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分享一款定时/延时电路,让你的时序炮告别编程和单片机定时器的限制
fighter2025/04/13电磁炮电子技术 IP:新疆
中文摘要
一款可直接搭建使用的定时、延时电路,可进一步降低时序炮的制作门槛。
关键词
555电路定时电路延时电路磁阻炮驱动时序电路

这是一款基于555芯片的单稳态电路,轻松实现毫秒、微秒级延时或定时,下图是其产生的11.68毫秒的脉冲。无标题.png

通过使用可调电阻,可以使输出脉冲在短至数十微秒至数毫秒之间连续调整,注意是连续调整,不是单片定时器那样的一段一段调整,视频中是脉冲在5毫秒连续调至约10微秒。

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2025-04-12 23-11-29.mp4 点击下载

电路原理如下图所示,是使用555芯片构成的脉冲单稳态电路,使用开关(或者电脉冲)启动。

image.png

这里需要注意R1和C2的值,它决定了脉冲的时间,脉冲宽度计算公式:1.1×R1×C2,大家通过仿真也可以进行验证。

有人会觉得单单一个脉冲产生电路在时序炮中难以应用,但是这个电路可以级联使用,也就是前一个定时电路可以驱动后一个定时电路,具体运用时可以参考使用下图结构。

图片2.png

从图中可以看出有3个定时电路,除了电炮第一级外,其他各级电路均是2只555电路构成。电路①负责为第一级提供一个驱动脉冲,用以开启IGBT、MOS或者SCR,电路②和③构成一个延时+驱动,为下一级提供驱动脉冲。具体工作过程:当按下按钮开关时,电路①和②同时被启动,输出信号由低电平变成高电平,第一级IGBT打开,经过特定设置的时间后,电路①输出由高变低,第1级IGBT关闭;同样经过特定设置的时间后,电路②输出由高变低,这个变化立即启动了电路③,使电路③输出由低变高,打开了第2级IGBT,在对应的时间后,电路③输出由高变低,第二级关闭。简单说就是按下开关后,第一级直接就打开,而第二级是经过延迟特定时间后才打开,这样就可以实现逐级按特定时序打开。(图中使用了两只不同大小的可调电阻串联,是为了使用小电阻微调脉冲时间,实际制作后发现完全没有必要,可自行取舍)

使用时需要特别注意耦合电容和上拉电阻不要进行特别大得调整,也就是0.01uF电容和1.2K电阻,否则容易导致电路不工作。

下图是自己制作的两级IGBT的时序磁阻炮,使用上图的电路进行驱动,可以稳定发射。

微信图片_20250413002811.jpg

虽然一级就需要使用两只555芯片,但是555芯片相当便宜,1~2毛钱1只,完全可用。

欢迎批评指正。








来自:物理高能技术 / 电磁炮电子信息 / 电子技术严肃内容:教程/课程
13
 
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新版本公告
~~空空如也
Erichan_BA4RZI
1个月7天前 IP:江苏
943274

两三级还有点用,再高的话,还是得上单片机,这个体积太大了,多级的话影响很大


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amo
1个月7天前 IP:广东
943283

玩这个你还纠结“几毛钱”“可用”……

RC电路的定时精度、温飘、可调节性、一致性……都是大问题。

有单片机的话,以上都不是问题,点点鼠标敲敲键盘就能批量修改各时序节点


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fighter作者
1个月6天前 IP:新疆
943288

关于体积、可调节性、一致性等问题,这里贴上最近最近自己设计的单级电炮板子。IMG_20250413_195645.jpgIMG_20250413_195724.jpgIMG_20250413_195703.jpg

这是一个集成了延时、定时脉冲、IGBT驱动和光耦隔离的pcb板子,同时也能作为线圈的隔离和管道的支架,设计上接上高压电、低压电、开关就可以直接使用,哪怕是一百级的炮,也只需要一百个这个板子,而不需要更多的其他东西,这体积我个人觉得是完全够了的。

这东西设计时就是可以连续调节的,上面的板子也留了可调电阻的位置,只是手头没有相应封装的零件而用了固定电阻,调节性自不必说了;至于一致性那就更没必要的,因为是可以连续调节的,不一致我也可以调;精度的话,对于这个可以连续调节的电路,多高精度就看你能调多细,哪怕零件有误差也可以调回去;温度漂移方面就看你用的电容和电阻,如果零件是千分之几的温漂,对应的定时在1毫秒才有不到10微秒漂移,普通应用足够。

我觉得这个电路结构最需要关注和设计的参数就是稳定性方面,因为会使用可调零件,在强电磁、强冲击环境下怎么尽可能维持参数不变,而不是打一发就得调一下,这才是比较重要和需要关注的。


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Erichan_BA4RZI
1个月6天前 IP:江苏
943289

“多高精度就看你能调多细,哪怕零件有误差也可以调回”

还得考虑误差的累加,按照你的比喻,100级的话我只要改100个变量,而你需要改100个板子,最关键问题是你这个要考虑到元器件的误差,每一个值都还得再单独校准,这样的话,工作量会非常大,这应该就是二楼所说一致性的问题

顺带一提,楼主应该是刚学画PCB吧?这个板子的话,IGBT之类的地方走线太细。这个电容也过大了,如果关断不及时,还会造成反拉,你的板子上还有锐角走线,通常来讲走线的时候不能用锐角,虽然说对你这个板子其实没影响



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fighter作者
1个月6天前 IP:新疆
943292

一百级的炮确实要改一百个变量,但是实际应用中我是用的可调电阻,也就是每个板子上零件都是一样的,不存在改每一个板子问题。

关于一致性问题,哪怕不同级所用零件存在20%的误差,我也可以使用可调电阻把这种不一致性调回来。举个例子:我设计使用0.1u电容,结果采购到手电容值0.08u,那么为了达到我想要的时间参数,可调电阻只是调的稍微大一点,从11.5K调到14.375K,一个20K或者50K的可调电阻完全满足需求。

另外关于pcb走线,设计时就是让高压电接口和线圈引线直接焊到igbt上的,就不存在走pcb上过大电流。另外仔细看有大电流的线是裸着的,如果我确实要用,会在上面加焊锡或者铜线来增强过流能力。


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666的小白
1个月6天前 IP:广东
943296

没必要,现在一片stm32芯片也不贵,这种简单的时序程序现在可以用deepseek写,修改也方便,敲键盘就完了,并且精度可以做到1us级


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Erichan_BA4RZI
1个月5天前 IP:江苏
943300
引用fighter发表于6楼的内容
一百级的炮确实要改一百个变量,但是实际应用中我是用的可调电阻,也就是每个板子上零件都是一样的,不存在

导线宽度这个确实是我没注意看,不过这个一致性问题仍然没有解决,按照你的举例,确实,电阻阻值可以覆盖误差范围也就是说,硬件并不需要任何改动,但问题在于说,你每一个都得去量,工程量仍然很大不过毕竟这个只需要在做的时候量一次就行,以后记住误差直接改就可以了


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WangGC
1个月5天前 修改于 1个月5天前 IP:天津
943302

Screenshot_20250415_021127_com.microsoft.emmx_edit_541685112499636.jpg

图中是某国产低成本MCU的时钟规格,通过clk_top_tmr*参数可以简单推算出该芯片的定时器分辨率可以轻松达到10ns级别(实测依然),在依赖晶体振荡器作为时钟源时其稳定性、可靠性远高于常见的RC振荡器,配置和调试上也更方便。这样一颗mcu市售价格在15rmb左右,GPIO数量支持超过50“级”的时序控制。也许无论从成本还是性能上,原帖的方案都不能称占据优势。

固守某种看似简便的设计思维和模式可能被归因为学习和认知上的怠惰,也许利用先进的生产力和工具是一种更明智的手段。


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虎哥
1个月5天前 IP:四川
943303

本文被列入精选,不是因为技术上的先进性,而是因为提供了一个“有趣的实践案例”,演绎了电炮发展史上的空缺,即,假如555诞生的1970年代发明时序控制磁阻炮的话,一种顺理成章的控制方案。以2020年代的视角看,这显然是一种开倒车的做法。

总的来说,本文提供了一种多样性的实践,增加了知识的总量,且阐述较为详尽,无伦理方面的明显瑕疵,因此予以精选。



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fighter作者
1个月5天前 IP:新疆
943306

很有道理。


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2SC1970
28天20时前 修改于 28天20时前 IP:中国
943458

楼主,我这里有最新发布的WinXP安装盘,来体验一下吗,50块钱电邮汇款,直接寄到家(手动滑稽)

我点开的时候真以为是2005年,还以为是某个上古帖子给顶上来了。

批判的观点上面说的都差不多了。建议楼主抽出2周左右学一下STM32(如果完全没有C语言基础,建议再抽出5天左右学一下C语言,了解概念和基础用法即可),重点学定时器和中断相关的内容。

现在HAL库简直堪称傻瓜式编程,2周上手绰绰有余。学个皮毛之后再回来看这贴,估计会有种恍如隔世的感觉。

为了防止踩坑走弯路,贴几个小tips:

1.直接用CubeIDE和CubeMX开发,不要学某些教程里用keil,那是过时的做法。

2.开发板不建议买STM32F103,有些外设(例如I2C)有bug。建议买STM32F407的。

3.不要学标准库,要学HAL库。

提出这种设计并不是一件应当被嘲笑的事情。虽然缺乏了查找资料的环节导致成果过于落后,但在思考能力普遍大幅退化的今天,拥有思考的能力和意愿本身就是非常可贵的。我初中的时候也干过CD4017跑马灯+纸表盘写数字做秒表的事情,其动机也是“数码管一块多一个,LED才两分钱”,半成品至今还留着。望楼主加油。


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m24h
28天19时前 修改于 28天17时前 IP:上海
943459

我看了一下楼主的电路 其上电过程是不可靠的 用于武器或者一次性爆发机构是危险的

我们知道 这样的555单稳电路 trigger端是低电平触发的 而对地的电容 很可能导致上电即触发一次(也可能更奇怪和复杂 上电速度不同或者IC厂家批次不同 都可能导致不同结果)

同样 到第3个555的耦合电容C12 也会导致第2级上电就先触发一次

如果因为上电高压模块需要充电时间 或者高压模块上电时间慢于控制电路上电时间 可能会忽略上电触发的问题

但是如果高压先加载 或者有残余高压 这就可能在控制模块上电时 导致意外伤害 这也是我不得不提醒的原因 希望仿制谨慎 这个电路不安全!!!

在武器系统中 虽然可以考虑使用555的RST端脚 给它设计可靠的上电时序 但是如果设计不周 可能仍导致误触发 而且 电路复杂性大大增加了

。。。。。。

此外 另一个问题就是多级的精度问题

大家是否注意到 这不是一个真正的级“联”电路 第2级的信号并非来自第一级的输出 而是原始信号 第3级第4级想来也如此

假设每级都工作10微秒吧 所以要求精度1微秒 然后每级间延时20微秒

第2级可能是延时20微秒精度1微秒

但第10级可能就是延时200微秒精度还是1微秒了

对于MCU 精度要求没有变化 都是定时器或者时钟的一个或数个拍 但是对于RC延时 就会对RC器件的阻容值精度越来越苛刻 因为模拟器件的精度是按百分比来算的 第10级就已经不是能容易买到的精度了

就算是用电位器调好了 出门吹了一下风 温度变了点 温飘一下 就坏掉了 甚至武器的话 可能会炸膛(我也不知道电磁炮时序错乱会有什么具体后果)(不得不说 RC延时电路也没有简单就能抵消温飘的手段)

何况 弹丸速度会越来越快吧 越到后级 恐怕精度本身就得提高 第一级可能接受1微秒误差 第10级恐怕至少得0.01微秒了

除非改良成真正的级联 否则 多做几级 就会遇到器材精度无法实现的困境


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