pulpit do odpalania rakiet.pdf

Pulpit do odpalania rakiet

P R O J E K T Y

Pulpit do odpalania

rakiet

AVT−838

Negocjacje ostatniej nadziei

zakoÒczy³y siÍ fiaskiem.

Kategoryczne ø¹danie

wycofania armii jednego

z†paÒstw z†rejonu konfliktu

zosta³o kolejny raz odrzucone.

Pozosta³o juø tylko jedno:

globalna konfrontacja zbrojna.

Z†lotnisk rozrzuconych po

ca³ym úwiecie z†hukiem

wznosi³y siÍ w†powietrze

ciÍøkie od termonuklearnych

³adunkÛw bombowce. Za

nimi, jak czarne p³aszczki,

pod¹øa³y widmowe cienie

niewidzialnych bombowcÛw

strategicznych, z†lukami

wype³nionymi samosteruj¹cymi

pociskami z†g³owicami

j¹drowymi. Otwiera³y siÍ

pokrywy silosÛw, a†obs³uga

rozpoczyna³a odliczanie

poprzedzaj¹ce start

najpotÍøniejszych rakiet, ktÛre

poprzez przestrzeÒ kosmiczn¹

mia³y zaatakowaÊ przeciwnika.

Jednak najwiÍksza potÍga, ktÛ-

ra mia³a zostaÊ rzucona do walki

znajdowa³a siÍ gdzie indziej, g³Í-

boko pod powierzchni¹ oceanÛw.

Na okrÍtach podwodnych, najpo-

tÍøniejszych machinach niszcz¹-

cych, jakie kiedykolwiek skon-

struowano i†z†ktÛrych kaøda mog-

³aby salw¹ swych rakiet spusto-

szyÊ ca³y kontynent, og³oszono

stan najwyøszej gotowoúci bojo-

wej. Komory zawieraj¹ce pociski

balistyczne zosta³y zalane wod¹,

roz³amano plastykowe koperty

z†kodami startowymi i†los dzie-

si¹tek miast na terytorium

przeciwnika spoczywa³ w†rÍkach

dwÛch najpotÍøniejszych na úwie-

cie ludzi: dowÛdcy okrÍtu i†jego

zastÍpcy. Tylko jednoczesne prze-

krÍcenie kluczy w†dwÛch, odda-

lonych od siebie zamkach mog³o

spowodowaÊ odpalenie rakiet

z†wieloma g³owicami termoj¹dro-

wymi. Tylko tych dwÛch ofice-

rÛw, posiadaj¹cych te w³aúnie

klucze, mog³o rozpocz¹Ê apokalip-

tyczne zniszczenie...

Obydwaj dowÛdcy podeszli do

pulpitÛw i†w†grobowym milczeniu

w³oøyli klucze od bram dantejs-

kiego piek³a w†ods³oniÍte juø ot-

wory w³¹cznikÛw. Pozosta³ tylko

jeden ruch do wykonania i...

obudzi³em siÍ!

Potworna wizja, upiorny senny

koszmar, prawda? Pozostaje mieÊ

w†pe³ni obecnie uzasadnion¹ na-

dziejÍ, øe nigdy ani my, ani nasi

potomkowie nie przeøyj¹ takiego

kataklizmu. A†my zbudujemy

wprawdzie urz¹dzenie do odpala-

nia rakiet, ktÛrego dzia³anie bÍ-

dzie nieco "podobne" do dzia³ania

uk³adÛw stosowanych niegdyú do

uruchamiania rakiet balistycznych,

ale wystrzeliwaÊ bÍdziemy jedy-

nie ca³kowicie pokojowe pociski:

noworoczne fajerwerki i†modele

rakiet.

Proponowany uk³ad jest wy-

j¹tkowo na czasie. Najbliøszy

Sylwester bÍdzie obchodzony

szczegÛlnie uroczyúcie i†hucz-

nie, pomimo øe nie bÍdzie on

bynajmniej koÒcem XX wieku,

a†jedynie pocz¹tkiem ostatniego

roku tego stulecia (jeøeli ktoú

uwaøa inaczej, to proszÍ przy-

pomnieÊ mi jakieú wydarzenie

historyczne, ktÛre rozegra³o siÍ

w†roku zerowym naszej ery!).

To zreszt¹ bardzo mi³a okolicz-

noúÊ, øe wiele osÛb b³Ídnie

s¹dzi, øe obecny rok jest ostat-

nim w†naszym stuleciu: bÍdzie-

my mieli po prostu dwukrotnie

okazjÍ do witania XXI wieku

i†wspania³ej zabawy!

Zabawa w†Sylwestra 2000 roku

bÍdzie zreszt¹ jeszcze lepsza niø

w†roku bieø¹cym, poniewaø nie

bÍdziemy juø siÍ obawiaÊ, øe

z†powodu awarii komputerÛw

punktualnie o†pÛ³nocy nast¹pi ko-

niec úwiata!

Elektronika Praktyczna 11/99

Pulpit do odpalania rakiet

Rys. 1. Schemat elektryczny urządzenia.

W†naszym kraju utrwali³a siÍ

bardzo sympatyczna tradycja wi-

tania Nowego Roku wystrzeliwa-

niem fajerwerkÛw i†odpalaniem

petard. Niestety, nieprzestrzega-

nie elementarnych zasad ostroø-

noúci w†obchodzeniu siÍ z†mate-

ria³ami wybuchowymi nieuchron-

nie prowadzi do wypadkÛw, nie-

jednokrotnie bardzo groünych

w†skutkach. W†Nowy Rok za-

wsze ogl¹damy w†TV smutny

bilans strat i†dowiadujemy siÍ,

ile tym razem osÛb zosta³o po-

kaleczonych i†poparzonych przez

nieumiejÍtnie odpalane fajerwer-

ki i†petardy. Zapobieøeniu w³aú-

nie takim nieszczÍúciom moøe

pos³uøyÊ uk³ad, z†ktÛrego budo-

w¹ zapoznamy siÍ za chwilÍ.

Umoøliwia on elektryczne, od-

leg³oúciowe odpalenie do 9†fajer-

werkÛw lub petard, w†odpowied-

niej kolejnoúci i†w†odstÍpie cza-

sowym ok. 1†s. Uk³ad posiada

rozbudowany system zabezpie-

czeÒ, uniemoøliwiaj¹cy urucho-

mienie odpalania przez niepo-

wo³ane osoby lub w†nieodpo-

wiednim momencie. System ten,

wyposaøony w³aúnie w†te s³ynne

dwa klucze, jest rozbudowany

nieco przesadnie, ale daje to

moøliwoúÊ dodatkowej zabawy,

a†uproszczenie uk³adu jest za-

wsze moøliwe.

Istnieje jeszcze jedna grupa

potencjalnych uøytkownikÛw na-

szego uk³adu: modelarze zajmuj¹-

cy siÍ fascynuj¹cym hobby, jakim

jest amatorska budowa rakiet.

Przestrzeganie wymo-

gÛw bezpieczeÒstwa

jest przy starcie ta-

kich modeli spraw¹

najwyøszej wagi. Mo-

del rakiety, niejedno-

krotnie o†znacznych

rozmiarach i†masie,

wystrzelony w†nieod-

powiednim momen-

cie lub miejscu, mo-

øe narobiÊ ogromnych

szkÛd, nie mÛwi¹c

juø o†zagroøeniu dla

zdrowia i†øycia ludzi.

I†tu takøe system za-

bezpieczeÒ jest moøe

zbyt rozbudowany,

ale to w³aúnie moøe

stanowiÊ dodatkow¹

atrakcjÍ pokazu mo-

deli rakiet. W³¹czanie

uk³adu odpalania za

pomoc¹ dwÛch klu-

czy, odliczanie po³¹-

czone z†ostrzegawczym düwiÍkiem

syreny to dodatkowe bajery, ale

niezwykle efektowne!

Urz¹dzenie jest stosunkowo

proste do wykonania, a†koszt jego

budowy z†pewnoúci¹ nie przekro-

czy kosztu zakupu nawet naj-

skromniejszego kompletu fajerwer-

Rys. 2. Schemat montażowy urządzenia.

Elektronika Praktyczna 11/99

Pulpit do odpalania rakiet

kÛw i†petard na noworoczn¹ ba-

langÍ, nie mÛwi¹c nawet o†kosz-

cie budowy porz¹dnego modelu

rakiety. Naleøy przypuszczaÊ, øe

najkosztowniejszymi elementami

potrzebnymi do budowy uk³adu

okaø¹ siÍ nie podzespo³y elektro-

niczne, ale dwa w³¹czniki z†klu-

czykami, ktÛre jednak zawsze mo-

øemy zast¹piÊ kupionymi na z³o-

mowisku stacyjkami samochodo-

wymi lub innymi w³¹cznikami.

spowoduje przepisanie wartoúci

podanej na jego wejúcia progra-

muj¹ce J1..J3 do rejestru we-

wnÍtrznego i†rozpoczÍcie zlicza-

nia w†dÛ³ od liczby ì9î,

- na wejúciu BI dekodera BCD

kod wyúwietlacza siedmioseg-

mentowego (IC5) zostanie wy-

muszony stan niski pochodz¹cy

z†wyjúcia bramki IC9C, co spo-

woduje rozpoczÍcie wyúwietla-

nia postÍpu odliczania na wy-

úwietlaczu DP1,

- krÛtki impuls przekazany za

poúrednictwem kondensatora C8

na wejúcie RST licznika IC7

powoduje jego wyzerowanie,

- otwarta zostaje bramka IC9B

umoøliwiaj¹c przedostanie siÍ

ci¹gu impulsÛw wytwarzanych

przez generator zbudowany na

bramce IC9A na wejúcia inwer-

terÛw IC10 A..E.

Generator z†bramk¹ IC9A klu-

czowany jest z†wyjúcia Q14 licz-

nika binarnego IC5 i†z†tego same-

go wyjúcia pobierane s¹ impulsy

zliczane przez licznik IC6. Cztery

z†inwerterÛw zawartych w†struk-

turze uk³adu IC10 tworz¹ jakby

wzmacniacz BTL zasilaj¹c prze-

twornik piezoelektryczny Q1 prze-

biegiem prostok¹tnym, ktÛrego

czÍstotliwoúÊ dopasowana jest za

pomoc¹ potencjometru montaøo-

wego PR1 do czÍstotliwoúci rezo-

nansowej przetwornika. Stosuj¹c

przetwornik piezo typu PC110

moøemy uzyskaÊ ostrzegawczy

sygna³ akustyczny o†natÍøeniu do-

chodz¹cym do 110dB, a†wiÍc s³y-

szalny na bardzo duø¹ odleg³oúÊ.

Odliczanie przedstartowe koÒ-

czy siÍ w†momencie osi¹gniÍcia

przez licznik IC5 stanu zerowe-

go. Pojawiaj¹cy siÍ na wyjúciu

przeniesienia !BO tego licznika

impuls powoduje ustawienie dru-

giego przerzutnika D - IC8B

i†rozpoczÍcie wystrzeliwania ra-

kiet.

Wymuszenie stanu niskiego na

wejúciu BI dekodera 4543 powo-

duje teraz wygaszenie juø niepo-

trzebnego wyúwietlacza. Takøe sy-

rena zostaje wy³¹czona stanem

niskim na wejúciu 6†bramki IC9B,

poniewaø przy huku startuj¹cych

rakiet dalsze ostrzeøenia s¹ ca³-

kowicie zbÍdne.

Ustawienie przerzutnika IC8B

spowodowa³o uaktywnienie licz-

nika Johnsona IC4, do tej pory

permanentnie zerowanego. Nadej-

úcie najbliøszego impulsu zegaro-

wego spowoduje zmianÍ stanu

tego licznika i†powstanie stanu

wysokiego na jego wyjúciu Q1

i†przewodzenie tranzystora MOS-

FET T10. Do³¹czony do drenu

tego tranzystora zapalnik (patrz

dalsza czÍúÊ opisu) spowoduje

odpalenie pierwszej rakiety - fa-

jerwerku. Kolejne impulsy zegaro-

we bÍd¹ powodowaÊ ìprzesuwa-

nie siÍî jedynki logicznej przez

wyjúcia licznika IC4 i†odpalanie

kolejnych rakiet.

Uk³ad powinien byÊ zasilany

napiÍciem sta³ym o†wartoúci

6..12VDC, ze ürÛd³a (ze wzglÍdu

na znaczny pr¹d pobierany przez

zapalniki), o†duøej wydajnoúci

pr¹dowej. Ze wzglÍdu na przenoú-

ny charakter ca³ej konstrukcji zde-

cydowanie poleca³bym zastosowa-

nie zasilania akumulatorowego.

Opis dzia³ania

Schemat elektryczny naszego

uk³adu do odpalania fajerwerkÛw

pokazano na rys. 1 . AnalizÍ sche-

matu rozpoczniemy od momentu

w³¹czenia zasilania uk³adu, ktÛre

spowoduje powstanie na wyjúciu

Q†IC3A impulsu zeruj¹cego sys-

tem, przygotowuj¹cego go do dzia-

³ania. Warunkiem rozpoczÍcia

przygotowania do odpalenia fajer-

werkÛw jest w³¹czenie przerzutni-

ka R-S zbudowanego na bramkach

IC2B i†IC2C. Analizuj¹c dalej po-

³¹czenie bramek zawartych

w†strukturach uk³adÛw IC2 i†IC1

dochodzimy do wniosku, øe w³¹-

czenie przerzutnika moøe nast¹piÊ

jedynie przy jednoczesnym wyst¹-

pieniu stanÛw niskich na wej-

úciach bramki IC2D, co z†kolei

jest moøliwe jedynie przy jedno-

czesnym zwarciu stykÛw S1 i†S2.

W†wykonaniu modelowym styki

te s¹ wyposaøone w³aúnie w†dwa

ìs³ynneî klucze, ktÛrych jedno-

czesne przekrÍcenie uaktywnia

system odpalania naszych rakiet.

Za³Ûømy, øe krytyczny moment

juø nadszed³ i†obydwa klucze zo-

sta³y przekrÍcone. Konsekwencj¹

tego faktu jest udzielenie zezwo-

lenia na pracÍ dwÛch licznikÛw:

binarnego IC7 i†Johnsona - IC4.

Jednoczeúnie rozpoczyna pracÍ ge-

nerator zegarowy zawarty w†struk-

turze uk³adu IC7.

Ostatni¹ czynnoúci¹, jak¹ mu-

simy wykonaÊ, aby rozpocz¹Ê od-

palanie rakiet jest naciúniÍcie

przycisku START. Jest do decyzja

nieodwo³alna i†proces odliczenia

moøna juø przerwaÊ wy³¹cznie

przez wy³¹czenie zasilania. Naciú-

niÍcie przycisku START spowo-

duje nastÍpuj¹ce zjawiska:

- nast¹pi ustawienie przerzutnika

typu D†- IC8A,

- stan wejúcia !PE licznika rewer-

syjnego IC6 typu 40192 zmieni

siÍ z†niskiego na wysoki, co

Montaø i†uruchomienie

Na rys. 2 pokazano rozmiesz-

czenie elementÛw na p³ytce ob-

wodu drukowanego, wykonanego

na laminacie dwustronnym z†me-

talizacj¹ otworÛw. Montaø wyko-

nujemy w†typowy sposÛb, ale

jego szczegÛ³y zaleøeÊ bÍd¹ od

rodzaju zastosowanej obudowy.

W†uk³adzie modelowym p³ytka

obwodu drukowanego zosta³a za-

mocowana tuø pod powierzchni¹

p³yty czo³owej obudowy, co spo-

wodowa³o koniecznoúÊ wlutowa-

nia tranzystorÛw T2..T10 od stro-

ny lutowania, co w†przypadku

p³ytki dwustronnej z†metalizacj¹

nie by³o nawet najmniejszym

utrudnieniem. Przycisk startowy

START w†najprostszym przypad-

ku wlutowujemy po prostu

w†p³ytkÍ i†wykonujemy odpo-

wiedni otwÛr w†obudowie. Jed-

nak jest to rozwi¹zanie ma³o

efektowne i†radzi³bym Wam za-

st¹piÊ niepozorny przycisk typu

Rys. 3. Sposob dołączenia

zapalnika rakiety do startera.

Elektronika Praktyczna 11/99

Pulpit do odpalania rakiet

urz¹dzenia zosta³y

one zamocowane na

p³ycie czo³owej urz¹-

dzenia, co by³oby po-

zbawione wiÍkszego

sensu w†wykonaniu

praktycznym. Jeøeli

zdecydujemy siÍ na

pe³n¹ symulacjÍ wy-

strzeliwania rakiet

bojowych, to klucze

musz¹ zostaÊ umiesz-

czone tak, aby do ich

przekrÍcenia koniecz-

ne by³y dwie osoby. No i†ostat-

nia, najwaøniejsza chyba sprawa:

budowa zapalnikÛw. MogÍ pole-

ciÊ Wam, osobiúcie sprawdzony

w†czasach kiedy mia³em jeszcze

czas na zajmowanie siÍ modelar-

stwem, sposÛb ich wykonania,

prosty i†ca³kowicie niezawodny.

Zapalniki najproúciej moøna wy-

konaÊ z†odcinkÛw chromonikieli-

nowego drutu, odciÍtego np. ze

spiralki od maszynki elektrycznej

niewielkiej mocy. Drucik owija-

my dooko³a lontu fajerwerku

(patrz rys. 3 ) i†³¹czymy z†uk³a-

dem elektronicznym za pomoc¹

przewodu o†odpowiedniej d³ug-

oúci i, co bardzo waøne, znacznej

gruboúci. Doúwiadczalnie stwier-

dzi³em, øe przy d³ugoúci przewo-

du wynosz¹cej ok. 10m, jego

úrednica powinna wynosiÊ co

najmniej 2,5mm 2 . D³ugoúÊ drutu

chromonikielinowego naleøy do-

braÊ tak, aby przy przep³ywie

pr¹du ze ürÛd³a zasilania o†na-

piÍciu takim, jakie bÍdzie stoso-

wane podczas pracy uk³adu, dru-

cik rozøarza³ siÍ do czerwonoúci

po ok. 0,2s, a†nastÍpnie przepala³

siÍ. Schemat okablowania zapal-

nikÛw przedstawiono na rys. 4 .

Urz¹dzenie zmontowane ze

sprawnych elementÛw nie wyma-

ga jakiegokolwiek uruchamiania,

ale jedynie prostej regulacji po-

legaj¹cej na dopasowaniu czÍstot-

liwoúci pracy generatora z†IC9A

do czÍstotliwoúci rezonansowej

zastosowanego przetwornika pie-

zo. Regulacji dokonujemy na

s³uch za pomoc¹ potencjometru

montaøowego PR1, staraj¹c siÍ

uzyskaÊ jak najwiÍksze natÍøenie

düwiÍku.

Egzemplarz modelowy zasilany

by³ z†akumulatora 6V/6Ah i†taki

sposÛb zasilania polecam zastoso-

waÊ w†Waszych urz¹dzeniach. Je-

øeli jednak zdecydujemy siÍ na

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

PR1: 10k

Ω

R2, R5, R18, R22, R23: 100k

Ω

R8: 10k

Ω

R9..R17: 560

Rys. 4. Sposob dołączenia wielu zapalników do

elektronicznego startera.

R20: 120k

R21: 47k

Kondensatory

C1..C5, C11: 100nF

C6: 470nF

C7: 1nF

C8, C9: 10nF

C10: 1000

microswitch czymú wygl¹daj¹cym

bardziej ìgroünieî, podobnie jak

to uczyniono w†uk³adzie modelo-

wym. Efektownie wygl¹daj¹ce

przyciski moøna nabyÊ w†skle-

pach z†czÍúciami elektroniczny-

mi, a†takøe w†sklepach ze sprzÍ-

tem elektrotechnicznym.

Osobnym problemem s¹ dwa,

pe³ni¹ce dos³ownie ìkluczow¹î

rolÍ w†uk³adzie, w³¹czniki S1

i†S2. W†uk³adzie modelowym,

s³uø¹cym jedynie do laboratoryj-

nego przetestowania wykonanego

F/16V

Półprzewodniki

DP1: wyświetlacz siedmiosegmen−

towy LED wsp. anoda

D1: dwubarwna dioda LED

D2, D3: 1N4001 lub odpowiednik

IC1, IC9: 4093

IC2: 4001

IC3: 4098

IC4: 4017

IC5: 4543

IC6: 40192

IC7: 4060

IC8: 4013

IC10: 4069

T1: BC557 lub odpowiednik

T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9, T10:

BUZ11 (BUZ10 lub inny

odpowiednik)

Różne

CON1, CON2: ARK3

CON3, CON4, CON5: ARK2

Q1: przetwornik piezo typu PC110

S1, S2: włączniki z kluczykami (nie

wchodzą w skład kitu)

S3: przycisk microswitch

zastosowanie zasilania sieciowe-

go, to musimy pamiÍtaÊ, øe ze

wzglÍdu na znaczny chwilowy

pr¹d pobierany przez zapalniki,

zasilacz powinien mieÊ wydajnoúÊ

pr¹dow¹ minimum 3..4A.

Moøe jeszcze trochÍ na to za

wczeúnie, ale juø teraz pozwalam

sobie øyczyÊ moim Czytelnikom

wspania³ej zabawy noworocznej,

uúwietnionej setkami fajerwerkÛw

odpalonych za pomoc¹ opracowa-

nego przeze mnie urz¹dzenia oraz

wszystkiego dobrego w†ostatnim

roku XX wieku.

Zbigniew Raabe, AVT

zbigniew.raabe@ep.com.pl

Elektronika Praktyczna 11/99

potencjometr

montażowy mniaturowy

R1, R3, R4, R6, R19: 1M

R7: 1k

R24: 20k

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: