Allumage d'un moteur de fusée

[QuentinC]

Bonjour,

Je travaille depuis un an sur un projet de fusée dans un club de mon école. Elle sera normalement lancée fin août au C'Space, organisé par le CNES.

Notre projet est spécial, en effet nous essayons d'obtenir l'autorisation de motoriser un second étage, dont l'allumage se ferait en vol, après une séparation du premier étage.
Je m'occupe de toute la partie électronique, et je me heurte à un petit (ou gros) problème. En effet, l'allumage du second moteur doit être effectué par nous, et donc pas par le pupitre fourni par le CNES au sol. Le moteur s'allume en faisant brûler un allumeur à fil résistif, dont le pyro-technicien nous a donné "les" caractéristiques: 1ohm. Il nous a aussi dit que l'allumage nécessitait au moins 4A, pendant 30ms.

La batterie de la fusée alimentant d'autres circuits, et par mesure de sécurité, l'allumage devra se faire par décharge d'un condensateur dans l'allumeur, qui ne sera chargé que pendant le vol.

Le problème que je rencontre est le calcul de la valeur de ce condensateur.

Je me base sur une tension d'alim de 12V (lipo 3s chargée). J'ai donc un condensateur chargé à 12V à t=0s.

En prenant une résistance de 1ohm, si je veux 4A au bout de 30ms, je peux calculer la capacité du condensateur minimale:
C=30ms/(1ohm*ln(2/3))

Avec ce calcul, j'ai un condensateur de 80mF... en 12V minimum, introuvable.

Alors, j'ai plusieurs hypothèses, soit je me dis que les 30ms sont en supposant qu'on a que 4A, alors que j'en aurai 12 à t=0s, sinon je me demande s'il n'y aurait pas moyen de limiter le courant à 4A, mais je ne sais pas comment faire ça de manière très simple (sécurité oblige)...


Si vous avez des idées à me proposer, je suis à votre écoute !!

Merci beaucoup !
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[Antoane]

Bonjour,
pour voir si l'option condensateur est envisageable, on se met dans une situation idéale : le condensateur va être capable de débiter 4A en continu
Tu as besoin de ~0,5J pour allumer ton dispositif. C'est à dire un condensateur (supposant que tout est idéal, c'est à dire que le conensateur est associé à un convertisseur de rendement 1 qui va être capable de complétement le vider de son énergie) de 4000µF sous 16V. C'est déjà une belle bête, à laquelle il faut ajouter un convertisseur. Et on est dans un monde idéal.
De là, ne serait-il pas plus simple d'embarquer une petite batterie additionnelle ? Une petite batterie de 4,2V de faible capacité, prévue pour de forts courants de décharge (modélisme aéro)... Simple, petit, pas trop cher eu égard à ce que couterait le convertisseur associé à une capa.

Décharger un condensateur chargé à 12V ne risque-t-il pas de faire fondre le détonateur (fusible) ?

[QuentinC]

Bonjour,
En effet l'idée de la batterie est une bonne idée, surtout avec les lipo qu'on a aujourd'hui qui peuvent assumer des courants énormes, mais... En discussion avec le personnel du CNES, ils ne veulent pas qu'un composant chargé puisse être en contact non volontaire avec l'allumeur... La source de courant doit être court-circuitée avant le décollage, et de manière récurrente par un jumper à retirer avant le lancement...

Ceci exclue donc la batterie, malheureusement...

[Antoane]

Bonjour,
Tu ne peux pas court-circuiter directement l'allumeur, c'est à dire non pas directement la source mais la sortie du circuit de contrôle de l'allumage ?

Sinon super-capa (http://en.wikipedia.org/wiki/Supercapacitor) + convertisseur idoine (0,5 à 2,5V vers 4V).
+ circuit de charge du condensateur.

Ou une idée géniale

[A voir en vidéo sur Futura]

[vincent66]

Bonjour,
Votre 2ème étage est bien à propergols liquides..?
Je regarderais plutôt du côté d'une petite cartouche pyrotechnique...

[QuentinC]

Bonjour,

Le problème c'est qu'on a aucun accès à la propulsion... Normalement le pyro installe le moteur, le démarreur, et il ne reste qu'à appuyer sur le bouton...
On a déjà une grande chance de gérer nous même l'allumage mais on doit faire avec ce qu'on nous donne, c'est à dire un moteur à poudre et un allumeur à fil résistif...

Je viens de voir qu'on trouve des condensateurs de 0,1F pour 16V dont la taille reste correcte, à la limite c'est ce qu'on fera ! (ex: http://fr.farnell.com/united-chemi-c...-20/dp/1682019 )

Merci !

[Biname]

Hello,

On trouve sur Ebay pour 1€ des modules buck/down converter pesant 10.77g , capables de sortir 3A, ils sont très probablement capables de sortir 4A pendant 30ms, moins de 10mA en stand by IIRC, la tension de sortie est réglable de Vin -2V jusqu'à ?2V IIRC.

1 ohm, 4A, il faut 4V min. En partant d'une capacité chargée à 12V et déchargée par un courant constant de 5A (20% de pertes) jusqu'à 6V, on à :

C.dV = i.dT

C = 5A * 0.040s / (12-6)V = 33000µF en 12V

Ici, une 1000 µF 25V pèse 2.64g, 47000µF 12V doivent peser environ 30g ??? On peut trouver en cherchant.

En tout, sans le câblage, 40g environ avec une bonne 'réserve'.

我也是太空人,

Abimen

[PA5CAL]

Bonjour

Pour la capa, on peut trouver ça par exemple :

BZ12GA124ZAB

C ≈ 0,12 F (+80%/–20%)
U_r = 16,0 V / U_test = 13,0 V / U_surge = 20,0 V
ESR ≈ 0,16 Ω (< 0,192 Ω) @ 1 kHz
I_leak < 60 µA
48 mm x 30 mm x 9,1 mm
25 g

[QuentinC]

Bonjour,

J'aime beaucoup l'idée du convertisseur en effet ! Surtout qu'il nous permettrait d'éviter le pic de 12A au top, et qu'il diminuerait surement la capacité requise !

Quelle doit être la différence de tension entre entrée et sortie par contre ?

Sinon ouais, la capacité pourrait être une solution, mais quand même onéreuse !

Merci beaucoup !!

[QuentinC]

Après calculs, en prenant 12V au top pour le condensateur, et 4V à 30ms, et avec un convertisseur réglé à 4V en sortie, donc 4A, donc 16W, en prenant un rendement de 80% de conversion j'arrive à 10mF de capacité ! C'est déjà beaucoup plus réaliste !! Et ça se trouve sans problème ! Ex: http://fr.farnell.com/panasonic/ecec...nap/dp/2357368 (j'ai pris des marges de sécurité, en prenant 80% de conversion pour les 92% annoncés, et 15mF pour les 10 calculés)