farà mal.

És un C.D. voleu afegir alguna cosa senzilla? Seria possible afegir alguna cosa que esgotés piles AA recarregables de 6 x 1,2 V?

Si això fos possible, la mateixa font de 7.2V alimentarà feliçment tant el LM7805 com el circuit de cocció i la placa arduino. Crec que seria una solució força perfecta.

Tots els millors desitjos,
Jerry

Presentació del disseny modificat

Hola Jerry,

He modificat el disseny segons les especificacions.

El BC547 assegura que l'ADC continua rebent la lògica alta mentre el transistor s'activa i, per tant, permet que la càrrega s'activi completament.

Detectar l'abast de la càrrega pot requerir un circuit molt complex per incloure-ho, així que vaig decidir prescindir-ne del disseny.

Feu-me saber si teniu més dubtes.

Hola Swag,

Gràcies una vegada més pel vostre temps en això. Teniu molta més experiència en electrònica analògica que jo i heu aconseguit en pocs dies el que havia passat molts mesos desconcertant.

Entenc totalment el seu punt sobre la detecció de l'abast de la càrrega; això només era una aspiració i el sistema no funcionarà sense ella.

He agafat el que heu proporcionat i l'he passat pel simulador de circuits EasyEDA, on funciona exactament com esperava, almenys amb un circuit únic.

Indica que amb el potenciòmetre al 10%, l’ADC veurà 0,36 V quan hi hagi un ignitor i 0 V quan estigui obert, que és el que necessitaré perquè funcioni.

Quan l’encesor s’encén, augmenta fins a 1,4 V, cosa que és perfectament segura.

El corrent de detecció ni tan sols es mesura, mentre que el corrent de disparació sembla 3.2A que dispararà qualsevol cosa. La meva pròxima tasca és simular múltiples circuits independents, fins als 24 que tindré en un mòdul, i buscar qualsevol prova de crossover.

He adjuntat l’esquema del circuit i les corrents i tensions simulades.

He de treballar amb allò que s’admet, per això la simulació utilitza un transistor Darlington diferent, però crec que, a menys que m’aconselleu el contrari, il·lustra el comportament esperat. Per cert, V1 és una ona quadrada de 5V amb una freqüència de 1Hz, ja que això permet la simulació de la distància màxima del percutor de 5V.

Podeu suggerir quina part del circuit es pot compartir entre les 24 pistes d’un mòdul?

La tensió d’alimentació primària serà igual que qualsevol subministrament de tensió inferior necessari per alimentar el LM7805 i, per descomptat, una terra comuna. Es pot utilitzar un sol LM7805 per proporcionar l'entrada de tots els 4N35?

Suposo que la resta haurà de ser única per a cada indicació, cosa que em proporciona una llista de la compra, però agrairia les vostres opinions sobre la construcció d’un mòdul de 24 indicacions.

Finalment, encara em pregunto quines són les opcions per afegir una font d'energia de descàrrega capacitiva en lloc de la font de 18V?

Tinc entès que els sistemes de cocció comercials els faran servir perquè la seva baixa resistència interna fa possible passar corrents elevats a través d’enceses de baixa resistència.

És correcte que un C.D. la font tindrà una resistència interna inferior a la d’una bateria? Alguns sistemes de tret poden tenir una tensió de foc bastant alta, però probablement això sigui només una conseqüència del funcionament de la descàrrega capacitiva.

18V és el que calgui, tot i que segurament no en farà mal. És un C.D. voleu afegir alguna cosa senzilla? Seria possible afegir alguna cosa que esgotés piles AA recarregables de 6 x 1,2 V?

Si això fos possible, la mateixa font de 7.2V alimentarà feliçment tant el LM7805 com el circuit de cocció i la placa arduino. Crec que seria una solució força perfecta.

Tots els millors desitjos,

Jerry

Hola Jerry,

Aquí teniu les respostes,

El transistor es pot substituir per qualsevol transistor NPN classificat adequadament segons les vostres preferències, aquí no hi ha res crític, excepte les especificacions V i I.

Un sol 7805 seria suficient per a totes les etapes de detecció, ja que l’ADC és una entrada d’alta impedància, el consum de corrent seria insignificant i es pot ignorar.

Tanmateix, com heu mencionat amb raó, l’etapa d’encesa de potència haurà de ser única per a cadascuna de les 24 senyals (total de 24 nus de transistors de potència amb 24 entrades de desencadenament). Es pot provar un subministrament de 7,2 V mitjançant cel·les AAA per alimentar tot el sistema per augmentar la tensió a 18V podeu provar d’utilitzar el primer concepte de circuit que es mostra a l’article següent: https://homemade-circuits.com/2012/10/1-watt-led-driver-using-joule-thief.html Podeu substituir l’1,5V per la font de 7,2V i substituir el LED per un rectificador pont i un condensador 2200uF / 25V associat. assegureu-vos de connectar una càrrega de 4k7 a través d’aquest condensador.

El transistor es podria substituir per un BD139. És possible que hagueu de modificar una mica els girs de la bobina pels dos costats per determinar el resultat més adequat. Feu-me saber si teniu més preguntes?

Salutacions cordials.

Swag

Hola Swag,

He estat esperant que arribessin els components. He construït el circuit i estic encantat de poder confirmar que funciona. Un cop més, el meu agraïment per tota la vostra inestimable ajuda. Estic molt agraït.

Quan vaig construir el circuit, el vaig provar primer amb un senyal directe de 5V a l’entrada i l’encesor es va disparar immediatament, cosa que va ser fantàstic.

Quan em vaig connectar al meu Arduino, em vaig trobar que posar els pins digitals en mode de sortida també disparava l’encesor instantàniament, cosa que no era tan fantàstica.

Tot i que pensava que els pins de sortida digitals estaven reduïts internament, sembla que no serà el cas, però ara estic desactivant el seu estat abans d’establir el mode pin a la sortida, i això ho ha abordat força bé.

També em va sorprendre descobrir que quan el potenciòmetre redueix la resistència entre l’encesor i el pin 1 de l’opto-acoblador, el corrent a través de la resistència 1k, l’encesor i el potenciòmetre encara pot ser prou baix per permetre que el corrent de disparació continuï a terra al pin 2.

Al meu entendre, fins i tot amb el pot que proporcioni 0 ohms, aquest corrent hauria de ser inferior a 18/1002 o 0,017A. D’acord amb el seu full de dades, això no hauria de ser suficient per disparar l’encesa.

No obstant això, amb l’olla que afegeix uns 5 k ohms, l’encesa queda freda. Sens dubte, per això vau utilitzar un potenciòmetre i no només un parell de resistències fixes.

Per tant, experimentaré a continuació amb una varietat d’enceses d’altres proveïdors i descobriré la configuració del potenciòmetre que permetrà que tots disparin només quan ho facin. Després puc construir una unitat de mida completa amb resistències fixes aquí.

Per tant, en resum, tot funciona tal com esperava i estic molt agraït que m’hagi estalviat el temps per proporcionar-vos la vostra opinió. No dubteu a publicar el circuit i el nostre diàleg, juntament amb el meu agraïment i el reconeixement de la vostra habilitat.

Salutacions cordials,

Jerry

pàgs per respondre a la vostra pregunta final, sí, totes les 24 entrades ADC són úniques i independents, igual que les 24 sortides digitals. Estic fent servir el Mux Shield 2 per augmentar la capacitat bàsica de l’ATmega328P.