Schaltkreis für Sicherheitsbojen für U-Boote mit menschlichem Antrieb

Versuchen Sie Unser Instrument, Um Probleme Zu Beseitigen





In diesem Beitrag wird eine Sicherheitsmechanismusschaltung erläutert, die in U-Booten mit menschlichem Antrieb zum Schutz des Tauchers in Notsituationen verwendet werden kann. Die Idee wurde von Herrn Marielle angefordert.

Technische Spezifikationen

Für ein (freiwilliges) Projekt der TU Delft in den Niederlanden bauen wir ein U-Boot mit menschlichem Antrieb. In diesem U-Boot brauchen wir eine Sicherheitsboje, die vom Typ 'Totmannschalter' sein muss. Derzeit entwerfen wir hierfür ein elektrisches System. Ich habe viele Artikel in Ihrem Blog gelesen und dachte, dass Sie uns möglicherweise bei diesem System helfen können.



Das System verwendet einen Magneten, um die Boje im U-Boot zu halten. Die Boje sollte losgelassen werden, wenn der Fahrer einen Knopf loslassen würde (z. B. loslassen, wenn er ausgeschaltet ist). Da wir verhindern möchten, dass der Bouy versehentlich losgeht (kein Notfall, Finger während des Rennens nur eine Sekunde lang vom Knopf gedrückt), möchten wir auch eine Verzögerung von zwei Sekunden einbauen (es müssen nicht genau 2 Sekunden sein , aber eine kleine Verzögerung ist notwendig).

Eines unserer Teammitglieder hat dafür ein System entworfen, das Sie im Anhang finden. Ich bin für das endgültige Design verantwortlich, was bedeutet, dass es auch meine Aufgabe ist, dieses System zu überprüfen. Als Maschinenbaustudent ist dies jedoch nicht wirklich meine Stärke.



Sie würden uns sehr helfen, wenn Sie sich das System ansehen könnten. Ich hoffe mit Sicherheit, dass ich alle englischen Begriffe in der Zeichnung richtig verstanden habe, aber wenn etwas nicht klar ist, fragen Sie bitte.

Vielen Dank im Voraus für Ihre Zeit und Ihr Wissen,
Dein,

Marielle van den Hoed
Chefingenieur von WASUB
U-Boot mit menschlichem Antrieb

Lösung der Anfrage

Liebe Marielle,

Aus den gegebenen Informationen verstehe ich, dass Ihre Anforderung eine einfache Einschaltverzögerungszeitschaltung ist.

Der Anhang zeigt eine Schaltung mit einem Mikrocontroller, die unnötig komplex erscheint. Ich konnte auch nicht verstehen, dass so viele Regler, ein Gleichrichter, enthalten sind, da die Schaltung eine 9-V-Batterie verwendet. All dies ist absolut nicht erforderlich.

Es gibt jedoch einige Details, die ich wissen möchte: 1) Wie hoch ist der ungefähre Widerstand der Elektromagnetspule?

2) Möchten Sie einen Relaisschalter, einen Mosfetschalter oder einen Leistungstransistorschalter?

3) Sobald die Boje losgelassen wird, wird erwartet, dass der Stromkreis in dieser Position einrastet, oder möchten Sie, dass der Schalter den Elektromagneten wieder in Betrieb nimmt, aber das funktioniert natürlich nicht, denke ich, denn sobald die Boje losgelassen wird, ist dies der einzige Weg Das Zurückbringen erfolgt durch manuelle Anstrengung.
Grüße.

Feedback:

Lieber Swagatam,

Unser System kann in der Tat unnötig komplex sein. Wir haben versucht, ein einfacheres System zu entwickeln, aber wir haben immer noch Probleme damit.

Der Begriff Gleichrichter war ein Fehler, den ich gemacht habe. Ich habe versucht, einen niederländischen Begriff auf Englisch zu übersetzen, und mein Computer hat mir mitgeteilt, dass es sich entweder um einen Regler oder einen Gleichrichter handelt.

Ich habe heute beide Übersetzungen überprüft und bin zu dem Schluss gekommen, dass der richtige Begriff Regulierungsbehörde ist.

Sie könnten Recht haben, dass die Regulierungsbehörden unnötig sind. Der Grund, warum wir sie verwendet haben, waren die verschiedenen Komponenten.

Der Mikrocontroller verwendet 5 V und die Spule 12 V.

Wir wollten zwei 9-V-Batterien verwenden, da diese leichter wasserdicht zu machen sind als eine 12-V-Kombination. Dies musste dann für die Spule (daher Regler) auf 12 V reduziert werden

1) und auf 5 V für den Mikrocontroller (daher Regler 2).

Wir waren uns nicht sicher, ob alle Komponenten im System mit 9 V funktionieren würden, ohne zu brennen / zu versagen / etc.

Analyse des Designs

Unten habe ich Ihre Fragen beantwortet:

1) Der Widerstand der Elektromagnetspule beträgt 37,9 Ohm. Dies wird anhand der Angaben auf der Website berechnet, bei der wir es bestellen (Nennleistung beträgt 3,8 W und Nennspannung beträgt 12 V). Die einfache Formel lautet: P ist U-Quadrat geteilt durch bij R.

2) Mit Schalter meine ich den Kreis in meiner Zeichnung, auf dem 'Transistor' daneben stand?

Wenn ja, ist es ein NPN-Transistor. Wenn Sie den Schalter gemeint haben, den der Treiber hält (Taste):

Diese Website ist niederländisch, aber die Datenblätter sind in englischer Sprache und leicht zu finden. Es konnte jedoch nicht herausfinden, was Sie darüber wissen mussten, wenn dieser Schalter der war, den Sie meinten.

3) Es spielt keine Rolle, was passiert, nachdem die Boje freigegeben wurde.

Dies liegt daran, dass, wie Sie sagten, manuelle Anstrengungen erforderlich sind, um es zurückzubringen. Wir bevorzugen jedoch, dass es ausgeschaltet bleibt (Verriegelung in dieser Position).

Dies würde Strom sparen (und das Auswechseln der Batterien ist aufgrund des wasserdichten Gehäuses schwierig). Wenn es schnell wieder eingeschaltet wird, besteht die Gefahr, dass die Boje das U-Boot nicht verlässt (Freigabe zu kurz, wird wieder angebracht). Es mag ein kleines Risiko sein und es könnte vermeidbar sein, aber wir müssen die Richter in unserem Rennen davon überzeugen, dass es ein absolut sicheres System ist, daher ist kein Risiko immer besser als ein kleines Risiko.

Ich hoffe das beantwortet deine Fragen. Wir arbeiten immer noch sehr hart daran und bedanken uns sehr für Ihre Hilfe!

Wir freuen uns auf Ihre Ideen,
Danke noch einmal!

Marielle van den Hoed
Chefingenieur von WASUB
U-Boot mit menschlichem Antrieb

Schaltung entwerfen

Verwenden eines Push-To-OFF-Schalters

Die unten gezeigte vorgeschlagene Sicherheits-Bojen-Schaltschaltung für Taucher ist im Grunde eine Verzögerungs-EIN-Zeitgeberschaltung.

Wie in der angegebenen Abbildung zu sehen ist, sind einige 9-V-Batterien in Reihe geschaltet, um 18 V zu erfassen, die über einen 7812-IC zur Einspeisung der angrenzenden Einschaltverzögerungs-Einschaltzeitstufe auf 12 V herabgesetzt werden.

Der angezeigte Push-to-OFF-Knopf, der vom Taucher gehalten werden muss, solange die Person unter Wasser bleiben möchte. Dieser Schalter muss ein PUSH-TO-OFF-Schalter sein.

Es wird erwartet, dass der Taucher bei gedrücktem Schalter Wasser trägt.

Falls (was auch immer) der obige Schalter losgelassen wird, dürfen die 12 V über R2 zur Basis von T1 geleitet werden. T1 wird jedoch für einen berechneten Zeitraum (2 Sekunden) von den erforderlichen 0,6 V gesperrt, bis C2 bis zu diesem Grenzwert aufgeladen ist.

Sobald T1 leitet, folgt auch T2 und schaltet den Elektromagneten ein, wodurch die Boje nach oben freigegeben wird.

R5 / D4 Stellen Sie sicher, dass der Stromkreis in dieser Position verriegelt wird, wodurch der Elektromagnet dauerhaft aktiviert wird, bis der Stromkreis aus dem Wasser gezogen wird.

T3 / R6 bildet einen wasseraktivierten Schalter, der sicherstellt, dass der Stromkreis nur ausgelöst wird, wenn er in Wasser eingetaucht ist und die Punkte A und B mit dem Wassergehalt überbrückt sind.

Nur die Punkte A und B dürfen Wasser ausgesetzt werden. Der Rest des Kreislaufs muss in einem wasserdichten, geeigneten Gehäuse dicht verschlossen sein

Schaltplan

Liste der Einzelteile

R1 = 1M
R2 = 100K
R3, R4 = 10K
R5 = 100k
R6 = 100 Ohm
C2 = zur Auswahl der erforderlichen Verzögerung von 2 Sekunden
D1 ---- D4 = 1N4007
T1 = BC547
T2 = BC557
T3 = TIP127

Verwenden eines Push-to-ON-Schalters

Die nächste von Menschen betriebene U-Boot-Sicherheitsschalterschaltung verwendet einen Push-to-ON-Schalter für einen identischen Betrieb wie oben.

Sobald der Taucher den Druckknopf drückt und ins Wasser taucht, werden die Punkte A und B mit Wasser überbrückt, wodurch die Versorgung im Kreislauf fließt.

Wenn der Schalter gedrückt gehalten wird, wird T2 eingeschaltet, wodurch Pin 14 des IC 4017 auf Masse gehalten wird.

Ein heller kurzzeitiger Blitz über der LED stellt sicher, dass der Stromkreis zurückgesetzt wird und sich in einer Alarmbereitschaft befindet.

Falls der Taucher unter Wasser den Druckknopf loslässt, würde dies dazu führen, dass T2 ausgeschaltet wird, jedoch erst, nachdem C1 unter den 0,6-V-Pegel entladen wurde.

Zu diesem Zeitpunkt würde das Ausschalten von T2 ein positives Potential an Pin 14 des IC 4017 abgeben, was dazu führen würde, dass die Logik hoch an Pin 3 zur nächsten Pinbelegung des Ausgangs springt, die technisch Pin 2 ist, aber aus extremen Sicherheitsgründen haben alle verbleibenden Ausgänge wurde über einzelne Dioden an die Basis von T1 terminiert.

Die obige Aktion würde sofort T3 und den Elektromagneten für die beabsichtigten Implementierungen auslösen.

Schaltplan

Liste der Einzelteile

R1 = 100 Ohm
R2, R6 = 100K
R4, R3, R5, R7 = 10K
R8 = 1 M.
C1 = zu berechnen, um die erforderliche Verzögerung von 2 Sekunden zu erreichen
C2 = 0,22 uF
C3 = 0,5 uF / 25 V.
D1 --- D10 = 1N4007
T1 = TIP127
T2, T3 = BC547
IC1 = IC 4017
IC2 = 7812
Schalter = Push-to-ON-Typ
EM = Elektromagnet

Feedback von Herrn Marielle

Marielle van den Hoed6: 24 Uhr (vor 16 Stunden) mir

Hey Swagatam,

Wir haben gerade Ihren Blog gelesen und er sieht gut aus!
Vielen Dank für Ihre Hilfe!

Grüße,
Marielle




Zurück: Timer-Schaltkreis des Waschmaschinenmotors Weiter: Einfachste Vollbrücken-Wechselrichterschaltung