Spínací obvod bezpečnostní bóje pro ponorku poháněnou člověkem

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





Příspěvek vysvětluje obvod bezpečnostního mechanismu, který lze použít v ponorkách poháněných člověkem k ochraně potápěče během nouzových situací. Tuto myšlenku požadoval pan Marielle.

Technické specifikace

Pro (dobrovolný) projekt TU Delft v Nizozemsku stavíme ponorku poháněnou člověkem. V této ponorce potřebujeme bezpečnostní bójku, která musí být typu „mrtvý vypínač“. V současné době k tomu navrhujeme elektrický systém. Přečetl jsem na vašem blogu mnoho článků a myslel jsem si, že nám s tímto systémem můžete pomoci.



Systém používá magnet k udržení bóje v ponorce. Bóje by měla být uvolněna, pokud řidič uvolní tlačítko (např. Uvolnění, když je vypnuto). Jelikož chceme zabránit tomu, aby se bouře náhodou zastavila (žádná nouzová situace, prst během sekundy jen vyklouzl z tlačítka), chtěli bychom také vybudovat dvousekundové zpoždění (není třeba, aby to bylo přesně 2 s , ale je nutné malé zpoždění).

Jeden z členů našeho týmu pro to vytvořil systém, který najdete v příloze. Jsem zodpovědný za konečný design, což znamená, že je také mým úkolem tento systém zkontrolovat. Jako student strojního inženýrství to však není moje silná stránka.



Hodně byste nám pomohli, kdybyste se mohli podívat na systém. Určitě doufám, že jsem na výkresu dostal všechny anglické výrazy správně, ale pokud něco není jasné, zeptejte se.

Mnohokrát předem děkuji za váš čas a znalosti,
S úctou,

Marielle van den Hoed
Hlavní inženýr WASUB
Lidská ponorka

Řešení požadavku

Vážená Marielle,

Z uvedených informací chápu, že vaším požadavkem je jednoduchý obvod časovače zpoždění ON.

Příloha ukazuje obvod využívající mikrokontrolér, který se jeví jako zbytečně složitý, také jsem nemohl pochopit zahrnutí tolika regulátorů, usměrňovače, protože obvod používá 9V baterii, to vše není absolutně nutné.

Existuje však několik podrobností, které bych chtěl vědět: 1) Jaký je přibližný odpor elektromagnetické cívky?

2) Chcete spínač ovládaný relé, spínač napájený mosfetem nebo spínač napájený tranzistorem?

3) Jakmile se bóje uvolní, očekává se, že se obvod v této poloze zablokuje, nebo chcete, aby spínač přepnul elektromagnet zpět na energii, ale to samozřejmě nebude fungovat, myslím, protože jakmile se bóje uvolní, jediný způsob, jak přivést ji zpět je manuální úsilí.
Pozdravy.

Zpětná vazba:

Drahý Swagatam,

Náš systém může být skutečně zbytečně složitý. Snažili jsme se přijít s jednodušším systémem, ale stále s ním bojujeme.

Termín usměrňovač byla chyba, kterou jsem udělal. Zkoušel jsem překládat nizozemský výraz do angličtiny a počítač mi řekl, že jde buď o regulátor, nebo usměrňovač.

Dnes jsem zkontroloval oba překlady a dospěl jsem k závěru, že správným výrazem je regulátor.

Možná máte pravdu, že regulační orgány jsou zbytečné. Důvod, proč jsme je použili, byl kvůli různým součástem.

Mikrokontrolér používá 5V a cívka 12V.

Chtěli jsme použít dvě 9V baterie, protože jsou snadněji vodotěsné než kombinace 12V. To pak muselo být sníženo na 12V pro cívku (tedy regulátor

1) a na 5 V pro mikrokontrolér (tedy regulátor 2).

Nebyli jsme si jisti, že všechny komponenty v systému budou fungovat na 9 V bez vypalování / selhání / atd.

Analýza návrhu

Níže jsem odpověděl na vaše otázky:

1) Odpor elektromagnetické cívky je 37,9 Ohm. To se počítá pomocí specifikací na webových stránkách, ze kterých si je objednáváme (jmenovitý výkon je 3,8 W a jmenovité napětí je 12V) a jednoduchý vzorec: P je U na druhou dělená bij R.

2) Přepínačem myslím, že máte na mysli kruh na mém výkresu, vedle kterého je 'tranzistor'?

Pokud ano, jedná se o NPN tranzistor. Pokud jste mysleli na přepínač, který řidič drží (tlačítko):

Tento web je v holandštině, ale datové listy jsou v angličtině a lze je snadno najít. Nemohlo však přijít na to, co o tom potřebujete vědět, i když je tento přepínač ten, který jste mysleli.

3) Nezáleží na tom, co se stane po uvolnění bóje.

Je to proto, že, jak jste řekli, je zapotřebí manuálního úsilí, aby se to vrátilo. Dáváme však přednost tomu, aby zůstal vypnutý (západka v této poloze).

To by šetřilo energii (a výměna baterií je kvůli vodotěsnému pouzdru těžká), a když se rychle přepne zpět, riskujeme, že bójka neopustí sub (uvolnění na krátkou, opět připojené). Může to být malé riziko a lze mu předcházet, ale musíme přesvědčit rozhodčí v našem závodě, že se jedná o naprosto bezpečný systém, takže žádné riziko není vždy lepší než malé riziko.

Doufám, že to odpovídá na vaše otázky. Stále na tom opravdu tvrdě pracujeme a velmi si vážíme vaší pomoci!

Těšíme se na vaše nápady,
Ještě jednou děkuji!

Marielle van den Hoed
Hlavní inženýr WASUB
Lidská ponorka

Navrhování obvodu

Pomocí přepínače Push-To-OFF

Níže navrhovaný obvod spínače bezpečnostní bóje pro potápěče je v zásadě obvod časovače zpoždění zapnutí.

Jak je vidět na uvedeném obrázku, několik 9V baterií je zapojeno do série pro získání 18V, které je vhodně sníženo na 12V prostřednictvím 7812 IC pro napájení sousedního stupně časovače zapnutí.

Uvedené tlačítko push-to-OFF, které musí potápěč držet, dokud si osoba přeje zůstat ponořená. Tento přepínač musí být typu PUSH-TO-OFF.

Očekává se, že potápěč dostane vodu, když bude tento spínač stlačený.

V případě, že (pokud vůbec) dojde k uvolnění výše uvedeného spínače, může 12v projít na základnu T1 přes R2. T1 je však inhibován z požadovaných 0,6 V po vypočítanou dobu (2 sekundy), dokud se C2 nenabije až do tohoto limitu.

Jakmile T1 vede, T2 také následuje a zapíná elektromagnet uvolňující bójku nahoru.

R5 / D4 se ujistěte, že se obvod zablokuje v této poloze, což způsobí trvalou aktivaci elektromagnetu, dokud nebude obvod vytažen z vody.

T3 / R6 tvoří spínač aktivovaný vodou, který zajišťuje, že se obvod spustí, pouze když je ponořen do vody a body A a B jsou přemostěny obsahem vody.

Pouze body A a B musí být vystaveny vodě, zbytek okruhu musí být pevně utěsněn uvnitř vodotěsného vhodného krytu

Kruhový diagram

Seznam dílů

R1 = 1M
R2 = 100 tis
R3, R4 = 10K
R5 = 100 tis
R6 = 100 ohmů
C2 = vybrat pro získání požadovaného 2sekundového zpoždění
D1 ---- D4 = 1N4007
T1 = BC547
T2 = BC557
T3 = TIP127

Pomocí přepínače Push-to-ON

Další obvod bezpečnostní ponorky napájený člověkem používá spínač push-to-ON pro stejnou operaci, jak je uvedeno výše.

Jakmile potápěč stiskne tlačítko a ponoří se do vody, dojde k přemostění bodů A a B vodou, což způsobí protékání přívodu v okruhu.

Přidržování stisknutého spínače způsobí zapnutí T2, čímž drží kolík 14 IC 4017 k zemi.

Jasný okamžitý záblesk nad LED diodou zajišťuje reset obvodu a pohotovostní pohotovostní polohu.

Nyní v případě, že potápěč pod vodou uvolní tlačítko, způsobí to vypnutí T2, ale pouze po vybití C1 pod úrovní 0,6V.

V tomto okamžiku by vypnutí T2 způsobilo pozitivní potenciál pro pin14 IC 4017, což by způsobilo, že logická výška na pin3 skočí na další pořadí pinout výstupu, což je technicky pin # 2, ale z extrémních bezpečnostních důvodů mají všechny zbývající výstupy byly zakončeny na základnu T1 prostřednictvím jednotlivých diod.

Výše uvedená akce by okamžitě spustila T3 a elektromagnet pro zamýšlené implementace.

Kruhový diagram

Seznam dílů

R1 = 100 ohmů
R2, R6 = 100 tis
R4, R3, R5, R7 = 10K
R8 = 1M
C1 = bude vypočítáno pro získání požadovaného 2sekundového zpoždění
C2 = 0,22 uF
C3 = 0,5uF / 25V
D1 --- D10 = 1N4007
T1 = TIP127
T2, T3 = BC547
IC1 = IC 4017
IC2 = 7812
Přepínač = typ push-to-ON
EM = elektromagnet

Zpětná vazba od pana Marielle

Marielle van den Hoed6: 24 PM (před 16 hodinami) ke mě

Ahoj Swagatam,

Právě jsme si přečetli váš blog a vypadá skvěle!
Moc děkuji za Vaši pomoc!

Pozdravy,
Marielle




Předchozí: Obvod časovače motoru míchačky motoru Další: Nejjednodušší obvod celého měniče