Circuit de commutació de boia de seguretat per a submarins alimentats per humans

Proveu El Nostre Instrument Per Eliminar Problemes





El missatge explica un circuit de mecanisme de seguretat que es pot utilitzar en submarins alimentats per humans per protegir el bussejador en situacions d’emergència. La idea va ser sol·licitada pel senyor Marielle.

Especificacions tècniques

Per a un projecte (voluntari) del TU Delft als Països Baixos, estem construint un submarí de motorització humana. En aquest submarí necessitem una boia de seguretat, que ha de ser del tipus 'interruptor de mort'. Actualment estem dissenyant un sistema elèctric per a això. He llegit molts articles al vostre bloc i he pensat que podríeu ajudar-nos amb aquest sistema.



El sistema utilitza un imant per subjectar la boia al sub. La boia s'hauria de deixar anar si el conductor deixava anar un botó (per exemple, deixeu-lo anar quan està apagat). Com que volem evitar que es produeixi un accident per accident (no hi ha cap emergència, el dit només ha lliscat el botó durant la carrera durant un segon), també ens agradaria generar un retard de dos segons (no cal que siguin exactament 2 segons , però cal un petit retard).

Un dels nostres membres de l’equip ha dissenyat un sistema per a això, que podeu trobar al fitxer adjunt. Sóc responsable del disseny final, cosa que significa que també és tasca meva comprovar aquest sistema. Com a estudiant d’enginyeria mecànica, això no és realment la meva força.



Ens ajudaria molt si poguéssiu fer una ullada al sistema. Sens dubte, espero que tinc tots els termes anglesos correctament al dibuix, però si alguna cosa no està clara, pregunteu-ho.

Moltes gràcies per endavant pel vostre temps i coneixements,
Atentament,

Marielle van den Hoed
Enginyer en cap de WASUB
Submarí alimentat per humans

Resolució de la sol·licitud

Benvolguda Marielle,

Segons la informació donada, entenc que el vostre requisit és un circuit de temporitzador d’endarreriment senzill.

El fitxer adjunt mostra un circuit que utilitza un microcontrolador que sembla innecessàriament complex, tampoc no podia entendre la inclusió de tants reguladors, un rectificador, ja que el circuit utilitza una bateria de 9V, no són absolutament necessaris.

Tanmateix, hi ha alguns detalls que voldria saber: 1) Quina és la resistència aproximada de la bobina de l’electroimant?

2) Voleu un commutador de relé, un mosfet o un transistor de potència?

3) Un cop alliberada la boia, s’espera que el circuit es bloquegi en aquesta posició o voleu que l’interruptor torni a activar l’electroimant, però és evident que això no funcionarà, suposo, perquè un cop alliberada la boia l’única manera de recuperar-lo és mitjançant un esforç manual.
Salutacions.

Comentaris:

Benvolgut Swagatam,

El nostre sistema pot ser innecessàriament complex. Hem intentat arribar a un sistema més senzill, però encara hi estem lluitant.

El terme rectificador va ser un error que vaig cometre. Vaig provar de traduir un terme holandès a l'anglès i el meu ordinador em va dir que era un regulador o un rectificador.

Avui he consultat les dues traduccions i he conclòs que el terme adequat és regulador.

És possible que tingueu raó en què els reguladors no són necessaris. El motiu pel qual els hem utilitzat ha estat pels diferents components.

El microcontrolador utilitza 5V i la bobina de 12V.

Volíem utilitzar dues bateries de 9V perquè són més fàcils de fer estanca que una combinació de 12V. Això s'havia de reduir a 12V per a la bobina (per tant, el regulador

1), i a 5V per al microcontrolador (per tant, el regulador 2).

No estàvem segurs que tots els components del sistema funcionessin a 9V sense gravar / fallar / etc.

Analitzant el disseny

A continuació he respost a les vostres preguntes:

1) La resistència de la bobina de l’electroimant és de 37,9 Ohm. Això es calcula a partir de les especificacions del lloc web on l’ordenem (la potència nominal és de 3,8W i la tensió nominal és de 12V) i la fórmula fàcil: P és U al quadrat dividit bij R.

2) Per interruptor, crec que vol dir el cercle del meu dibuix, que deia 'transistor' al costat?

Si és així, és un transistor NPN. Si volíeu dir l'interruptor que manté el controlador (botó):

Aquest lloc web està en neerlandès, però els fulls de dades estan en anglès i són fàcils de trobar. Tanmateix, no podia esbrinar què cal saber sobre això, tot i que si aquest canvi era el que volíeu dir.

3) Realment no importa què passi després que la boia sigui alliberada.

Això es deu al fet que, com heu dit, es necessita un esforç manual per recuperar-lo. No obstant això, preferim que continuï fora (bloqueig en aquesta posició).

Això estalviaria energia (i el canvi de les bateries és difícil a causa de la caixa estanca) i, quan es torna a activar ràpidament, correm el risc que la boia no surti del sub (alliberament a curt, es torna a connectar). Pot ser que sigui un risc petit i que es pugui evitar, però hem de convèncer els jutges de la nostra carrera que és un sistema perfectament segur, de manera que no hi ha cap risc millor que un risc petit.

Espero que això respongui a les vostres preguntes. Seguim treballant molt dur en això i agraïm molt la vostra ajuda.

Esperem les vostres idees,
Gràcies de nou!

Marielle van den Hoed
Enginyer en cap de WASUB
Submarí alimentat per humans

Disseny del circuit

Utilització d’un commutador d’empenta-apagada

El circuit de commutació de boia de seguretat de bussejadors proposat que es mostra a continuació és bàsicament un circuit de temporitzador de retard.

Com es pot veure a la figura donada, un parell de bateries de 9V s’uneixen en sèrie per adquirir 18V que es redueixen adequadament a 12V mitjançant un IC 7812 per alimentar l’etapa del temporitzador de retard adjunt.

El polsador indicat que ha de mantenir el bussejador sempre que la persona vulgui romandre submergida. Aquest commutador ha de ser un tipus d’interruptor PUSH-TO-OFF.

S'espera que el bussejador rebi l'aigua amb aquest interruptor premut.

En cas que (en qualsevol cas) si es deixa anar l'interruptor anterior, es permeti que els 12v passin a la base de T1 a R2. Tanmateix, T1 s’inhibeix del 0,6 V requerit durant un període de temps calculat (2 segons) fins que C2 es carrega fins a aquest límit.

Tan bon punt es condueix T1, T2 també segueix i engega l'electroimant deixant anar la boia cap amunt.

R5 / D4 assegureu-vos que el circuit queda bloquejat en aquesta posició, cosa que provoca una activació permanent de l’electroimant fins que el circuit es treu de l’aigua.

T3 / R6 forma un commutador activat per aigua, que garanteix que el circuit s’activi només quan estigui immers dins de l’aigua i que els punts A i B estiguin connectats amb contingut d’aigua.

Només els punts A i B han d’estar exposats a l’aigua, la resta del circuit s’ha de tancar hermèticament dins d’un recinte adequat a prova d’aigua

Esquema de connexions

Llista de peces

R1 = 1 M
R2 = 100K
R3, R4 = 10K
R5 = 100k
R6 = 100 ohm
C2 = a seleccionar per obtenir el retard de 2 segons requerit
D1 ---- D4 = 1N4007
T1 = BC547
T2 = BC557
T3 = TIP127

Utilització d’un commutador Push-to-ON

El següent circuit d’interruptors de seguretat de submarins alimentats per humans utilitza un interruptor d’encès per a una operació idèntica a l’anterior.

Tan bon punt el bussejador prem el botó i es capbussa a l’aigua, els punts A i B es ponten amb l’aigua fent que el subministrament flueixi al circuit.

Si es manté premut el commutador, el T2 s’encén i manté el pin14 de l’IC 4017 a terra.

Un flash instantani brillant sobre el LED garanteix que el circuit es restableixi i estigui en posició d'alerta en espera.

Ara, en cas que el bussejador sota l'aigua deixi anar el polsador, això provocaria que T2 s'apagés però només després que C1 s'hagi descarregat per sota del nivell de 0,6 V.

En aquest moment, T2 desactivat donaria un potencial positiu al pin14 de l'IC 4017, fent que la lògica alta al pin3 saltés al següent ordre de pinout de sortida que és tècnicament el pin # 2, però per raons de seguretat extremes totes les sortides restants tenen s'ha acabat a la base de T1 mitjançant díodes individuals.

L'acció anterior activaria instantàniament T3 i l'electroimant per a les implementacions previstes.

Esquema de connexions

Llista de peces

R1 = 100 ohms
R2, R6 = 100K
R4, R3, R5, R7 = 10K
R8 = 1 M
C1 = es calcula per obtenir el retard de 2 segons requerit
C2 = 0,22uF
C3 = 0,5uF / 25V
D1 --- D10 = 1N4007
T1 = TIP127
T2, T3 = BC547
IC1 = IC 4017
IC2 = 7812
Switch = tipus push-to-ON
EM = electroimant

Opinions del senyor Marielle

Marielle van den Hoed 18:24 (fa 16 hores) a mi

Hola Swagatam,

Acabem de llegir el vostre bloc i queda molt bé!
Moltes gràcies per la seva ajuda!

Salutacions,
Marielle




Anterior: Circuit de temporitzador d’agitador de motor de rentadora Següent: Circuit d’inversors de pont complet més senzill