Vhodna kombinacia zdroja a spinaca zataze

[bobo87]

Ahojte, "mierne" som sa dostal do uzkych s vhodnou volbou typu zdroja a spinaca malej zataze, preto by som vas chcel poprosit o radu.

O co ide:
Pracujem na raketovych modeloch, ktore pre pristatie pouzivaju padak. Ten je z trupu vystreleny najcastejsie malym mnozstvom strelneho prachu. Vymet je iniciovany elektrickym palnikom, ktory ma odpor vacsinou zhruba okolo 0.5-1.5Ohm. Chcel by som navrhnut miniaturne odpalovacie zariadenie, ktore by posluzilo na tento ucel.

Takze nech mame baterie od malych LiPo (3.7V 100mAh) az po vacsie baterie (strop nech je 15V). Odber riadiaceho obvodu (maly procesor, barometer, magnetometer?) uvazujem do povedzme 50mA (realne snad pod 20mA), povolene napajanie 1.8-3.3V. Ratam pre istotu so spinacim prvkom, ktory da aspon 10A kontinualne, nemusi to ist az k 30A, kedze zataz bude realne pripojena pod 500ms. Problemy, s ktorymi si neviem rady su, ako vhodne zvolit napajacie napatie so zdrojom a aky vhodny spinac pre palnik pouzit.

Moj prvy napad bol pouzit napajanie obvodu 3.3V a ako zdroj nejaky buck-boost. Druhy napad je ist s napajanim az k 1.8V a skor najdem asi nejaky step-down s tak sirokym rozsahom napajania, v najhorsom pripade pri tak malom odbere aj linearny LDO stabilizator. Problem je ale v oboch pripadoch vhodny spinaci prvok, ktory by bol ochotny sa zopnut zhruba od +/-3V. Tam predpokladam N/P-MOSFET, ktory by bol riadeny napatim priamo z baterie. "Najkrajsie" na tom ale je, ze kvoli ucelu to musi byt naozaj miniaturne, lahke a idealne aj aby to nestalo majland, nech to cloveka pri pripadnej havarii az tak nemrzi.

Preto by som sa chcel opytat, ci niekto mate napad, ako by to slo, resp. akou cestou sa radsej ubrat.

[StefanST]

Nenapísal si presnú špecifikáciu podmienok pre zapálenie palníka:
Odpor je 0,5-1,5Ohm (taká je tolerancia?). Ale aký treba prúd resp. napätie a požadovanú dobu napájania.
Je to dosť podstatné, lebo pri odhadom 10A by si musel mať napájanie 5 - 15V. To je dosť podstatný rozdiel pre návrh.

Keďže pôjde asi o väčší prúd a krátky čas, volil by som napájanie pomocou superkapacitora.
Ten by sa dal nabíjať podstatne menším prúdom, ako bude prúd vybíjaci. A možno by sa dal nabiť ešte pred štartom rakety s tým, že náboj sa udrží počas tých niekoľkých desiatok sekúnd do použitia palníka.
Spínací tranzistor MOSFET nemusí byť na nízke otváracie napätie Vth, pokiaľ tam máš k dispozícii 10V. Prúdový impulz pre gate pri otváraní tranzistora opäť dodá kondenzátor - tu stačí podstatne menšia kapacita.

[bobo87]

Ahoj, pri tych palnikoch to moze byt podla vyrobcu rozne, ale tych 0.5-1.5 Ohm su najbeznejsie hodnoty, castejsie su tie 0.5Ohm. Bezpecny prud pre kontrolu je pod 100mA, odpalovaci prud je tiez dany vyrobcom, ale bezne hodnoty su pre nizko odolne palniky 1A/5ms a stredne odolne 2A/5ms. Vacsi prud som dal kvoli tomu, ze pri pouziti vyssieho napatia a nizkom odpore palniku by som chcel zabranit zniceniu spinaca.

Otazka pri superkondenzatore je jeho impulzny prud, pretoze typy, ktore som videl boli urcene skol na zalohovanie RTC a podobne, kvoli velkemu internemu odporu neboli schopne dodat vacsi prud. + pri pouziti superkondenzatora neviem (nezistoval som), ako rychlo sa sam vybije, pretoze od jeho nabitia/odpojenia externeho zdroja az po start rakety moze uplynut par minut a zaroven tym clovek pride o moznost pouzit nejaky piezo pipac na zemi pre dohladanie rakety.

V krajnom pripade by som mozno pouzil seriovo 2x 3.7V malu lipo bateriu a odpadnu problemy aj s napajanim (maly step down), aj s napatim pre otvorenie MOSFETu, len som zatial chcel nejaky iny, cerstvejsi pohlad na vec, ako mam ja.

[jenda23]

Ono dnes už existují i mosfety které jsou schopné pracovat s gaťovým napětím od cca 1,5V. Ovšem jsou v BGA pouzdrech. P-FET bych určitě nepoužíval, díky jeho většímu odporu.

Ovšem myslím že by ti mohl postačit i třeba IRLR3802PBF v přijatelném pouzdře, drahý taky není a "umí" pracovat i s nízkým napětím na gate, při použití 2ks paralelně myslím že by měl vyhovět.

[maskrtnik01]

Ja čo som z nudy pozeral najsilnejší supercap na tme, 3kF, okolo 100A trvale, 1kA impulzne.

EDIT: Pozerám že už aj 2kA. Samovybíjanie zopár mA. https://www.tme.eu/Document/0d8c52a18b5 ... 18e/K2.pdf

[StefanST]

Pozri napr.
https://www.tme.eu/sk/katalog/superkond ... 1447670%3B

Napr.
BIGCAP BUP002R8L505FA alebo BIGCAP BRP002R8L105FE za ľudovú cenu.

Treba hľadať supercapacitor, nie zálohovací.
Pre zaťažovacie prúdy okolo 2-5A, ESR do 100mOhm, max. napätie býva okolo 2,8V, kapacita 5F, cena okolo 1€.

Výpočty:
Pri 0,5-1,5Ohm a prúde 2A ti stačí napätie 1-3V.
Pri 2A a 10ms potrebuješ náboj 20mC
Kapacita 5F a napätie 2,8V má náboj 14C. to je s dostatočnou rezervou pre potrebných 20mC.
Parametre sa dajú optimalizovať, toto je len hrubý nástrel.

Pre nabíjanie kondenzátora by ti stačil aj jeden článok z batérie.
V amare boli články o použiťí supercapacitorov v modelárstve (M.Černý).

[bobo87]

@jenda BGA by som sa radsej vyhol - spajkovanie by sa nejako dalo, ale mechanicke namahanie by to zvladnut nemuselo so spolahlivostou (nemyslim len start, vymet, ale aj pripadne narazy)

@maskrtnik to vyzera fajn, len vahovo su vysoko, ine typy by na tom mohli byt lepsie

@StefanST touto cestou ma povodne vobec nenapadlo sa uberat, ale vyzera to zaujimavo - asi si prepocitam hmotnosti a uvidi sa, co bude vychadzat lepsie

Kazdopadne dik za napady, nakopli ste ma (snad) spravnym smerom.

[breta1]

Já bych použil k tomu spínání FET (třeba ten doporučený IRLR3802PBF), přece je potřeba šetřit s každým gramem.
Fetem bych spínal liion článek přímo do palníku - FET stačí bohatě jeden, proud přece bude i při odporu palníku 0,5Ω asi I=3,6/0,5=7,2A, Rds bude při Vgs cca 3,6V okolo 10mΩ, takže zajistí spolehlivé odpálení palníku.