Wenn man schon nicht zum Fliegen kommt, sollte man doch gelegentlich etwas basteln. Dabei habe ich mich dem Thema MAD angenommen, wie es beim DM schon sehr erfolgreich umgesetzt wurde. Weil ich aber gerne das Rad neu erfinde, auch dann wenn das Ergebnis den Aufwand nicht rechtfertigt, unterscheidet sich mein SmallMag (bescheidener Name…) im Funktionsprinzip nicht unerheblich vom DM bzw. der Originalschaltung von Robert Galejs.

Die Hauptunterschiede sind:

1. Deutlich vereinfachter Verstärker
Der Verstärker ist nicht so elegant wie der gewohnte (klassische) Differenzverstärker, dafür kommt er mit deutlich weniger Bauteilen (OPV + 2 Widerstände) aus. Das Ausgangssignal kann man nach der Formel U=(U+) + ((U+)-(U-))*(R12/R11) berechnen. Er liefert also eine Mischung aus Differenzspannung und Offsetspannung. Es wird aber nur die Differenzspannung verstärkt. Bei einer Verstärkung von 60 oder höher erhält man so ein durchaus brauchbares Ergebnis.

2. Gesteuert von einem Mikrocontroller
Für die grundlegende Funktion bringt der µC (hier ein ATtiny15L von Atmel) nicht viel. Aber er ermöglicht eine weitere Reduktion der Bauteile. So wird beispielsweise die Schaltschwelle nicht über ein externes Poti eingestellt, sondern einfach im internen EEPROM abgelegt. Darüber hinaus kann man mit ein paar Zeilen Code, die Funktion weiter beeinflussen. 2-stage Recovery (funktioniert aufgrund eines Designfehlers der Platine nur eingeschränkt ), Auslöseverzögerung (wenn als Backup verwendet, verhindert übermäßige Beanspruchung des Bergungssystems durch gleichzeitig feuernde Ladungen) oder verzögerte Scharfschaltung (magnetische Startrampen) sollte man ohne größere Probleme nachrüsten können. Mit etwas abenteuerlicher Herumlöterei könnte man sich sogar von der Statusled das Signal für die Ansteuerung eines Servos schnorren.

Außerdem gibt es noch ein paar kleinere Optimierungen:
LDO-Spannungsregler, Schaltung sollte ab 5,2V Versorgungsspannung funktionieren
2*330µ Elkos statt einem 470µ (kleine Bauform 6*8mm, Reserve bei Elkoalterung)
Kleinere Fets (SOT-23, schaffen trotzdem 5,4A, gepulst über 20A)
Fet für Sensorreset durch Lötpads ersetzt (Idee geklaut von Stefan Wimmer )

Das Schaltbild ist zur Übersichtlichkeit etwas vereinfacht (2.Zündstufe, Stromversorgung und ein paar Bauteile fehlen…)

Folgende Datei wurde angehängt:

Das Bild zeigt die Testschaltung. Sie enthält derzeit nur eine einzige Led anstatt der Zündstufen, und dient in erster Linie zum Test des Analogteils und zur Entwicklung der Software.
Links davon liegt der Prototyp der Platine mit den 3 größten Bauteilen der Oberseite, unverlötet, zum Größenvergleich (ca. 34*11,5*9,5 mm).
Hoffentlich kommt morgen der OPV, damit der erste Prototyp aufgebaut werden kann.

Folgende Datei wurde angehängt:

Wenn jemand Interesse an EAGLE-File, Bauteillisten und Sourcecode hat, werde ich ihm das gerne mailen. Derzeit sind aber noch ein paar kleinere Bugs auszumerzen, und bis dahin möchte ich es nicht im Forum veröffentlichen.

Gruß
Reinhard

Das bedeutet Du kannst Deine Schaltschwelle nicht kurz vor dem Start einfach nochmal einstellen? Die Magnetfeldlinien variieren ja doch zwischen verschiedenen Orten...

Ansonsten aber eine interessante Entwicklung, würde ich sagen.

Oliver

Hi,

Das geht natürlich schon. Ist ja auch aus anderen Gründen nötig (z.B. Stahl in der Rakete).

Wie, ist eine andere Frage:
Die einfachste Möglichkeit, so läuft es derzeit am Breadboard, ist es, die Lage der Elektronik beim Einschalten als Refernz zu nehmen. Auf diese Art sind Nutzerfehler aber so gut wie vorprogrammiert.

Sicherer ist es, über einen "Programmierkontakt" (im vereinfachtem Schaltbild nicht eingezeichtnet), der mit einer Pinzette oder ähnlichem kurzgeschlossen werden kann, die derzeitige Lage als Referenz zu nehmen.

Aufwendiger wäre es, in einen Lernmodus zu gehen, in welchem die Rakete in alle möglichen Richtungen geschwenkt wird. Der Schaltpunkt wird dann per Software festgelegt, z.B. in der Mitte des vermessenen Bereichs. Dadurch könnte man auch gleich die Schalthysterese automatisch anpassen. Vermutlich ist aber eine variable Hysterese nicht nötig.

Vermutlich werde ich die zweite Lösung verwenden.

Gruß
Reinhard

Wenn ich den Plan richtig lese, hat der Tiny doch auch einen ADC...

Warum verwendest du denn nicht diesen anstelle des Op-Amps für die Auswertung des Sensors? Würde die Bauteile nochmal reduzieren... Oder würde sich dadurch dein Source so schlimm verkomplizieren?

Hi,

Den Gedanken hatte ich ursprünglich auch, aber die Spannungsänderungen bewegen sich in einer Größenordnung von grob geschätzt 3mV, also weniger als ein LSB des ADC (wenn man ohne externe Referenz auskommen will). Theoretisch hat der Tiny zwar einen Differenzeingang mit einer wahlweisen Verstärkung von 20, aber dann sinkt die Auflösung auf 7bit (wenn ich mich richtig erinnere). Außerdem wäre ein IO-Pin weniger für Features zur Verfügung gestanden
Den ADC verwende ich aber trotzdem. Mit einem 1k5 und einem 100k komme ich auf einen Spannungsbereich von ca. 2,4V bis 2,7V. Die Differenz sind immerhin 30LSBs.

Der Source dürfte ruhig noch komplizierter werden, zur Zeit brauche ich ganze 60Byte Programmspeicher.

Gruß
Reinhard

PS: Wens interessiert:
LSB steht für Least Significant Bit, das Auflösungsvermögen des ADCs also in dem Fall ca. 5mV

So, hat ein bisschen länger gedauert. Zur Lieferverzögerung kam auch noch meine Dummheit dazu. Jedenfalls hat sich beim ersten Test die Schaltung raketenmäßig (mit Rauch und Gestank) verabschiedet. Wer wird denn auch so dumm sein, die strichförmige Polaritätsmarkierung auf einem Tantalelko als Minus zu interpretieren... Vielleicht war dies der Anlass für den benachbarten µC solidarisch mit draufzugehen. Beim „Entlöten“ mit Seitenschneider und Skalpell (war neugierig, ob sich unter dem IC ein Kurzschluss versteckt hatte) habe ich dann gleich noch ein Pad von der Platine entfernt. Egal, mit ein bisschen Fädeldraht ließ es sich richten. Soviel zum desaströsem Teil…

Der erste Prototyp funktioniert jetzt. Die Funktion ist sehr einfach: Wenn man zwei Lötpads auf der Platine mit einem leitfähigem Gegenstand kurzschließt, merkt sich der µC diese Lage als Schaltschwelle. Eine LED zeigt an, ob gerade ausgelöst wird, bzw. würde, wenn der Sicherheitsschalter geschlossen ist. Außerdem existiert eine LED, die Zünderdurchgang anzeigt.
Die zweite Zündstufe ist leider nicht nutzbar, weil ich im Datenblatt übersehen habe, dass es sich bei dem entsprechenden Pin (PB5) des µC, im Gegensatz zu den anderen, um einen Open-Drain Ausgang handelt. Zusätzlich hängt aber ein Pull-Down Widerstand auf der Leitung, der verhindern soll, dass während der RESET-Phase ein Zünder ausgelöst werden kann. Provisorisch könnte man den Widerstand auf Pull-Up umstricken, aber dann feuert die zweite Stufe sofort, wenn der µC einen Spannungsausfall hat, aber die Kondensatoren noch geladen sind. Also vorerst nicht.

Gestern wurde der erste Brückenzünder verbraten, also gehe ich davon aus dass die Schaltung prinzipiell einsatzfähig ist. Das Bild zeigt die Oberseite der Schaltung (die Unterseite ist nicht herzeigbar ). Bei Gelegenheit wird ein zweites Exemplar aufgebaut, dass man dann herzeigen kann.

Im Laufe der Woche werde ich EAGLE-File, Sourcecode etc. noch in eine ordentlichere Form bringen und hier zur Verfügung stellen.

Gruß
Reinhard

Folgende Datei wurde angehängt:

Geändert von Reinhard am 09. Dezember 2005 um 16:39

Wer sich die "Konstruktionsunterlagen" (Das Wort ist viel zu seriös, um angemessen zu sein) antun will, findet sie im Anhang.

Gruß
Reinhard

Anhang: sm.zip

Ich würde gerne Versuchen die Schaltung nachzubauen. Habe aber nicht alles verstanden. Manchmal waren deine Erläuterungen für mich zu schnnell. Aber das gibt sich vieleicht beim Nachbau. Kannst du mir alles notwendige dafür geben. Ich bin nicht mehr auf dem neuesten Stand.

Viele Grüße, Gert.