Sikkerhedsbøjekontaktkreds til menneskedrevet ubåd

Sikkerhedsbøjekontaktkreds til menneskedrevet ubåd

Posten forklarer et kredsløb med sikkerhedsmekanismer, som kan bruges i ubåde, der drives af mennesker, til beskyttelse af dykkeren i nødsituationer. Ideen blev anmodet af Mr. Marielle.



Tekniske specifikationer

Til et (frivilligt) projekt fra TU Delft i Holland bygger vi en menneskedrevet ubåd. I denne ubåd har vi brug for en sikkerhedsbøje, der skal være af en 'dødmandsafbryder' -type. I øjeblikket designer vi et elektrisk system til dette. Jeg læste mange artikler på din blog og tænkte, at du måske kunne hjælpe os med dette system.

Systemet bruger en magnet til at holde bøjen i underdelen. Bøjen skal frigøres, hvis føreren slipper en knap (f.eks. Slip når den er slukket). Da vi ønsker at forhindre, at bouy går ved et uheld (ingen nødsituation, fingeren bare gled af knappen under løbet i et sekund), vil vi også gerne bygge en forsinkelse på to sekunder (intet behov for at det skal være nøjagtigt 2 sekunder , men en lille forsinkelse er nødvendig).





Et af vores teammedlemmer har designet et system til det, som du kan finde i vedhæftet fil. Jeg er ansvarlig for det endelige design, hvilket betyder, at det også er min opgave at kontrollere dette system. Som maskinteknikstuderende er dette dog ikke rigtig min styrke.

Du ville hjælpe os meget, hvis du kunne se på systemet. Jeg håber helt sikkert, at jeg fik alle de engelske termer korrekt på tegningen, men hvis noget ikke er klart, så spørg.



Mange tak på forhånd for din tid og viden,
Venlig hilsen,

Marielle van den Hoed
Overingeniør for WASUB
Menneskedrevet ubåd

Løsning af anmodningen

Dear Marielle,

Fra den givne info forstår jeg, at dit krav er et simpelt forsinket ON-timer-kredsløb.

Vedhæftningen viser et kredsløb ved hjælp af en mikrocontroller, der ser ud til at være unødvendigt kompliceret, og jeg kunne ikke forstå inkluderingen af ​​så mange regulatorer, en ensretter, da kredsløbet bruger et 9V batteri, alt dette er absolut ikke nødvendigt.

Der er dog et par detaljer, som jeg gerne vil vide: 1) Hvad er elektromagnetspolens omtrentlige modstand?

2) Vil du have en relæbetjent switch, en mosfet-betjent eller en power transistor-betjent switch?

3) Når bøjen er frigivet, forventes kredsløbet at låse fast i den position, eller vil du have, at kontakten skifter elektromagneten til strøm igen, men det fungerer naturligvis ikke, gætter jeg, for når bøjen er frigivet, er den eneste måde at bringe det tilbage er ved en manuel indsats.
Hilsen.

Feedback:

Kære Swagatam,

Vores system kan faktisk være unødvendigt komplekst. Vi har forsøgt at komme med et enklere system, men vi kæmper stadig med det.

Udtrykket ensretter var en fejltagelse fra mig. Jeg prøvede at oversætte en hollandsk betegnelse på engelsk, og min computer fortalte mig, at det enten var regulator eller ensretter.

Jeg kontrollerede begge oversættelser i dag og konkluderede, at det rigtige udtryk er regulator.

Du har måske ret i, at regulatorerne er unødvendige. Årsagen til, at vi brugte dem, var på grund af de forskellige komponenter.

Mikrocontrolleren bruger 5V og spolen 12V.

Vi ønskede at bruge to 9V batterier, fordi de er lettere at gøre vandtætte end en 12V kombination. Dette skulle derefter reduceres til 12V for spolen (dermed regulator

1) og til 5V for mikrokontrolleren (deraf regulator 2).

Vi var ikke sikre på, at alle komponenterne i systemet ville arbejde på 9V uden at brænde / fejle / osv.

Analyse af designet

Nedenfor har jeg besvaret dine spørgsmål:

1) Elektromagnetspolens modstand er 37,9 Ohm. Dette beregnes ved hjælp af specifikationerne på det websted, vi bestiller det fra (nominel effekt er 3,8W og nominel spænding er 12V) og den nemme formel: P er U i kvadrat opdelt ved R.

2) Ved switch tror jeg, du mener cirklen i min tegning, der sagde 'transistor' ved siden af ​​den?

I så fald er det en NPN-transistor. Hvis du mente kontakten, holder føreren (knap):

Denne webside er på hollandsk, men databladene er på engelsk, og de er ret nemme at finde. Det kunne dog ikke finde ud af, hvad du havde brug for at vide om det, men hvis denne switch er den, du mente.

3) Det betyder ikke rigtig noget, hvad der sker, efter at bøjen er frigivet.

Dette skyldes, som du sagde, det kræver manuel indsats for at bringe det tilbage. Vi foretrækker dog, at det forbliver slukket (lås i denne position).

Dette ville spare strøm (og det er svært at skifte batterier på grund af det vandtætte tilfælde), og når det skifter hurtigt igen, risikerer vi, at bøjen ikke forlader underdelen (frigør for kort, fastgøres igen). Det kan være en lille risiko, og det kan forhindres, men vi er nødt til at overbevise dommerne i vores løb om, at det er et helt sikkert system, så ingen risiko er altid bedre end en lille risiko.

Jeg håber, at dette besvarer dine spørgsmål. Vi arbejder stadig meget hårdt på dette, og vi sætter stor pris på din hjælp!

Vi ser frem til dine ideer,
Tak igen!

Marielle van den Hoed
Overingeniør for WASUB
Menneskedrevet ubåd

Design af kredsløbet

Brug af en Push-To-OFF-switch

Det foreslåede dykkers sikkerhedsbøjekontaktkredsløb vist nedenfor er dybest set et forsinket ON-timer-kredsløb.

Som det kan ses i den givne figur, er et par 9V batterier forbundet i serie for at erhverve 18V, som passende trækkes ned til 12V gennem en 7812 IC til fødning af det tilstødende forsinkelse ON timer-trin.

Den angivne trykknap-til-FRA-knap, som dykkeren skal holde, så længe personen ønsker at blive nedsænket. Denne switch skal være en PUSH-TO-OFF-type switch.

Dykkeren forventes at blive båret vand, når denne kontakt holdes nede.

I tilfælde (overhovedet) hvis ovenstående kontakt frigives, får 12v passere til basen af ​​T1 gennem R2. Imidlertid hæmmes T1 fra den krævede 0,6 V i en beregnet tidsperiode (2 sekunder), indtil C2 oplades op til denne grænse.

Så snart T1 leder, følger T2 også og tænder for elektromagneten, der frigiver bøjen opad.

R5 / D4 skal du sørge for, at kredsløbet bliver låst i denne position, hvilket giver en permanent aktivering af elektromagneten, indtil kredsløbet trækkes ud af vandet.

T3 / R6 danner en vandaktiveret switch, der sikrer, at kredsløbet kun udløses, når det nedsænkes i vand, og punkterne A og B er broet med vandindhold.

Kun punkterne A og B skal udsættes for vand, resten af ​​kredsløbet skal forsegles tæt inde i et vandtæt rum

Kredsløbsdiagram

Liste over dele

R1 = 1M
R2 = 100K
R3, R4 = 10K
R5 = 100k
R6 = 100 ohm
C2 = skal vælges for at opnå den krævede forsinkelse på 2 sekunder
D1 ---- D4 = 1N4007
T1 = BC547
T2 = BC557
T3 = TIP127

Brug af en Push-to-ON-switch

Det næste menneskelige drevne ubåds sikkerhedskontaktkredsløb bruger en push-to-ON-switch til en identisk operation som ovenfor.

Så snart dykkeren trykker på trykknappen og dykker ned i vandet, bliver punkterne A og B broet med vand, der får strømmen til at strømme i kredsløbet.

Omskifteren, der holdes nede, får T2 til at tænde og derved holde pin 14 på IC 4017 til jorden.

En lys kortvarig flash over LED'en sikrer, at kredsløbet nulstilles og er i en alarmstandby-position.

I tilfælde af at dykkeren under vand frigiver trykknappen, vil dette få T2 til at slukke, men først efter at C1 er afladet under 0,6V-niveauet.

På dette tidspunkt ville T2 blive slukket, hvilket ville give et positivt potentiale for pin14 på IC 4017, hvilket får logikken højt ved pin3 til at hoppe til den næste output pinout-rækkefølge, som teknisk set er pin nr. 2, men af ​​ekstreme sikkerhedsmæssige årsager har alle de resterende output blevet afsluttet til basen af ​​T1 via individuelle dioder.

Ovenstående handling vil øjeblikkeligt udløse T3 og elektromagneten til de tilsigtede implementeringer.

Kredsløbsdiagram

Liste over dele

R1 = 100 ohm
R2, R6 = 100K
R4, R3, R5, R7 = 10K
R8 = 1M
C1 = beregnes for at opnå den krævede forsinkelse på 2 sekunder
C2 = 0,22 uF
C3 = 0,5 uF / 25V
D1 --- D10 = 1N4007
T1 = TIP127
T2, T3 = BC547
IC1 = IC 4017
IC2 = 7812
Switch = push-to-ON-type
EM = elektromagnet

Feedback fra Mr. Marielle

Marielle van den Hoed kl.18: 24 (16 timer siden) til mig

Hej Swagatam,

Vi har lige læst din blog, og det ser godt ud!
Mange tak for din hjælp!

Hilsen,
Marielle




Forrige: Vaskemaskine Motor Agitator Timer Circuit Næste: Simplest Full Bridge Inverter Circuit