TLC555 Motor Zeitsteuerung

[Verata]

Hallo,
ich arbeite an einem U-Boot Modell Projekt. Das Modell soll funktionierende Torpedos (1,5cm X 20cm) verschießen können.Der Torpedo benötigt also eine Elektronik, die den Moter beim Verlassen des Rohres ein und nach einiger Zeit wieder aus schaltet. Der Torpedo wird mit Druckwasser aus dem Rohr geschossen, sodass er erst danach starten muss. Am Ende des Rohres bewfindet sich ein Magnet, der einen Reed-Kontakt im Torpedo auslösen soll. Ich habe geglaubt, dass sich mein Problem am Besten mit einem TLC555 lösen lässt. Da nur 2,8V zur Verfügung stehen geht der NE555 nicht. Die Laufzeit des Torpedos könnte dann bequem mit einem Poti eingestellt werden. Habe ich irgendwelche Fehler in der Schaltung gemacht? sind 100 Ohm für den Gate Widerstand des Tranistors ausreichend?
Vielen Dank für eure Hilfe.
Die Schaltung:
http://img2.picload.org/image/awcodgo/sachaltung.png

[PsiQ]

Was verwendest du für einen Akku / Spannungsquelle ? 2,8V sind ja sehr wenig, und 2x1,2V NiMh haben ja nicht immer die 2,8V sondern auch mal nur 2,2

Wenn du nur kurze Laufzeiten hast, kannst du auch einfach eine 3,6V Lithiumzelle (Batterie) mit Lötfahnen verbauen,
die hält dann einige Abschüsse aus. Dann hast du 3,6V bei einer Baugröße von nur einer Mignonzelle/AA mit 2400mAh. (Oder 7,2V bei 2 Zellen)
Wahlweise für Mignonzellenhalterung (3,20euro) oder mit Lötfahnen (3,40euro). (gibts auch kleiner in 1/2 AA etc)
http://www.reichelt.de/Lithium-Batterien/TEKCELL-AA01-1A/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=1028&ARTICLE=26535&SHOW=1&START=0&OFFSET=500&


Alternativ kannst du einen Lithiumakku typ 18650 mit integrierter Lade/Schutzschaltung verbauen.
http://www.reichelt.de/Industriezellen/SANYO-18650-PCB/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=4084&ARTICLE=118280&SHOW=1&START=0&OFFSET=500&
Den kannst du dann gemütlich über Vorwiderstand und Z-Diode laden.
(Beim Conrad gibts Ladegerät, Zellen und Halterung zum Einlegen)

Mit 3,3V kannst du sogar einen PIC oder AVR µC für deinen Timer verwenden, der Code ist schnell fertig.
- Zielfolgung gefällig ?? ;-)

Zu deiner Schaltung:
Ist der buz10 ein Logic Level FET ?
Wenn er wie der buz11 es nicht ist, nimm lieber einen IRL3803 oder vergleichbarere logic level typen.

Zum Gatewiderstand:
Da du nur Einmal ein + aus schaltest ist die Schaltzeit=Strom relativ egal.
Die 100Ohm funktionieren am NE555 ab 5V gut, auch bis 1khz Frequenz. Bei dir kannst du aber auch 1k einsetzen.
Vergiss aber nicht einen Pulldown-Widerstand mit 20 .. 100K von Gate nach Gnd zum sicheren abschalten.
Nicht, dass dein Torpedo im Rohr losgeht wie bei der Kursk.

(EDIT: Es gibt eine GateLADUNG oder Entladung, keinen dauernden Strom, das ist ein F(!)ET, kein Transistor!
http://de.wikipedia.org/wiki/Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor )

(Was passiert denn wenn du deine Schaltung vorne ohne den reedschalter aufbaust?)

Zu Timing und anderen Sachen beim NE555 und artverwandtem empfehle ich gerne die Freeware NE555 timer Pro,
da man dort die meisten Funktionen direkt mit Schaltplan testen / auslegen kann.

Falls du mehr Spannung haben willst, kannst du für 8,00 einen 3,3V => 5V Step Up DC-DC Wandler verbauen.


Für deinen Zweck würde evtl sogar ein Transistor+Kondensator+Mosfet reichen,
wo über den Reed ein dicker Kondensator aufgeladen wird, und dann langsam per Pulldown (Poti) entladen wird... oder so ähnlich..
schaumal da:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/battoff.htm

[Verata]

Danke für deine Hilfe. Bislang hatte ich als Energiequelle 2 Mignonzellen vorgesehen. Ich werde aber denem Rat folgen und zwei Lithium Zellen nehmen. Dann habe ich ja ca.7V und kann auch einen NE555 nehmen. Das Mosfet habe ich ersetzt.
Ein dicker Kondensator kommt für mich eher nicht in Frage, weil ich eine platzsparende Schaltung brauchen. Der Torpedo hat nur einen Innendurchmesser von 1,2cm.
Dein Hinweis mit dem Pulldown widerstand ist auf jeden Fall sehr gut. ein Hotrun wie bei der Kursk wäre bei mir zwar weit weniger gefärlich, aber ist ein vermeindbares Übel. Der Torpedo liegt trocken im Rohr, sodass die Schraube einfach in der Luft dreht. Bei echten Torpedos ist das Problem, dass deren Batterien ohne die Kühlung durch das Meerwasser so heiß werden, dass der Sprengkopf explodiert.
Wie ist dein Vorschlag gemeint, die Schaltung ohne den Reed-Schalter aufzubauen? Der Torpedo braucht doch ein Triggersignal, um zu wissen, dass er aus dem Rohr ausgestoßen wurde.
Schön an einer Lösung mit einem PicoAVR wäre, dass der Boardcomputer des U-Bootes, den Torpedo durch eine Induktionsspule auf eine bestimmt Distanz einstellen könnte. Der Nachteil ist natürlich, dass ich mehr Bauteile brauche. Ich brauch dann ja mindestens einen Spannungsregler und einen Elko oder lässt die die Spannungsstabilisierung vereinfachen?

[PsiQ]

Mit "ohne Reed" aufbauen dachte ich einfach nur an den Aufbau auf dem Steckbrett/Lochraster
zum schauen wie sich die Komponenten real verhalten, gerade auch der Mosfet beim Schalten bei niedriger Gatespannung.

Ich bevorzuge beim NE555 die gesamte Schaltung (Versorgungsspannung) Ein/Aus zu schalten über einen vorgeschalteten Mosfet,
als den NE555 dauernd an der Spannung zu haben und dort einen Pin umzuschalten (bei dir Pin2).

Das macht die Definiton von Schwingungen der NE555 Schaltung,
Frequenzen und Timern einfacher, weil der Einschaltteil nichts mit dem Funktionsteil zu tun hat.

Ich weiß grade z.B. nicht, ob der NE555 seinen Ruhestrom zieht, auch wenn der Pin2 offen ist ?
Weil er hängt ja dauernd an + und gnd, dürfte also strom verbrauchen, auch ohne trigger Signal.

Ich würde den Einschaltvorgang also invertieren:
Solange der Torpedo im Rohr steckt, wird der Reed durch magnete offen gehalten, die Schaltung ist komplett Spannungsfrei.

Wenn der Torpedo raus ist, schließt der Reed(+mosfet) und die Schaltung bekommt Saft.

Mit den Lithiumzellen kann der Torpedo dann auch 3 Jahre im Rohr stecken, ohne relevant Strom zu verbauchen.
(Achtung Mosfet/Halbleiter haben gegenüber offenen Relais einen Restrom in µA Bereich)

Ab 5 V kannst du übrigens wieder den günstigen Buz11 verwenden.



Spannungsversorgung µC:
Ich kann nur von PIC aus Datenblätter lesen&erzählen,
die laufen durchaus ab 2,5V.
Und die laufen dann von 2,5V bis 5,5V.
Stabilisieren/glätten musst du die Spannung dann eben gegen Störungen. Es reichen aber z.B. 100µF und 100nF,
oder was man eben minimal braucht um den internen Oszillator + µC zu entstören. (Probieren!)
Bei 7V ein 3,3V oder 5V Regler im to92 Gehäuse mit entkoppelungsdiode davor ist dafür aber gut geeignet,
das nix vom Motor stört.

Anstelle von Steuerdaten per Induktion, könntest du eine RX / TX Verbindung im Rohr per LeuchtDiode / Sensor aufbauen.
Dein Boot hat die IR-Sendediode, dein Torpedo den IR-Empfänger. Eine Rückmeldung brauchst du ja nicht unbedingt, aber auch das würde ja gehen.
Dann solltest du den µC aber bis zum Abschuss im sleep modus lassen wegen stromverbrauch.
Der µC kann über 1k auch direkt den Motor Mosfet schalten..

Per Induktionsschleife den Torpedo im Rohr grob mit Spannung zu versorgen, unabhängig von der eingebauten Batterie, wäre natürlich auch Klasse,
und wegen der Runden Form von Torpedo und Rohr gut machbar!. (allerdings kannst du damit deine restliche Elektronik sehr gut stören).

Aber wenn du nur eine 3,6V Zelle verwendest, hast du viel Bauraum frei für µC SpannungsRegler und Elektronik,
und der µC selbst ist nicht größer als ein NE555, welcher ja Aussenbeschaltung braucht. Der 1500µF kondensator ist schon groß..
(Nimm einen möglichst Spannungsnahen mit 5V oder 10V, das spart Baugröße)

PS.: Falls du im Süd-West-deutschen Raum bist, schau ich mir das Boot übrigens gerne mal an ! :cool:


edit: Einfall für Bauraum:
Wenn du die hohe Spannung + µC mit Entstörung willst,
kannst du auch 2 Stück 1/2 AA Lithiumzellen nehmen!
Dann hast du die 7,2V mit etwas weniger Kapazität in mAh,
aber 1x AA Bauraum gewonnen!

http://www.reichelt.de/Lithium-Batterien/TEKCELL-AA02-1A/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=1028&ARTICLE=26534&SHOW=1&START=0&OFFSET=500&

http://www.reichelt.de/Lithium-Batterien/TEKCELL-AA02-1U/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=1028&ARTICLE=26537&SHOW=1&START=0&OFFSET=500&

- - - Aktualisiert - - -

Achtung!
Mignon = AA Aussenmaße sind 14mm ! also 1,4cm !!
Mit Micro kenne ich keine 3,6V Lithiumzellen..

[Verata]

Ich werde den Durchmesser der Torpedos wohl etwas vergrößern müssen. Die paar Milimeter sind dann auch egal. Ich werde mal die Datenblätter durchwühlen und deine Tipps verarbeiten. Noch bin ich in NRW zuhause. Mit etwas Glück ziehe ich aber bald nach Mannheim Dann würde ich es dir gerne zeigen. Im Moment ist es leider nur eine CAD Datei, aber ich warbeite an der Realisierung.
Grüße,
Henrik

[Christian H]

@ verata,

was nimmst Du denn als Torpedokopf? Einen Chinaböller? Bitte dann das Video ins Netz stellen.:rolleyes:

Christian

[Verata]

Dafür ist mir der Torpedo definitiv zu teuer. Da gebe ich mich mit dem schönen Abschuss Effekt zufrieden.

[PsiQ]

Du kannst ja nen Klumpen Natrium an die Spitze kleben, dann blubberts schön beim Laufen und mit bissl glück machts beim auftauchen *Poff*... :-)

wie hast du dir denn die Lagestabilisierung horizontal überlegt ? - So dass es bei Fahrtgeschwindigkeit langsam steigt, und bei Motor aus dann auftaucht?,
Also dynamisch die Torpedoflügel einigermaßen abwärts hinbiegen damits horizontal bleibt ?
Oder die Torpedoflügel mitm Gewichtspendel koppeln, was (mechanisch invertiert) die horizontale hält?

[Christian H]

och, schade. Aber eine Billigvariante wäre so schön. Z.B. ein schmales Plastikrohr, hinten verschlossen durch einen Billigmotor mit Propeller. Als Energiequelle einen Goldcap, der vorab aufgeladen wird. Kontakt zum Motor nur über ein reedrelais ohne Elektronik. O.k. die Zündung des Chinaböller wäre noch ein Problem.

Aber die Tauchfahrten wären sicher spannender. Ein hotrun wäre ja dann nicht 100% ausgeschlossen.

Bzgl. Lagestabilisierung: Hatten die Japaner vor Pearl Harbor nicht eine genial einfache Methode um dicht unter der Wasseroberfläche zu bleiben?

Viel Erfolg!

Christian

[Verata]

Danke für die Vorschläge. Da ich die Möglichkeit, Daten an den Torpedo zu übertragen und den Motor besser regeln zu können reitzvoll fand, habe ich auf eine Verion mit einem attiny umgeschwenkt. von der Funktionsweise her ist angedacht, dass eine Spule, die um das Torpedorhr gewickelt ist mehrfach ein und aus geschaltet wird, um dem Torpedo Daten zu übermitteln. Der verwendete Reed-Kontakt hat eine Reakionszeit von maximal 0,4s. 3 Bit in zwei Sekunden sollten also möglich sein.
Ih hab im Internet Schaltungen gefunden, bei denen der controller direkt an eine Lithiumzelle angeshlossen wird. Da das aber laut Datenblatt nicht so gedacht ist, habe ich einen Spannungsregler mit Peripherie vorgesehen. Gäbe es hier eine einfachere Lösung?
Die neue Schaltung sieht so aus: http://pl.vc/4l9g0

@Christian
Das Tiefensteuerungssystem, das du meinst, arbeitet mit der Druckifferenz. Da unterhalb der Sprungschicht (ca 10m Tiefe) die Meere eine einigermaßen konstante Temperatur haben, hat man einen Kolben mit einer festen Menge Gas befüllt. Auf der Anderen Seite des Schiebers war das Wasser, sodass ein absinken des Torpedos den Kolben weiter zusammen drückte und ein Aufsteigen ihn ausfuhr. Der Kolben wurde über ein Gestänge mit dem Höhenruder verbunden, sodass eine einfache Regelung enstand. Ich werde aber wahrscheinlih auf ine Runderalage verzichten. dafür ist mir das Ganze zu filigran.
Grüße, Henrik

[indeas]

Wenn sich die Zeiten im Bereich von >100ms bewegen, dann wirst Du mit einem 555 (allein) kein Glück haben. Der arbeitet mit solchen Zeitkonstanten recht ungenau.
Es wird besser wenn Du noch einen Binärzähler als Frequenzteiler nachschaltest.

Ein PIC10F200 als µC läuft schon mit 2,0V direkt aus dem Akku und kann den MOSFET direkt ansteuern. Wenn Du großzügig bist, dann spendier noch 10k am Gate nach Masse, damit der Transitor sicher aus ist, wenn er aus sein soll.

[Verata]

Ich glaube du hast mich misverstanden. Mein erster Schaltungsentwurf basierte umf einem NE555. Der hätte dann eine Genauigkeit von ca.einer Sekunde haben sollen. Bei dem zweiten Entwurf kommt ein ATtiny zum Einsatz, der mit magnetimpulsen die Laufzeit übermittelt bekommt. Daher kamen die Zahlen im ms Bereich.
Grüße,
Henrik

[indeas]

OK, dann bist Du sicher auf einem richtgen Weg.

[PsiQ]

Und gehts schon voran mitm Böötchen ?

[Verata]

Ich hatte in letzer Zeit beruflich viel zu tun, bin aber etwas weiter gekommen.
Die Lösung für die Ich mich entschieden habe, ist zwei NE555 einzusetzen, um den Torpedo zu steuern. Ein Reed Kontakt schaltet den Torpedo ein und aktiviert den ersten NE555, der dann einen Puls von einer Sekunde abgiebt. Er ist über ein NOT Gatter mit dem zweiten NE555 verbunden, sodass er seinen Puls erst startet, wenn der Torpedo das Rohr verlassen hat. der zweite NE555 steuert dann ein MOSFET, dass den Motor steuert.
Das Hauptproblem bei dem Projekt ist aber die Steuerung des Bootes. Ich habe verschiedene Verfahren füßr die Kommunikation getestet. Ich habe z.B. versucht ein Kommunikationssystem mit Ultraschall zu entwickeln. Letztendlich werde ich das Boot wohl mit einem UART Funkmodul steuern. Es taucht dann auf Sehrohrtiefe um Befehle zu empfangen, taucht ab um diese abzuarbeiten und taucht dann wieder auf.
Das Projekt läuft also ganz gut.
Grüße,
Henrik