электронные ключи

Модератор: Indeets

электронные ключи

Сообщение hunter » 06 янв 2012, 13:00

В этой статье я постараюсь описать принцип работы электрической части АЕГ (привода) , проблемы и возможные модернизации регулярно используемые или возможные к использованию .

Эта статья не претендует на оригинальность , уникальность или правду последней инстанции. Принцип работы всех электро-пневматических винтовок широко описан в разных источниках и описание его еще и в этой статье не имеет никакого смысла .

Электрика - Базовая информация .

Пружина гирбокса АЕГ (привода) взводится с помощью мотора.
Изображение
В базовом варианте используется контактный замыкатель , подающий питание на электродвигатель . И вроде-бы все хорошо и должно работать. Зачем менять или модернизировать курковую группу , которая итак проста и надежна ?

Давайте разберемся в том что именно происходит в момент пуска электродвигателя гирбокса .

В момент нажатия на курок привода контактная группа замыкает цепь питания на двигатель , двигатель начинает вращать шестерни , шестерни взводят поршень , поршень сжимает пружину и происходит выстрел.

Токи , протекающие в цепи курковой группы.
При использовании различных типов батареи для привода максимальный постоянный ток протекающий в цепи будет разным.

На один ампер емкости :

NiMH 10-20A
NiCA 10-30A
LiFE 30-50A
Pb 10-20A
LiPO15C 15A
LiPO20C 20A
LiPO25C 25A
LiP030C 30A
LiPO35C 35A
LiPO40C 40A
LiPO45C 45A

Реальная величина тока будет отличатся в зависимости от типа используемого двигателя и нагрузок на него. Импульсная стартовая величина тока может в несколько раз превышать приведенные цифры.

Контактная группа :
Изображение

Если рассмотреть работу электрической части АЕГ во времени , то выглядеть это будет следующим образом :

Изображение
В момент пуска электродвигатель имеет ток короткого замыкания , а контактная группа замкнута на минимальной площади (рис 2). Именно в этих местах происходит "подгорание контактов" , искрение и максимальный износ контактной группы. Причем чем мощнее связка пружина(нагрузка)\напряжение батареи\двигатель\ выше токоотдача батареи\ тем больше износ курковой группы именно в этом месте.



Как устранить эту проблему :
Для устранения повреждений контактной группы привода (АЕГ) необходимо снять нагрузку с неё , подключая электродвигатель гирбокса с помощью внешнего "выключателя" и использовать контактную группу гирбокса только для управления внешним "выключателем".

На сегодняшний день есть несколько технических решений этой проблемы .

1. контактное реле.
Изображение

Достоинства :
*- дешевизна. Как правило реле на 25-30А стоит в районе 2-3$
*- простота установки
*- надежность. Реле не боится импульсных всплесков питания (искрения)
*- легкость замены

Недостатки :
*- габариты (размер). Как правило 25-30А 12В (25х30х30) реле имеет размеры , делающие возможной установку только в приклад.
*- механический контакт. Реле является обычным механическим выключателем и только заменяет контактную группу привода , перенося проблему подгорания контакта на себя
*- Реле не решает проблемы с обратным индуктивным током.
*- малый предел сработки. Реле 12В срабатывает при напряжениях питания в пределах от 9-т и до 14 вольт. Что исключает стрельбу на батареях , разряженных ниже этих параметров.
*- сработка при сильной тряске. Контакт реле может самопроизвольно срабатывать при сильных механических воздействиях (например при прыжке с приводом ,ударе прикладом ).

Схема подключения :
Изображение

Применение : практически не применяется в модернизации курковой группы , но возможно к применению на автоматических блоках турелей
:tatice_06:

2. Ключ на биполярном транзисторе .
MJ11028 60В 50А
Изображение
Также для коммутации электродвигателя могут применяться биполярные транзисторы с прямой или обратной проводимостью .

Достоинства :
*- отсутствие механического контакта
*- высокая надежность при наработке на отказ - более 1000000 включений
*- большой диапазон напряжений включения : от 4В до 15В
*- бесшумность работы

Недостатки :
*- габариты
*- высокая цена 10-15$
*- отсутствие защиты от обратного импульса тока (диода)
*- выход из строя при "искрении"
*- высокое сопротивление перехода и нагрев при нагрузке
*- как правило открытое состояние при выходе из строя (пробой)
*- необходимость изоляции корпуса
*- возможность "недооткрытия" транзистора при сильном разряде батареи и выхода его из строя
*- необходимость монтажной платы для установки и сборки с схемы

Схема включения :
Изображение

Применение : практически не применяется .

3. Ключ на полевом транзисторе.

Изображение

На сегодняшний день многие страйкбольные ресурсы предлагают различные электронные ключи на базе различных полевых транзисторов. Почему выбор пал именно на полевые транзисторы ?
Все очень просто : низкая стоимость при достаточно высоких характеристиках проводимого тока и низком сопротивлении в открытом состоянии + наличие внутреннего защитного диода от обратного питания (обратной эдс катушек мотора).

В данном случае я рассмотрю ключ , изготовленный на базе полевого транзистора с диодом и логическим управлением . 200W 129A 50V на базе которого изготавливаются электронные ключи версии 1.1 предлагаемые мной.
Изображение
Изображение

Достоинства :
*- высокая надежность при нормальных режимах эксплуатации.
*- наработка на отказ более 100000 включений при нормальном режиме эксплуатации
*- ключ изготовлен на печатной плате без "навесных соплей"
*- повышение скорострельности привода
*- низкая стоимость готового ключа без потери параметров
*- отсутствие сработки при напряжении на батарее менее 5-ти вольт
*- практически нулевое сопротивление в открытом состоянии
*- полное отсутствие нагрева при работе с пружинами до М-150 и батареями до 11.1В
*- защитный диод от обратного напряжения
*- широкий диапазон напряжения включения от 4 до 18 вольт
*- простота и удобство монтажа
*- плата с лакировкой всех деталей
*- возможность удобной коммутации дополнительных нагрузок на плату (контактов питания электробункера , подсветку трассеров и т.п.)
*- малый размер - меньше BTS555
*- комплектность ключа , включающая в себя термоусадку
*- 100% выходной контроль и тестирование всех плат перед продажей.

Недостатки :
*- повышение температуры ключа при использовании на пружинах выше М-150
*- выход из строя при экстремальных режимах работы : короткое замыкание , отгорание обмоток двигателя.

Схема подключения :
Изображение

применение : используются для модернизации курковой группы в приводах.


4. Специализированные микросхемы - BTS555 \ BTS620 .

Изображение
Также существуют и широко используются специализированные микросхемы , предназначенные для включения двигателей. Такие микросхемы оснащены массой внутренних защит , плавных пусков и прочими "вкусностями" и в принципе являются оптимальным выбором.

Однако такие микросхемы имеют существенный недостаток - высокую стоимость. Встречаются "оригинальные микросхемы" с 99% работоспособностью и "фуфел" с работоспособностью 1 из 3-х . Проверить работоспособность ключа можно только после установки и предъявить претензии к продавцу не получится.

Внутренняя диаграмма :
Изображение

Для любителей технической документации : http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/44848/SIEMENS/BTS555.html

параметры ключа : рабочее напряжение 5-34В , допустимый рабочий ток до 158А , пиковый ток 400А .

Достоинства :
*- высокая надежность при нормальных режимах эксплуатации.
*- наработка на отказ более 100000 включений при нормальном режиме эксплуатации
*- мощный полевой ключ
*- практически нулевое сопротивление в открытом состоянии
*- отсутствие нагрева при пружинах до М-160
*- защита от обратного напряжения (обратной эдс)
*- термозащита
*- отключение при понижении питания менее 5-ти вольт
*- плавный пуск двигателя
*- повышение скорострельности
*- защита от короткого замыкания

Недостатки :
*- большой размер (габариты)
*- необходимость пайки только заземленным паяльником
*- необходимость в наличии печатной платы для качественного монтажа
*- высокая стоимость "оригинального" ключа : от 10 до 18$
*- отсутствие выходного контроля , проверки ключей перед продажей.

монтаж ключа без платы :
Изображение

ключ с платой :
Изображение

схема подключения :
Изображение

применение : используются для модернизации курковой группы в приводах.

В общем пока все . Если будет еще немного времени , то я дополню статью информацией о конденсаторах , дополнительных защитных диодах , платах для монтажа и прочих интересностях.

Далі буде. :D
Последний раз редактировалось hunter 06 янв 2012, 20:53, всего редактировалось 1 раз.

За это сообщение автора hunter поблагодарили: 2
MandrikMaxkp
Бригадный генерал
Коаліція "НВФ"
Рейтинг: 1565 Units
Награды: 6
Зброяр (1) Науковий фахівець (1) Учасник проєкту UNIT (1)
Ветеран одеського страйкболу - 3 роки в страйкболі (1) Ветеран одеського страйкболу - 5 років в страйкболі. "Хранитель традицій" (1) Кращий організатор сезону (1)
Сообщения: 686
Зарегистрирован: 21 мар 2008
Откуда: Одесса
Флаг: Украина (ua)
Благодарил (а): 29 раз.
Поблагодарили: 163 раз.

Re: электронные ключи

Сообщение Indeets » 06 янв 2012, 18:51

LiPO20C 20A
LiPO25C 25A
LiP030C 30A
LiPO35C 35A
LiPO40C 40A
LiPO45C 45A
Хм... интересная зависимость :)..
Сколько же способен отдавать долговременно тока полимер 2.2А 20С - неужели всего 20А :) ? А - 5.0А 20С ?

По БТС555 - все эти недостатки сильно "притянуты за уши" :).
Lieutenant General
Коаліція "NATO"
Рейтинг: 2280 Units
Награды: 11
Зброяр (1) Відзнака "Реконструктор\Моделіст" (1) Учасник проєкту UNIT (1) Учасник Нормано-Сільванського конфлікту (1)
За оборону (2) За штурм (1) Ветеран одеського страйкболу - 3 роки в страйкболі (1) Ветеран одеського страйкболу - 5 років в страйкболі. "Хранитель традицій" (1)
Ветеран одеського страйкболу - 10 років в страйкболі. "Гра довжиною в життя" (1) Кращий зброяр сезону (1)
Сообщения: 1299
Зарегистрирован: 07 сен 2008
Откуда: Одесса
Флаг: Украина (ua)
Благодарил (а): 2344 раз.
Поблагодарили: 866 раз.
Позывной (Ник): Инди

Re: электронные ключи

Сообщение hunter » 06 янв 2012, 20:52

по акумам уточняю : на 1 Ампер емкости.

Что бы посчитать сколько LiPo сможет отдать ампер при загрузке двигателем необходимо умножить Емкость на количество С и разделить на 1000 (так как емкость указана в миллиампер/часах). Для 2200 20С - 44 ампера, 1200 30С = 36 Ампер и так далее.


кстати вот - http://rc-aviation.ru/obzorm/40-modelth ... kkumulator
неплохая статья по полимерам.

дополнено :
http://rc.balticom.lv/rcfaqrus_files/Page2629.htm
по акумам 25-50С , 15-30С и прочим "через тире"
Токи разрядки обозначают латинской буквой С, что обозначает Capacity (обём). Максимальные токи батарей обычно указываются не в амперах а в обёмах батарей (С). Так например батарея с нагрузками 25/50С и обёмом 2000мАмп.=2А может обеспечить постоянные токи 50А и кратковременные токи 100А. Расчитивается это очень просто, обём батареи в амперах (1 ампер = 1000 милиампер) умножаем на коефициент нагрузки, в данном случае 25Х2А и 50Х2А, получаем 50 и 100 соотвественно.


еще : Весьма интересная информация по полимерам -
При производстве Li-ion и Li-Po аккумуляторов в электролит добавляется своего рода консервант (ингибитор), который продлевает срок хранения без ущерба для аккумулятора. Эта добавка (ингибитор) разлагается при первых нескольких циклах заряд- разряд. Если не провести подготовку аккумулятора к эксплуатации и сразу же нагрузить его максимальным током, аккумулятор может быть поврежден (вспухнет), что приведет к уменьшению срока службы и потере емкости. Поэтому, так называемые тяговые аккумуляторы (с разрядными токами более 10С) перед вводом в эксплуатацию необходимо несколько раз разрядить (ток не должен превышать 1С) и зарядить (ток не должен превышать 0.5С).

За это сообщение автора hunter поблагодарили: 2
IndeetsMandrik
Бригадный генерал
Коаліція "НВФ"
Рейтинг: 1565 Units
Награды: 6
Зброяр (1) Науковий фахівець (1) Учасник проєкту UNIT (1)
Ветеран одеського страйкболу - 3 роки в страйкболі (1) Ветеран одеського страйкболу - 5 років в страйкболі. "Хранитель традицій" (1) Кращий організатор сезону (1)
Сообщения: 686
Зарегистрирован: 21 мар 2008
Откуда: Одесса
Флаг: Украина (ua)
Благодарил (а): 29 раз.
Поблагодарили: 163 раз.

Re: электронные ключи

Сообщение Indeets » 29 июл 2012, 13:12

За прошедшие полгода из клиентских приводов я выпаял "погибшие при эксплуатации" 4-5 подобных ключей и только одну БТС-ку.
БТС была явной подделкой - контакты тоньше, чем у нормальной и маркировка отличалась от оригинала.
Ключи - пара вышеописанных "на коричневой плате" -
ИзображениеИзображение
и пара-тройка "на зеленой плате" -
ИзображениеИзображение.

Думаю, достаточно красноречивая статистика...

Теперь про сравнение "плюсов" и "минусов".
- БТС не нуждается в плате. Для припаять два силовых и один командный провод - плата явно излишняя.
Для ключа с обвесом - плата нужна.
- БТС, смонтированная на проводке, по физ.размерам будет ощутимо компактнее ключа с платой.
- Лично я ни разу не пользовался заземлением паяльника и не осторожничал с нагревом при пайке - без последствий.

БТС проверить перед покупкой (без пайки) можно очень даже запросто : беру собранный гир с подготовленной к монтажу проводкой. Концы проводов, к которым будет припаиваться бтска, не лужу, а просто втыкаю в срез каждого провода соотв. ногу бтски :). Всё - пробуем "стрелять", т.е. проверяем работоспособность гира на одиночных и очередях, БТС при этом не должна нагреваться.
Я пользовался этим методом всего однажды, при проверки первой партии бтсок, потом перестал - брака пока что не было обнаружено ни раду, а поставлено их уже около 300...


Про конденсаторы в цепи питания привода.
Ставили их для повышения стартового тока при использовании относительно слабых никелевых аккумуляторов. С литиевыми акумами, токоотдача которых часто превышает в 2-3 раза потребность привода - конденсаторы не нужны.
Lieutenant General
Коаліція "NATO"
Рейтинг: 2280 Units
Награды: 11
Зброяр (1) Відзнака "Реконструктор\Моделіст" (1) Учасник проєкту UNIT (1) Учасник Нормано-Сільванського конфлікту (1)
За оборону (2) За штурм (1) Ветеран одеського страйкболу - 3 роки в страйкболі (1) Ветеран одеського страйкболу - 5 років в страйкболі. "Хранитель традицій" (1)
Ветеран одеського страйкболу - 10 років в страйкболі. "Гра довжиною в життя" (1) Кращий зброяр сезону (1)
Сообщения: 1299
Зарегистрирован: 07 сен 2008
Откуда: Одесса
Флаг: Украина (ua)
Благодарил (а): 2344 раз.
Поблагодарили: 866 раз.
Позывной (Ник): Инди


Вернуться в Мастерская

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 3

Партнёры
partners-picture2 partners-picture1 partners-picture3 partners-picture4