пятница, 22 мая 2015 г.

Ключи с активным торможением

С одной стороны это попытка привести в порядок собственные мысли, а с другой чтобы наметить темы для дальнейших записей. Итак, цель - описать виды более продвинутых, чем простейший, электронных ключей.


Собственно, тут все и просто, и сложно. Первый вид - это ключи с активным торможением.



Для начала о проблеме. Вся электро-пневматическая система в AEG завязана на зубчатую передачу и преобразование вращения электродвигателя в поступательное движение поршня при его взводе. Однако, взводя поршень вращающиеся шестерни накапливают некоторую энергию и когда происходит срыв поршня с секторной шестерни и выстрел, то даже если срабатывает отсекатель и электричество перестает добавлять энергию в систему, то шестерни по инерции еще немного вращаются.

При этом вполне возможен частичный взвод поршня. В целом это очень неплохо - частичный предвзвод на одиночке означает, что следующий выстрел произойдет быстрее, то есть уменьшится время между нажатием на спусковой крючок и самим вылетом шара.

И все бы ничего, но степень "перелета" шестерен зависит от целой кучи факторов: веса шестерен, скорости шестерен, передаточного момента шестерен, момента мотора, напряжения батарей… В общем, предсказать степень предвзвода сложно. Особенно сложно становится при изменении внешних условий - потеплело/похолодело и уменьшились потери на трение в шестернях, нагрузки, зазоры и прочее.

В общем, если вам крайне важна повторяемость выстрела, то хорошо бы как-то контролировать этот перебег. А если вам еще и хочется продлить жизнь пружине, то лучше бы свести его к нулю, остановив поршень в положении максимального расслабления пружины.

Или, наоборот, вы хотите осуществлять предвзвод в одну и ту же позицию - не важно, главное что оба этих варианта требуют стабильности работы цикла.

Вот именно для этого нужны ключи с активным торможением. При завершении цикла стрельбы эти ключи ненадолго замыкают мотор после отключения подачи на него электричества.

Вращающиеся по инерции шестерни пытаются вращать за собой мотор (который и сам по инерции тоже крутится), что переводит его в режим генератора. Если  в это время замкнуть его обмотки, то противо-ЭДС наведет магнитное поле, противоположное постоянному полю магнита и мотор почти мгновенно остановится. Даже если не поняли про ЭДС, надеюсь про "почти мгновенно остановится" все равно понятно. Физика, йопта…

Короче, после стрельбы надо обеспечить замыкание мотора. Таким образом, в ключ надо добавить еще один транзистор для замыкания. Если запускающий был N-канальным MOSFET транзистором, то тормозящий должен быть P-канальным. Простейшая схема такого ключа - SW-AB-LONG от  ExtremeFire:


Нижний по схеме транзистор - запускающий, верхний тормозящий. К ним прилагается еще чутка обвеса. Внизу резисторы для запуска как в простейшем, защитный TVS диод на 24 вольта защищает затвор от бросков напряжения в цепи, электролит на 10мкФ выше нужен для открытия замыкающего полевика и вместе с резистором 15кОм  определяет задержку замыкания мотора - почти полный заряд конденсатора произойдет за 3*RC=0,45 секунд.
Оставшиеся диод и резистор предназначены для разразряда конденсатора во время стрельбы.

Работает просто - подали на Trigger напряжение питания - открылся нижний транзистор, идёт стрельба. При этом заряженный конденсатор окажется нижним выводом на питании и через диод с резистором 100 Ом начнет разряжаться. Бонусом это гарантирует, что во время старта двигателя всякие падения напряжения и прочие броски и наводки не откроют верхний транзистор. Хотя, что там - уже через 3 миллисекунды конденсатор разрядится.

После отпускания спуска резистор в 220 Ом отключит нижний транзистор, нижний вывод конденсатора вернется на землю и теперь начнет заряжаться. Но пока он не заряжен, его верхний вывод будет иметь нулевой потенциал и это вызовет открытие верхнего транзистора, стопорящего мотор. Через 0,45с лафа закончится и конденсатор зарядится, то есть транзистор также закроется.

Однако, данный ключ не предлагает никаких улучшений в цикле работы AEG, только добавляет стабильности циклу. А ведь есть много всего, что можно улучшить. Для этого нужны умные ключи. О них в следующий раз. И очень скоро.