Veiligheidsboei-schakelcircuit voor door mensen aangedreven onderzeeër

Probeer Ons Instrument Voor Het Oplossen Van Problemen





De post legt een circuit van een veiligheidsmechanisme uit dat kan worden gebruikt in door mensen aangedreven onderzeeërs om de duiker te beschermen tijdens noodsituaties. Het idee werd aangevraagd door de heer Marielle.

Technische specificaties

Voor een (vrijwillig) project van de TU Delft in Nederland bouwen we een door mensen aangedreven onderzeeër. In deze onderzeeër hebben we een veiligheidsboei nodig, die van het type 'dodemansknop' moet zijn. Momenteel ontwerpen we hiervoor een elektrisch systeem. Ik las veel artikelen op je blog en dacht dat je ons misschien met dit systeem zou kunnen helpen.



Het systeem maakt gebruik van een magneet om de boei in de onderzeeër te houden. De boei moet worden losgelaten als de bestuurder een knop loslaat (bijvoorbeeld loslaten wanneer hij uit staat). Omdat we willen voorkomen dat de bouy per ongeluk loskomt (geen noodgeval, vinger is even van de knop geglipt tijdens de race), willen we ook een vertraging van twee seconden inbouwen (het hoeft niet precies 2 seconden te duren). , maar een kleine vertraging is nodig).

Een van onze teamleden heeft er een systeem voor ontworpen, dat u kunt vinden in de bijlage. Ik ben verantwoordelijk voor het uiteindelijke ontwerp, dus het is ook mijn taak om dit systeem te controleren. Als student werktuigbouwkunde is dit echter niet echt mijn kracht.



Je zou ons veel helpen als je het systeem zou kunnen bekijken. Ik hoop zeker dat ik alle Engelse termen correct heb op de tekening, maar als iets niet duidelijk is, vraag het dan.

Bij voorbaat hartelijk dank voor uw tijd en kennis,
Hoogachtend,

Marielle van den Hoed
Hoofdingenieur van WASUB
Door mensen aangedreven onderzeeër

Het verzoek oplossen

Beste Marielle,

Uit de gegeven informatie begrijp ik dat uw vereiste een eenvoudig vertraging AAN-timercircuit is.

De bijlage toont een circuit met een microcontroller die onnodig complex lijkt te zijn, ook kon ik de opname van zoveel regelaars, een gelijkrichter, niet begrijpen, aangezien het circuit een 9V-batterij gebruikt, deze zijn allemaal absoluut niet nodig.

Er zijn echter een paar details die ik zou willen weten: 1) Wat is de geschatte weerstand van de elektromagneetspoel?

2) Wilt u een relais bediende schakelaar, een mosfet bediende of een vermogenstransistor bediende schakelaar?

3) Zodra de boei is losgelaten, wordt verwacht dat het circuit in die positie vastklikt of wilt u dat de schakelaar de elektromagneet weer aanzet, maar dat zal natuurlijk niet werken denk ik, want zodra de boei wordt losgelaten, is de enige manier om breng het terug door een handmatige inspanning.
Vriendelijke groeten.

Feedback:

Beste Swagatam,

Ons systeem kan inderdaad onnodig complex zijn. We hebben geprobeerd een eenvoudiger systeem te bedenken, maar we worstelen er nog steeds mee.

De term gelijkrichter was een door mij gemaakte fout. Ik probeerde een Nederlandse term in het Engels te vertalen, en mijn computer vertelde me dat het een regulator of een gelijkrichter was.

Ik heb beide vertalingen vandaag gecontroleerd en kwam tot de conclusie dat de juiste term regelgever is.

Je hebt misschien gelijk dat de toezichthouders niet nodig zijn. De reden dat we ze gebruikten, was vanwege de verschillende componenten.

De microcontroller gebruikt 5V en de spoel 12V.

We wilden twee 9V-batterijen gebruiken omdat ze gemakkelijker waterdicht te maken zijn dan een 12V-combinatie. Dit moest vervolgens worden teruggebracht tot 12V voor de spoel (vandaar de regelaar

1), en tot 5V voor de microcontroller (vandaar regulator 2).

We wisten niet zeker of alle componenten in het systeem zouden werken op 9V zonder te branden / falen / enz.

Analyse van het ontwerp

Hieronder heb ik je vragen beantwoord:

1) De weerstand van de elektromagneetspoel is 37,9 Ohm. Dit wordt berekend met behulp van de specificaties op de website waar we het bestellen (nominaal vermogen is 3,8W en nominale spanning is 12V) en de eenvoudige formule: P is U in het kwadraat gedeeld door R.

2) Met schakelaar denk ik dat je de cirkel in mijn tekening bedoelt, waar naast 'transistor' stond?

Dan is het een NPN-transistor. Als je de schakelaar bedoelde die de bestuurder vasthoudt (knop):

Deze website is in het Nederlands, maar de datasheets zijn in het Engels en ze zijn vrij gemakkelijk te vinden. Het kon echter niet achterhalen wat u erover moest weten als deze schakelaar degene is die u bedoelde.

3) Het maakt eigenlijk niet uit wat er gebeurt nadat de boei is losgelaten.

Dit komt omdat het, zoals je zei, handmatige inspanning kost om het terug te brengen. We geven er echter de voorkeur aan dat het uit blijft (vergrendelen in die positie).

Dit zou stroom besparen (en het vervangen van de batterijen is moeilijk vanwege de waterdichte behuizing) en als hij te snel weer aangaat, lopen we het risico dat de boei de onderzeeër niet verlaat (loslaten te kort, weer vast komt te zitten). Het is misschien een klein risico, en het is misschien te voorkomen, maar we moeten de juryleden in onze race ervan overtuigen dat het een volkomen veilig systeem is, dus geen enkel risico is altijd beter dan een klein risico.

Ik hoop dat dit je vragen beantwoordt. We werken hier nog steeds keihard aan, en we stellen je hulp zeer op prijs!

We verheugen ons op uw ideeën,
Nogmaals bedankt!

Marielle van den Hoed
Hoofdingenieur van WASUB
Door mensen aangedreven onderzeeër

Het circuit ontwerpen

Met behulp van een Push-To-OFF-schakelaar

Het voorgestelde duikersboeischakelcircuit dat hieronder wordt getoond, is in feite een vertraging AAN-timercircuit.

Zoals te zien is in de gegeven afbeelding, worden een paar 9V-batterijen in serie samengevoegd voor het verkrijgen van 18V, wat op geschikte wijze wordt verlaagd naar 12V via een 7812 IC voor het voeden van de aangrenzende vertraging ON-timerfase.

De aangegeven push-to-OFF-knop die door de duiker moet worden vastgehouden zolang de persoon onder water wil blijven. Deze schakelaar moet van het type PUSH-TO-OFF zijn.

Van de duiker wordt verwacht dat hij water krijgt als deze schakelaar ingedrukt wordt gehouden.

In het geval dat (wat dan ook) de bovenstaande schakelaar wordt losgelaten, mag de 12v doorgaan naar de basis van T1 tot R2. T1 wordt echter gedurende een berekende periode (2 seconden) van de vereiste 0,6 V geremd totdat C2 tot die limiet oplaadt.

Zodra T1 geleidt, volgt ook T2 en schakelt de elektromagneet in waarmee de boei omhoog komt.

R5 / D4 zorg ervoor dat het circuit in deze positie wordt vergrendeld, waardoor de elektromagneet permanent wordt geactiveerd totdat het circuit uit het water wordt getrokken.

T3 / R6 vormt een door water geactiveerde schakelaar, die ervoor zorgt dat het circuit alleen in werking treedt als het in water is ondergedompeld en de punten A en B zijn overbrugd met waterinhoud.

Alleen de punten A en B moeten worden blootgesteld aan water, de rest van het circuit moet goed worden afgedicht in een waterdichte, geschikte behuizing

Schakelschema

Onderdelen lijst

R1 = 1M
R2 = 100 K.
R3, R4 = 10 K.
R5 = 100.000
R6 = 100 ohm
C2 = te selecteren voor het verkrijgen van de vereiste vertraging van 2 seconden
D1 ---- D4 = 1N4007
T1 = BC547
T2 = BC557
T3 = TIP127

Met behulp van een Push-to-ON-schakelaar

Het volgende door mensen aangedreven onderzeese veiligheidsschakelaarcircuit gebruikt een push-to-ON-schakelaar voor een identieke werking als hierboven.

Zodra de duiker de drukknop indrukt en in het water duikt, raken de punten A en B overbrugd met water waardoor de toevoer in het circuit stroomt.

Door de schakelaar ingedrukt te houden, wordt T2 ingeschakeld, waardoor pin 14 van de IC 4017 op aarde wordt gehouden.

Een heldere tijdelijke flits over de LED zorgt ervoor dat het circuit wordt gereset en in een alarmstand-bypositie staat.

In het geval dat de duiker onder water de drukknop loslaat, zou dit ervoor zorgen dat T2 UIT gaat, maar pas nadat C1 is ontladen onder het 0,6V-niveau.

Op dit punt zou T2 worden uitgeschakeld, zou een positieve potentiaal opleveren voor pin14 van de IC 4017, waardoor de logische high op pin3 naar de volgende output pinout-volgorde springt die technisch gezien pin # 2 is, maar om extreme veiligheidsredenen hebben alle resterende outputs via individuele diodes naar de basis van T1 beëindigd.

De bovenstaande actie zou T3 en de elektromagneet onmiddellijk activeren voor de beoogde implementaties.

Schakelschema

Onderdelen lijst

R1 = 100 ohm
R2, R6 = 100 K.
R4, R3, R5, R7 = 10 K.
R8 = 1 M.
C1 = te berekenen voor het verkrijgen van de vereiste vertraging van 2 seconden
C2 = 0,22 uF
C3 = 0,5 uF / 25V
D1 --- D10 = 1N4007
T1 = TIP127
T2, T3 = BC547
IC1 = IC 4017
IC2 = 7812
Schakelaar = push-to-ON-type
EM = elektromagneet

Feedback van de heer Marielle

Marielle van den Hoed6: 24 PM (16 hours ago) naar mij

Hey Swagatam,

We hebben net je blog gelezen en het ziet er geweldig uit!
Heel erg bedankt voor je hulp!

Vriendelijke groeten,
Marielle




Een paar: Wasmachinemotorroerwerk Timer Circuit Volgende: Eenvoudigste omvormercircuit met volledige brug