Utilizzo dei dispositivi elettronici

L’evoluzione dell’elettronica e la miniaturizzazione sempre più spinta ha permesso di produrre una vasta scelta di dispositivi studiati apposta per il modellismo spaziale. I dispositivi elettronici sono per lo più utilizzati per comandare l’espulsione del sistema di recupero ma contemporaneamente, o in alternativa, possono registrare una serie di dati relativi al volo, utili per una analisi precisa di quanto è realmente accaduto o per scopi di ricerca.

In questa pagina non elenchiamo i prodotti presenti in commercio ne’ le marche che li producono percè l’evoluzione in questo campo è molto rapida e le informazioni possono diventare vecchie in breve tempo.

Descriviamo invece i tipi di dispositivi reperibili e il loro utilizzo, cercando di delinearne vantaggi e svantaggi.

Altimetri – Gli altimetrri sono i dispositivi più utilizzati. La ragione principale, ovvia, è che permettono di conoscere la reale quota raggiunta ma normalemnte sfruttano questo dato per comandare l’apertura del paracadute. Gli altimetri funzionao tutti sfruttando dei sensori barometricui a stato solido che leggono la pressione esterna e restituiscono un valore di tensione proporzionale.

Esitono diversi tipi di altimetri:

a sola lettura: sono dispositivi che leggono la massima quota raggiunta, la memorizzano e permettono di leggerla al termine del volo. Sono gli altimetri più semplici, non comnadano l’espulsione del sistema di recupero e quindi hanno meno componenti, sono di piccole dimensioni e sono i più economici. La lettura della quota di solito avviene tramite un cicalino piezoelettrico che emette uan serie di beep ad indicare il valore raggiunto. Questo valore è sempre in feet, dato che i prodotti sono di fabbricazione statunitense. L’indicazione del valore segue uno schema di questo tipo:

beep<pausa>beep,beep<pausa>beep,beep,beep<pausa>beep…. <pausa più lunga>

Questa sequenza va letta come 1231 feet, ovvero 1 beep, 2 beep, 3 beep, 1 beep. La sequenza viene ripetuta finchè non si spegne l’altimetro e tra una ripetizione e l’altra può esserci una pausa lunga oppure un beep di durata maggiore. Ogni altimento ha il suo sistema, per esempio alcuni indicano lo zero con dieci beeps, altri con un beep lungo, altri ancora non lo indicano affatto ma si limitano ad indicare le centinaia di piedi.

Normalmente i valori meorizzati si cancellano non appena si spegne l’altimetro ma alcuni modelli sono in grado di conservare i dati in una memoria non volatile e permettono di leggerlio in un secondo tempo tramite una interfaccia seriale da collegare ad un computer.

Altimetri con espulsione: sono il tipo più diffuso ed hanno prezzi medi. Questi dispositivi leggono la massima quota raggiunta, la memorizzano e forniscono una tensione ad una serie di contatti nel momento in cui raggiungono l’apogeo. Questa tensione si utilizza per comandare una piccola carica di espulsione accesa elettrricamente che espelle un paracadute. Benchè esitano altimetri che si litano a questo, sono molto più diffusi dispositivi che sono in grado di continuare a leggere la quota durante la discesa del modello e comandare un’altra carica qundo raggiungono una quota prefissata. Sono questi dispositivi che permettono di realizzare i sistemi di recpero a doppai espulsione, nei quali un piccolo paracadute (drogue) viene espulso all’apogeo ed uno più grande (main) viene espulso a bassa quota.

La lettura della quota viene fatta col sistema acustico descritto sopra, talvolta abbinato ad un led lampeggiante che ripete le stesse indicazione del beeper. Alcuni sistemi memorizzano i dati in una memori anon volatile per una lettura a posteriori tramite PC. Molto più rari i dispositivi che mostrano la quota in un display LCD.

Gli altimetri leggono sempre la quota rispetto al suolo quindi il valore che riportano è la effettiva quota raggiunta dal modello rispetto al suo punto di lancio. Al momento dell’accensione tutti gli altimetri eseguono un test di alcuni secondi per azzerarsi e prendere come riferimento la quota del luogo nel quale si trovano quindi non ha alcuna importanza se il lancio avviane al livello del mare o a 1000 metri.

La maggior parte degli altimetri entra in funzione, ovvero inizia a leggere la viariazione di quota, quando rileva una variazione di quota determinata in un breve periodo di tempo, segno che evidentemente il modello sul quale sono montati è decollato. In alte parole, se l’altimento legge una repentino aumento di quota di, poniamo, 100 metri nel tempo di pochi decimi di secondo, ritiene che questo sia dovuto al decollo e quindi inizia a campionare i valori di altitudine.

Alcuni modelli utilizzano un interruttore ad accelerazione (G-switch) ovvero un dispositivo che chiude un contatto quando l’accelerazione supera un determinato valore (di solito 2 g). Il software dell’altimetro si occupa di controllare se questa accelerazione permane per un tempo deterrminato. Per esempio, se l’accelerazione di 2 g rimane per un secondo si tratta evidentemente di un lancio e non di una vibrazione momentanea, quindi l’altimetro inizia a campionare la quota.

L’impostazione dei parametri di funzionamento degli altimetri avviene di solito tramite dip-switch, che permettono di impostare la quota ala quale viene espulso il secondo paracadute (il main), ed eventualemnte altri parametri. Di solito questa quota è selezionabile tra due/quattro valori prefissati che vanno generalemnte da un minimo di circa 100 metri ad un massimo di circa 300.

Mach delay – se un altimetro barometrico viene montato su un modello che supera la velocità del suono, lo shock generato dall’onda d’urto crea una falsa informazione al sensore dell’altimetro che può comndare l’apertura del paracadute proprio al momento di massima velocità, con lka conseguente distruzione del modello. Per evitare questo, gli altimetri sono dotati quasi sempre dell’impstazione del mach delay, ovvero di un tempo di ritardo durante il quale il dispositivo smette di campionare i dati atmosferici per riprendere una volta trascorso questo tempo. In questo modo il conteggio riprende solo dopo che l’onda d’urto è passata e la velocità è tornata a volari subsonici.

Alcuni dispositivi sofisticati permettono l’impostazione dei parametri tramite il collegamento ad un PC. Si tratta generlamente di dispositivi che abbinano altimetro ed accelerometro, descritti oltre.

Accensione sulla rampa

Un altimetro deve venir acceso solo quando il modello è montato sulla rampa e pronto al volo. Non dovrebbe mai essere acceso prima che il modello sia assemblato per intero. perchè durante l’inserimento delle parti si può causare una pressione all’interno dell’alloggiamento del’altimetro che può essere interpretata come una variazione di quota e può far accendere le cariche.

I dispositivi che montanola batteria direttamnete sul circuito hanno alcune tracce dello stampato che restano sotto tensione anche se l’interruttore è spento. In questo caso se si mandeggia l’altimentro con al batteria inserita un dito umido o una goccia di sudore può fare contatto tra due traccie e bypassare l’interruttore causando l’accensione di una carica. Lo stesso può accdere se il dito scarica dell’elettricità statica sul circuito.

Una buona norma è installare degli interruttori o altri tipi di contatti che cortocircuitino gli accenditori delle cariche. Questi contatti si toglieranno solo quando il modello è sulla rampa pronto al lancio, al momento di accendere l’altimetro.

Accelerometri

Gli accelerometri utilizzano sensori di accelerazione a stato solido che sono ormai molto comuni. L’utilizzo tipico di una accelrometro è la rilevazione dell’apogeo o di determinati momenti durante il volo, per esempio il decollo o il burnout (termine della combustione).

Un accelerometro è un dispositivo particolarmente adatto per rilevare il momento dell’apogeo con esattezza in quanto questo non è altro che il momento in cui l’accelerazione ha il suo valore minimo. Uno dei vantaggi rispetto ad un sensore barometrico (altimetro) è che la determinazione dell’apogeo da parte di un accelerometro non dipende da cause esterne ma solo dalla misura di una grandezza fisica. Un altro vantaggio è che l’accelerometro non richiede prese di pressione quindi può essere installato in qualunque parte del modello senza particolari accorgimenti oltre a quello di proteggerlo dai gas delle cariche di espulsione, e questo significa anche che è totalemnte immune dai fenomeni causati dall’onda d’urto supersonica.

Gli accelrometri sono anche il miglior metodo per rilevare momneti in cui lì’accelrazione subisce brusche variazioni. I casi tipici sono il decollo e lo spegnimento del motrore. Nel primo caso, si usa rilevare il momneto del decollo per accendere altri motori in parallelo, come in un cluster o nel caso di booster laterali. Nel secondo caso, la rilevazione dell’istante di spegnimento del motore per es. di un primo stadio in un modello bistadio permette di separare i due stadi o di accendere il motore del secondo.

I dispositivi basati esclusivamente su un sensore accelerometrico permettono di comandare l’espulsione di un paracadute all’apogeo e di solito anche di accendere altri motori in parallelo o quello del secondo stadio, ma non permettono di comandare l’espulsione di un secondo paracadute ad una quota più bassa. L’accelrometro infatti non è in grado di rilevare dati validi durante la discesa, perchè questa avviene in modo caotico. Anche la rilevazione della quota non è esatta se viene affidata solo ad un sensore accelerometrico in quanto questo la può solo calcolare sulla base dell’accelerazione senza tenere conto di alcun fattore esterno. Per questi motivi spesso gli accelerometri sono abbinati a sensori barometrici che si occupano di fornire i dati di quota esatti e di attivare l’espulsione del paracadute a bassa quota. In questi dispositivi la rilevazione dell’apogeo viene comunque affidata esclusivamente all’accelerometro, in modo da conservare la precisione e l’immunità agli effetti supersonici, mentre il sensore barometrico si occupa esclusivamente di rilevare e registrare la quota, e di comandare l’apertura del paracadute a bassa quota.

I dispositivi che utilizzano entrambi i sensori accelerometrico e barometrico sono sicuramente i più affidabili a disposizione, e generalmente memorizzano i dati del volo in una memoria non volatile per poter essere letti tramite un PC. Questi dispotivi sono i soli in grado di fornire tutti i dati del volo ovvero quota, velocità (ricavata da accelerazione e tempo) e accelerazione.

Timers

Sono i primi dispositivi elettronici mai utilizzati a bordo dei modelli spaziali, grazie alla loro semplicità. Un timer può essere costruito con pochissimi componenti molto economici praticamente da chiunque abbia una conoscenza di elettronica basilare. Nel tempo sono ovviamente nati prodotti commerciali più affidabili e complessi, normalemnte a tecnologia digitale ed in grado di comandare più canali.

Prima dell’introduzione degli altimetri, il timer veniva utilizzato per l’espulsione del sistema di recupero in alternativa (o insieme) all’espulsione comandata dal motore.Oggi i timer sono utilizzati per la separazione e l’accensione degli stadi superiori

Magnetic Detector

Camere

RC Switch

Acquisizione dati

Internal wiring

Electronic bays (alloggiamento elettronica)

I dispositivi elettronici per l’espulsione devono essere alloggiati in un loro compartimento, detto anche electronic bay (EB) o altimeter bay. La fantasia dei costruttori non ha limiti quindi le soluzioni per realizzarli sono le più svariate, ma qualunque soluzione si scelga devono rispondere a queste caratteristiche:

  • Tenere ferma l’elettronica al suo interno anche sotto forti accelerazioni.
  • Essere ermetico per isolare l’elettronica dai gas dell’espulsione.
  • Avere prese di pressione verso l’esterno del modello (solo nel caso si usino altimetri barometrici).
  • Montare le cariche di espulsione.
  • Permettere un facile accesso per la preparazione delle cariche e dell’elettronica.
  • Disporre di interruttori azionabili dall’esterno del modello.

Il più comune tipo di alloggiamento per elettronica è descritto nello schema:

(disegno)

Si tratta di un accoppiatore adatto per il diametro della fusoliera del modello, chiuso alle estremità da due dischi in compensato che lo mantengano stagno. I dischi sono tenuti tra loro da una barra filettata centrale o, più spesso, da due barre filettate e montano gli anelli per l’aggancio delle shock cord del paracadute drogue e del principale. Su questi dischi vengono anche montate le cariche di espulsione. Le barre filettate sono necessarie perchè saranno loro a sopportare la forza di trazione tra le due parti del modello garantendo la continuità della robustezza lungo tutta la struttura. Normalmente l’elettronica viene fissata tramite viti a delle basi in compensato di buono spessore (minimo 3 mm) che a loro volta sono inserite sulle barre filettate. Per fare questo si usano di solito dei tubetti in cartone, gli stessi utilizzati come guide di lancio, opure delle squadrette in metallo.

(foto)

Le prese per la pressione statica sono praticate lungo la circonferenza (vedi oltre).

L’intero alloggiamento viene fissato alla parte superiore del modello, ovvero il vano nel quale si alloggia il paracadute principale, tramite viti che passano attraverso la fusoliera.

Un altro sistema è quello introdotto dalla Public Missiles Ltd. e chiamato Close Proximity Recovery (CPR). Consiste in un supporto che regge l’elettronica e le cariche che viene inserito in un alloggiamento, il quale viene chiuso avvitando le due parti del modello. Il sistema è molto pratico e permette di spostare velocemente l’elettronica da un modello ad un altro dotato dello stesso sistema. Gli svantaggi principali è l’impossibilità di montare più di un dispositivo elettronico e l’obbligo di utilizzare solo alcuni dispositivi a causa del limite sulle dimensioni utilizzabili.

(disegno)

Interruttori

L’interruttore per accendere l’elettronica è un componente che non va sottovalutato. Se non garantisce un buon contatto o peggio se interrompe il contatto durante il volo anche la migliore elettronica e la batteria più efficiente non servono a nulla.

L’interruttore deve essere montato in modo da essere azionato dall’esterno perchè per ragioni di sicurezza l’elettronica va accesa solo quando il modello è sulla rampa e pronto al lancio.

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I tipi di interruttori adatti sono:

  • Deviatori a slitta
  • Commutatori rotativi
  • Interruttori a vite
  • Interruttori autocostruiti

Deviatori a slitta – Se si sceglie questo tipo di interruttore bisogna utilizzarne uno di buona qualità che abbia uno scatto netto e preciso, e che rimanga in posizione in modo sicuro. Per maggiore sicurezza è bene sceglierlo del tipo a due vie, in modo da avere una doppia serie di contatti.

(foto)

Un interruttore di questo tipo può venire montato in superficie facendo passare la levetta in una fessura praticata nel corpo del razzo.

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Bisogna montarlo in modo che la levetta sia in posizione ON verso il basso. In questo modo l’accelerazione alla partenza non potrà far slittare la levetta in posizione OFF. Onde evitare che una forte decelerazione possa portare la levetta in OFF si usa mettere un pezzo di nastro adesivo sull’interruttore in modo che non possa muoversi.

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Un interruttore a slitta può anche essere montato orizzontalmente per evitare proprio il movimento accidentale della levetta. Un’altra soluzione è montarlo all’interno dell’alloggiamento per l’elettronica e fissare un tirante alla levetta che sporga all’esterno. In questo caso l’interruttore deve essere ON quando il tirante è spinto verso l’interno del modello, e il tirante deve potersi bloccare.

Commutatore rotativo – è un tipo di interruttore abbastanza sicuro. Di solito si utilizza un commutatore per il cambio di tensione degli alimentatori, che ha un movimento molto rigido e difficilmente si aziona senza l’aiuto di un cacciavite. I contatti di questi interruttori sono sicuri ed è pressochè impossibile che si sposti durante il volo. L’unico svantaggio è che le posizioni ON ed OFF non sono chiaramente indicate sull’interruttore, che tipicamente presenta le scritte 110 e 220 (o simili).

Un altro tipo di commutatore a rotazione è quello usato come interruttore a chiave dei computer. Va controllato che non abbia contatti a lamella che possono aprirsi durante il volo, ma di solito questi interruttori sono adatti. La chiave non serve tanto per la sicurezza (nessuno vorrà accendere il modello a vostra insaputa) ma perchè senza di essa l’interruttore non può girare.

Interruttori a vite – Sono probabilmente i più sicuri in assoluto. Si basano sul concetto che se un dispositivo è semplice ben difficilmente potrà guastarsi. Questi interruttori non sono altro che semplici cilindretti in plastica con due contatti che sporgono appena dalla superficie. Una vite si avvita nel cilindretto e arrivata a fondo corsa la sua testa chiude il circuito tra i due contatti. La vite non si svita perchè entra con un notevole attrito nel cilindretto che è realizzato con una plastica che pone resistenza all’avanzamento della vite.

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Questi interruttori sono molto facili da installare, basta un foro nella fusoliera nel quale si inseriscono e si fissano con una goccia di colla cianoacrilica. Oppure possono essere montati su una basetta interna, ed azionati inserendo il cacciavite attraverso un foro. Lo svantaggio è la loro reperibilità relativamente difficile.

Interruttori autocostruiti – Considerando che l’interruttore non deve fare altro che chiudere un contatto in modo sicuro e senza possibilità di aprirsi per errore, l’autocostruzione di un interruttore può essere una operazione estrememente semplice. Il sistema in assoluto più facile da realizzare è attorcigliare due fili e bloccarli con del nastro. Non è il metodo più elegante nè il più tecnologico ma funziona in modo infallibile, soprattutto se non lasciate penzolare i fili all’esterno.

Salendo un gradino più in alto si possono realizzare molti sistemi diversi, limitati solo dalla fantasia e dal buon senso. Una bacchetta in ottone inserita in due tubetti dello stesso materiale, contatti in ottone che vengono tenuti vicini da una spina in legno, cavallotti, sono tutti sistemi validi se vengono realizzati tenendo conto che le accelerazioni possono aprire i contatti al momento meno opportuno. I contatti perciò devono essere messi in posizione ortogonale rispetto al moto del modello in modo che non ci sia alcun rischio di movimento.

Dispositivi da NON usare
Alcuni dispositivi sembrano adatti come interruttori, e risultano attraenti magari per la loro facile reperibilità. Non sempre però danno le garanzie di sicurezza necessarie. Tra questi dispositivi da non usare mai ci sono:

Prese jack – Hanno un contatto interno che si chiude se si estrae la spina. Sembrano perfetti ma non lo sono perchè il contatto può vibrare o aprirsi al decollo o durante il volo, e non c’è modo di bloccarlo in posizione chiusa.

Microswitch – Se non si montano sdraiati è sicuro che il contatto si apre. Sdraiati possono essere tenuti chiusi con una bacchetta o una spina in legno, ma bisogna accertarsi che il loro contatto interno non possa muoversi in alcun modo, e la bacchetta deve essere fissata con sicurezza. Se si utilizza il loro contatto normalmente chiuso non c’è nulla che possa impedire alla levetta di spostarsi. Essendo interruttori di tipo momentaneo, per definizione non stanno chiusi a meno che non li si mantenga in posizione. Per sicurezza meglio evitarli, dato che esistono alternative molto valide.

Interruttori a levetta – Sono quelli con la levetta che sporge, usati in molte apparecchiature elettroniche. La levetta ha una inerzia ed un braccio di leva eccessivi, l’accelerazione o la decelerazione possono spostarla e non ci sono metodi facili e sicuri per bloccarla in posizione. Si possono usare quelli con la levetta molto corta, che sporge di poco dal corpo del’interruttore purchè siano montati con la levetta ortogonale alla direzione di volo.

Batterie

Sono uno degli elementi più critici di una installazione elettronica. Come è facile immaginare, le batterie devono garantire l’alimentazione dei dispositivi ed essere in grado di accendere le cariche di espulsione.

Tipi di batterie – La tensione di alimentazione dei dispositivi usati in modellismo spaziale è sempre attorno ai 9 volt, con una certa tolleranza. Le batterie da utilizzare devono essere abbastanza leggere e fornire questa tensione ed una intensità (Ampere) sufficiente.

Mentre i circuiti elettronici hanno bassi assorbimenti che non pongono particolari problemi di alimentazione, gli accenditori delle cariche richiedono correnti molto maggiori, ed in particolare correnti di spunto veramente alte. Per questo motivo le batterie devono essere in grado di erogare una alta intensità di corrente in breve tempo, e devono essere al massimo della loro efficienza.

Le batterie che rispondono a tutti questi requisiti sono le batterie alcaline. Il formato utilizzato pressochè universalmente è quello tipo 9V. Questa batteria ha un piccolo ingombro, una grande capacità, una corrente di spunto elevata e ha un costo molto contenuto. Inoltre è di facilissima reperibilità.

Una batteria alcalina da 9 Volt ha una capacità che va dai 510 ai 655 mAh, ed è in grado di erogare una corrente di spunto che puo’ arrivare anche a 9 Ampere. Il tipo con le caratteristiche migliori è la Duracell Procell Professional, oppure la Duracell Ultra (M3). Altre marche non hanno le stesse caratteristiche ed alcuni tipi economici hanno capacità addirittura 10 volte inferiori.

Le batterie al Ni-Cd possono dare correnti molto elevate, ma hanno una bassa capacità, e non si può mai escludere che uno degli elementi che le compone possa cessare di funzionare o diminuire le proprie caratteristiche in modo improvviso. Inoltre richiedono una attenta cura per la ricarica e la conservazione.

Le batterie al Ni-MH hanno una bassa capacità (circa 170 mAh) e non sono in grado di erogare correnti elevate. Lo stesso vale per quelle al Litio.

Batterie composte da più elementi (per es. 6 elementi da 1,5 V tipo AA) sono sconsigliabili perchè il maggiore numero di contatti aumenta di molto le possibilità che uno di essi venga meno. Inoltre il peso e le dimensioni sono maggiori.

Montaggio delle batterie – A causa della loro massa relativamente densa le batterie devono essere fissate con sicurezza all’interno dell’alloggiamento dell’elettronica. Alcuni dispositivi elettronici prevedono già il portabatterie sulla loro basetta. In altri casi il portabatterie è esterno ed in altri casi ancora la disposizione all’interno dell’alloggiamento obbliga a montare la batteria esternamente anche se il dispositivo ha un portabatterie incorporato.

Qualunque sia il metodo scelto, il portabatterie deve essere robusto ed affidabile e garantire un contatto sicuro. Deve anche dare la possibilità di fissare la batteria in modo che non possa muoversi. Alcuni portabatterie sono metallici, molto efficaci e robusti, e permettono anche di fissare la batteria con sistemi a vite. Sono però difficili da reperire. I portabatterie in plastica con terminali a saldare si trovano più facilmente e sono sicuri a patto che si fissi la batteria con fascette in plastica. Il portabatterie va montato sempre in modo che i contatti siano verso il basso. In questo modo l’accelerazione del decollo non farà altro che spingere la batteria ancora di più contro i suoi contatti. Se venisse montata al contrario potrebbe esistere il rischio di distacco dai contatti.

Si può anche fare a meno dei portabatteria e fissare la batteria tramite le fascette direttamente alla base sulla quale è montata l’elettronica. In questo caso la batteria si collega con il tipico contatto volante, che è bene sia in plastica rigida per ragioni di robustezza. Le fascette che fissano la batteria saranno due, poste a croce in modo che la batteria non possa muoversi nè lateralmente nè longitudinalmente, e il contatto volante deve essere preso dentro le fascette in modo da restare al suo posto.

Prese statiche

Nel caso si scelga di comandare il sitema a doppia espulsione tramite un altimetro barometrico è necessario che questo dispositivo possa leggere la pressione atmosferica. L’alloggiamento dell’elettronica deve prevedere quindi alcune aperture verso l’esterno che in aeronautica sono chiamate prese statiche, perchè prelevano la pressione statica.
Le dimensioni, il numero e la posizione delle prese statiche sono molto importanti per una corretta lettura da parte dell’altimetro.

Dimensioni – Le prese statiche devono essere dei fori dai bordi netti, senza sbavature, e devono essere praticate su una superficie liscia e verticale che non sia soggetta a turbolenza.
Esiste una regola empirica per le dimensioni delle prese statiche, confermata da migliaia di lanci effettuati con successo. La regola stabilisce che serve un foro da 1 mm di diametro ogni 250 cm3 di volume del compartimento dell’elettronica, ovvero:

Dtot = V/250 (1)

Dtot = Diametro della presa [mm]
V= Volume della camera [cm3]

Il diametro non è rigoroso, la tolleranza è ampia (da -50% a +100%) ma è molto importante non fare le prese esageratamente grandi perchè la turbolenza che si crea può dare una lettura errata.

Numero – Le prese statiche devono sempre essere più di una in modo da compensare differenze dovute a depressioni o turbolenze, per esempio per il vento che colpisce un solo lato del modello. Anche due prese sono poco efficaci per ottenere una distribuzione equilibrata della pressione nella camera. Il numero di prese che si utilizzano comunemente è tre o quattro dello stesso diametro, distanzate in modo uniforme lungo la circonferenza (una ogni 120° oppure una ogni 90°).
Per calcolare il diametro di ogni presa statica bisogna prima calcolare il diametro di una sola ipotetica presa usando la formula descritta sopra.
Sapendo che l’area è funzione del quadrato del diametro, il diametro di ogni presa di un numero N di prese è pari a:

Dn=Dtot/radq(N)

Esempio: un modello del diametro (D) di 75mm (7,5 cm) ha un alloggiamento per l’elettronica lungo (L)15 cm al quale vogliamo praticare tre prese statiche.

Il volume della camera sarà:

D2/4*p*L ovvero 662,3 cm3

Calcoliamo il diametro come se volessimo usare una sola presa, applicando l’equazione (1):

Dtot=V/250=662,3/250=2,65mm

Il diametro di ognuna delle tre prese statiche sarà:

Dn=2,65/radq(3)=1,5mm

Posizione – Le prese statiche devono essere posizionate in un punto del modello dove non ci siano ostacoli al di sopra di esse che possano creare un moto turbolento dell’aria. Viti, oggetti ornamentali, dettagli vari, sono tutte cose che creano moti turbolenti e quindi non devono essere direttamente sopra le prese.

Le prese devono stare lontane anche dlla giunzione tra ogiva e corpo. Una buona distanza è pari a quattro volte il diametro del corpo, ed è tanto più importante quanto maggiore è la velocità del modello e maggiori sono le sue dimensioni. La ragione è che la pressione dinamica sull’ogiva assume valori molto alti e crea una perturbazione che scorre lungo il corpo del modello, dissipandosi solo dopo una distanza mediamente pari a quattro diametri.

Ridondanza

Quando la NASA o l’ESA lanciano costosi vettori nello spazio vogliono essere certi che non si guasti nulla. Per questo motivo aggiungono sistemi ridondanti, ovvero sistemi doppi o tripli per evitare che tutto il lancio fallisca per colpa solo di un dispositivo, e col gran numero di strumentazione a bordo è abbastanza facile che qualcosa si guasti. Coi nostri modelli le cose non vanno diversamente: maggiori sono le dimensioni ed il valore del modello, più è importante essere certi che il sistema di recupero funzioni.
Benchè i dispositivi elettronici siano affidabili e gli accenditori elettrici professionali altrettanto, non si può mai escludere del tutto un guasto e quindi una riserva di sicurezza diventa importante.

Un’altra importante considerazione da fare è che in Europa la densità di popolazione è maggiore che negli USA e i nostri lanci avvengono da terreni mediamente più piccoli. E’ quindi particolarmente importante per noi che il sistema di recupero funzioni con la massima sicurezza e permetta di recuperare un modello a breve distanza dal punto di lancio.

Il dispositivo di sicurezza può essere un secondo altimetro di tipo diverso dal primo (due circuiti diversi hanno punti deboli diversi), oppure un timer. Il timer presenta lo svantaggio di intervenire indipendentemente dai fattori esterni ma ha il vantaggio di costare meno.

Un altro tipo di ridondanza è utilizzare l’espulsione del motore. E’ un sistema normalmente molto affidabile, e se il motore è stato assemblato correttamente funziona sempre (se non è stato assemblato correttamente il volo termina ben prima che serva un sistema di recupero…). In questo caso bisogna scegliere un ritardo più lungo dell’ottimale in modo che se l’elettronica funziona la carica di espulsione del motore sfoghi in un compartimento già aperto. Se l’elettronica non funzionasse perlomeno il motore espellerà il paracadute. L’espulsione avverrà in ritardo rispetto all’ideale, ma permetterà almeno di salvare il modello dalla distruzione totale e se avete progettato bene il sistema di recupero in modo che resista ad aperture ad alta velocità probabilmente arriverà a terra del tutto integro.

Anche le cariche di espulsione possono essere ridondanti. Nel caso di più dispositivi elettronici è anzi necessario. Più che raddoppiare le cariche è meglio raddoppiare il numero degli accenditori per ogni carica. La ragione è semplice: se l’accenditore si accende, di sicuro anche la polvere si accenderà. Ma se si duplicassero le cariche si duplicherebbe anche la quantità di polvere e quindi la pressione e lo shock termico. Anche se è improbabile che le cariche si accendano esattamente nello stesso istante può sempre succedere che le due accensioni avvengano a brevissima distanza e quindi si provochi uno sforzo esagerato sulla parte espulsa (ogiva o sezione di carico) e un eccessivo shock termico sulle shock cord e sui paracadute. Se invece si usano due accenditori nella stessa carica, può anche succedere che si accendano contemporaneamente ma in questo caso non farebbero altro che accendere la quantità di polvere calcolata in fase di progetto, senza eccessivi sforzi su shock cord, ogiva, etc.

Nel caso di ridondanza dell’elettronica è necessario duplicare anche la fonte di energia. Se si affida alla stessa batteria l’alimentazione di più dispositivi è facile che non ce la faccia ad alimentare i vari accenditori, e se la batteria dovesse essere difettosa sarebbe inutile avere due elettroniche diverse. La regola è sempre quella di duplicare tutto, quindi se si installano due dispositivi elettronici si dovranno installare due interruttori separati, due batterie separate, etc. Solo le cariche, come abbiamo detto, possono essere in comune.

Consigli

Test statico

Testate i vostri dispositivi prima di usarli per un volo. Il modo più semplice è attaccare gli accenditori al dispositivo, chiudere la electronic bay, coprire tutti i fori tranne uno, aspirare l’aria e attendere che gli accenditori si accendano nella giusta sequenza, posizionati in modo tale da non far male a nessuno e da non incendiare nulla. Se volete risparmiare accenditori utilizzate delle lampadine flash.

Il test migliore richeiderebbe una camera a vuoto, con un barometro altimetro in modo da comaparare la quota alla quale l’altimetro accende le cariche a quella impostata. In altre parole, se l’altimetro deve far acce4ndere le cariche a 200 metri, queste vengono effettivamente accese a 200 metri? Di solito solo i produttore ha l’equipoaggiamento per fare questi test.

Accenditori non professionali – Le lampade flash e le lampadine natalizie modificate non sono la scelta migliore, come abbiamo detto. Ma se proprio volete usarle, fatelo in modelli che hanno già un altro sistema di espulsione sicuro, come la carica di espulsione del motore. Lo stesso vale nel caso vogliate tentare di costruirvi degli accenditori da voi.

Test accenditori – Anche gli accenditori professionali hanno delle tolleranze. Sono quasi sempre perfetti ma a volte possono avere delle imperfezioni. E se l’unico accenditore imperfetto di una partita di mille pezzi dovesse capitare proprio a voi?
Per evitare, munitevi di un tester digitale (ormai costano pochissimo) e misurate la resistenza di ogni accenditore che usate. Se è molto diversa da 2 ohm buttate l’accenditore senza drammi. Meglio buttare via un accenditore da 2 Euro che un modello ed una elettronica da 500 Euro.

Batterie – Come per gli accenditori, anche le batterie possono essere difettose. In più le batterie si scaricano se conservate male, o troppo a lungo. Non è detto che una batteria appena comprata sia nuova, magari il rivenditore l’ha acquistata mesi prima. Compratele nei grossi centri o nei supermercati, dove la rotazione è molto maggiore, e leggete la data di scadenza sulla confezione. Soprattutto, usate una batteria nuova ad ogni volo! Una batteria può durare al massimo due voli, ma esiste sempre il rischio che al secondo volo non dia la corrente necessaria (capitato a chi scrive).

Usare una batteria fresca

La maggior parte degli altimetri possono fare molti voli con la stessa batteria ma le batterie sono economiche e i vostri modelli sono costosi. Controllate la data di scadenza sulla vostra batteria. Il solo fatto che abbiate comprato un batteria di recente non significa che sia nuova

Test batterie – Le batterie vanno sempre testate anche se sono state appena acquistate. Mettete il tester in posizione di lettura della intensità (di solito 10 A) e toccate coi puntali i poli della batteria (attenti alla polarità). Il tester deve indicare una corrente minima di 4,5 A. Se indica meno cambiate batteria senza indugio. La sola misura della tensione, anche sotto carico, non da’ alcuna garanzia. Anche in questo caso vale molto più la pena di spendere pochi Euro in più, piuttosto che distruggere un costoso modello o fare danni a terra. Ricordatevi di tenere il tester collegato solo per pochi istanti, altrimenti la batteria si scarica in fretta.

Accenditori per cariche di espulsione

Alcuni dispositivi utilizzati per accendere le cariche di espulsione non sono progettati per funzionare nelle condizioni di volo di un razzo. Usate un accenditore a bassa corrente progettato per essere un accenditore per esplosivi come i Daveyfire, Oxral e simili. Anche se le lampade flash sono state usate per il modellismo spaziale per anni, come accenditori per cariche di espulsione non sono state progettate per volare in un razzo. La ragione per cui i Daveyfire o gli Ozral sono adatti è che il loro interno è saldato. Il filamento delle lampade flash non e’ saldato e la continuità può perdersi durante il volo.

Daveyfire è una società che produce accenditori per l’industria degli esplosivi o del’automobile (airbag), militari ed altro. I tipi di accenditori raccomandati sono i modelli N28B, N28BR ed N28F.

Gli accenditori Oxral sono stati sviluppati per l’industria dei fuochi artificiali. esiste un solo modello.

Se usate le lampade flash cercate di usarne due per ogni carica di espulsione in modo da minimizzare il rischio di una lampada difettosa

Electrical Connections Don’t twist wires together or tape them together. Solder them or use a terminal block. Cover connections with heat shrink tubing or RTV silicone that is safe for electronics to prevent shorts during flight.

An Adept ALTS25 has been mounted on perfboard and connected to a terminal block in this photo. The igniters and on/off switch will be attached to the terminal block. The perfboard and terminal block are available from Radio Shack.

Use screw-down terminal blocks for connecting igniter wires for a connection that won’t separate during flight. This photo shows a terminal block for ejection charge igniters attached to an electronic bay’s bulkhead. A wire through the bulkhead runs to the altimeter. The hole is sealed with epoxy to prevent gases from the ejection charge from leaking into the bay.

Use a Big Ribbon or Checklist

The rocket is on the pad. The LCO is counting down. Did you remember to turn the altimeter on? Attach a large ribbon to the rocket that you only remove after the electronics have been activated. This ribbon shown here is attached to a key. Or use a paper checklist, not a checklist in your memory, and check off each step as it is completed. For a large, costly system have another person double check the rocket.

The author doesn’t want to reveal the number of times that he started to walk away from the pad and then realized that the altimeter had not been activated. Each error was caught before the rocket was launched. He now attaches a large ribbon to the rocket that slaps him in the face before he can get away from the pad. Should that fail as a reminder, the ribbon is large enough to be seen by the LCO, who will hopefully not launch the rocket.

Avoid Black

Black may not be the best color for a rocket with an altimeter. Electronics fail at high temperatures. The temperature inside a rocket painted black that’s sitting in the sun on a hot day may get hot enough to cause a failure, such as causing the altimeter to think that the rocket has launched when it’s really sitting on the pad.

Ambient Temperature

Let your rocket reach the ambient temperature before flying it. If the temperature is 40 degrees and your car is 70 degrees let the rocket cool before flying, and vice versa. But remember that cold is bad for batteries. Be sure to use a fresh battery