Κύκλωμα διακόπτη σημαντήρα ασφαλείας για υποβρύχιο με κινητήρα

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Η ανάρτηση εξηγεί ένα κύκλωμα μηχανισμού ασφαλείας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε υποβρύχια με κινητήρα για την προστασία του δύτη σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης. Η ιδέα ζητήθηκε από τον κ. Marielle.

Τεχνικές προδιαγραφές

Για ένα (εθελοντικό) έργο του TU Delft στις Κάτω Χώρες, κατασκευάζουμε ένα υποβρύχιο με κινητήρα. Σε αυτό το υποβρύχιο χρειαζόμαστε έναν σημαντήρα ασφαλείας, ο οποίος πρέπει να είναι τύπου «deadman's switch». Αυτήν τη στιγμή σχεδιάζουμε ένα ηλεκτρικό σύστημα για αυτό. Διάβασα πολλά άρθρα στο ιστολόγιό σας και σκέφτηκα ότι μπορεί να μπορείτε να μας βοηθήσετε με αυτό το σύστημα.



Το σύστημα χρησιμοποιεί έναν μαγνήτη για να συγκρατεί τον σημαντήρα στο υποδίκτυο. Ο σημαντήρας πρέπει να απελευθερωθεί εάν ο οδηγός αφήσει ένα κουμπί (π.χ. απελευθέρωση όταν είναι απενεργοποιημένο). Δεδομένου ότι θέλουμε να αποτρέψουμε το bouy από τυχαία (χωρίς έκτακτη ανάγκη, το δάχτυλο απλώς γλιστράει το κουμπί κατά τη διάρκεια του αγώνα για ένα δευτερόλεπτο), θα θέλαμε επίσης να δημιουργήσουμε καθυστέρηση δύο δευτερολέπτων (δεν χρειάζεται να είναι ακριβώς 2 δευτερόλεπτα , αλλά απαιτείται λίγη καθυστέρηση).

Ένα από τα μέλη της ομάδας μας έχει σχεδιάσει ένα σύστημα για αυτό, το οποίο μπορείτε να βρείτε στο συνημμένο. Είμαι υπεύθυνος για τον τελικό σχεδιασμό, πράγμα που σημαίνει ότι είναι επίσης καθήκον μου να ελέγξω αυτό το σύστημα. Ως φοιτητής μηχανολόγων μηχανικών, αυτό δεν είναι όμως πραγματικά η δύναμη μου.



Θα μας βοηθήσετε πολύ αν μπορούσατε να ρίξετε μια ματιά στο σύστημα. Ελπίζω σίγουρα ότι πήρα σωστά τους αγγλικούς όρους στο σχέδιο, αλλά αν κάτι δεν είναι σαφές, ρωτήστε.

Ευχαριστώ εκ των προτέρων για το χρόνο και τις γνώσεις σας,
Με εκτίμηση,

Μέριελ Βαν Ντεν Χοέντ
Επικεφαλής Μηχανικός της WASUB
Υποβρύχιο με ανθρώπινη δύναμη

Επίλυση του αιτήματος

Αγαπητή Marielle,

Από τις δεδομένες πληροφορίες καταλαβαίνω ότι η απαίτησή σας είναι ένα κύκλωμα χρονοδιακόπτη απλής καθυστέρησης.

Το συνημμένο δείχνει ένα κύκλωμα που χρησιμοποιεί έναν μικροελεγκτή που φαίνεται να είναι άσκοπα πολύπλοκο, επίσης δεν μπορούσα να καταλάβω τη συμπερίληψη τόσων πολλών ρυθμιστών, ενός ανορθωτή, καθώς το κύκλωμα χρησιμοποιεί μια μπαταρία 9V όλα αυτά δεν είναι απολύτως απαραίτητα.

Ωστόσο, υπάρχουν μερικές λεπτομέρειες που θα ήθελα να μάθω: 1) Ποια είναι η κατά προσέγγιση αντίσταση του πηνίου ηλεκτρομαγνήτη;

2) Θέλετε έναν διακόπτη που λειτουργεί με ρελέ, έναν διακόπτη mosfet ή έναν διακόπτη που λειτουργεί με τρανζίστορ;

3) Μόλις απελευθερωθεί ο σημαντήρας είναι το κύκλωμα που αναμένεται να ασφαλίσει σε αυτήν τη θέση ή θέλετε ο διακόπτης να ενεργοποιήσει ξανά τον ηλεκτρομαγνήτη, αλλά προφανώς αυτό δεν θα λειτουργήσει υποθέτω, γιατί μόλις απελευθερωθεί ο σημαντήρας ο μόνος τρόπος το φέρνω πίσω είναι με μια χειροκίνητη προσπάθεια.
Χαιρετισμοί.

Ανατροφοδότηση:

Αγαπητέ Σουαγκάταμ,

Το σύστημά μας μπορεί πράγματι να είναι άσκοπα περίπλοκο. Προσπαθήσαμε να δημιουργήσουμε ένα απλούστερο σύστημα, αλλά εξακολουθούμε να αγωνιζόμαστε με αυτό.

Ο όρος ανορθωτής ήταν ένα λάθος που έκανα από εμένα. Προσπάθησα να μεταφράσω έναν ολλανδικό όρο στα αγγλικά και ο υπολογιστής μου μου είπε ότι ήταν είτε ρυθμιστής είτε ανορθωτής.

Έλεγξα και τις δύο μεταφράσεις σήμερα και κατέληξα στο συμπέρασμα ότι ο σωστός όρος είναι ρυθμιστής.

Ίσως έχετε δίκιο ότι οι ρυθμιστικές αρχές είναι περιττές. Ο λόγος που τα χρησιμοποιήσαμε ήταν λόγω των διαφορετικών στοιχείων.

Ο μικροελεγκτής χρησιμοποιεί 5V και το πηνίο 12V.

Θέλαμε να χρησιμοποιήσουμε δύο μπαταρίες 9V, επειδή είναι πιο εύκολο να κάνουν στεγανό από ένα συνδυασμό 12V. Αυτό έπρεπε τότε να μειωθεί στα 12V για το πηνίο (εξ ου και ο ρυθμιστής

1) και έως 5V για τον μικροελεγκτή (εξ ου και ο ρυθμιστής 2).

Δεν ήμασταν σίγουροι ότι όλα τα εξαρτήματα του συστήματος θα λειτουργούσαν σε 9V χωρίς εγγραφή / αποτυχία / κλπ.

Ανάλυση του σχεδιασμού

Παρακάτω απάντησα στις ερωτήσεις σας:

1) Η αντίσταση του πηνίου ηλεκτρομαγνήτη είναι 37,9 Ohm. Αυτό υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τις προδιαγραφές στον ιστότοπο από τον οποίο παραγγέλνουμε (η ονομαστική ισχύς είναι 3,8W και η ονομαστική τάση είναι 12V) και ο εύκολος τύπος: P είναι U τετράγωνο διαιρεμένο bij R.

2) Με το διακόπτη νομίζω ότι εννοείς τον κύκλο στο σχέδιό μου, που είπε 'τρανζίστορ' δίπλα του;

Εάν ναι, είναι τρανζίστορ NPN. Αν εννοούσατε τον διακόπτη που κρατά το πρόγραμμα οδήγησης (κουμπί):

Αυτός ο ιστότοπος είναι ολλανδικός, αλλά τα δελτία δεδομένων είναι στα Αγγλικά και είναι πολύ εύκολο να βρεθούν. Δεν μπορούσε, ωστόσο, να καταλάβει τι πρέπει να γνωρίζετε για αυτό, αν αυτός ο διακόπτης είναι αυτός που εννοούσατε.

3) Δεν έχει σημασία τι συμβαίνει μετά την απελευθέρωση του σημαντήρα.

Αυτό συμβαίνει επειδή, όπως είπατε, χρειάζεται χειροκίνητη προσπάθεια για να το επαναφέρετε. Προτιμούμε, ωστόσο, να παραμείνει εκτός (σύρτης σε αυτήν τη θέση).

Αυτό θα εξοικονομούσε ενέργεια (και η αλλαγή των μπαταριών είναι δύσκολη λόγω της στεγανής θήκης) και όταν ενεργοποιείται ξανά, κινδυνεύουμε να μην βγεί ο σημαντήρας από το υποβρύχιο (η απελευθέρωση να κλείσει, να συνδεθεί ξανά). Μπορεί να είναι ένας μικρός κίνδυνος, και μπορεί να αποφευχθεί, αλλά πρέπει να πείσουμε τους κριτές του αγώνα μας ότι είναι ένα απόλυτα ασφαλές σύστημα, οπότε κανένας κίνδυνος δεν είναι πάντα καλύτερος από έναν μικρό κίνδυνο.

Ελπίζω να απαντήσει στις ερωτήσεις σας. Εργαζόμαστε ακόμα πολύ σκληρά για αυτό και εκτιμούμε πολύ τη βοήθειά σας!

Ανυπομονούμε για τις ιδέες σας,
Ευχαριστώ και πάλι!

Μέριελ Βαν Ντεν Χοέντ
Επικεφαλής Μηχανικός της WASUB
Υποβρύχιο με ανθρώπινη δύναμη

Σχεδιασμός του κυκλώματος

Χρήση ενός διακόπτη Push-To-OFF

Το προτεινόμενο κύκλωμα διακόπτη σημαντήρα ασφαλείας δύτη που φαίνεται παρακάτω είναι βασικά κύκλωμα χρονοδιακόπτη καθυστέρησης ΟΝ.

Όπως φαίνεται στο δεδομένο σχήμα, μερικές μπαταρίες 9V ενώνονται σε σειρά για την απόκτηση 18V, η οποία κατατάσσεται κατάλληλα στα 12V μέσω ενός 7812 IC για τροφοδοσία του παρακείμενου σταδίου χρονοδιακόπτη ON.

Το υποδεικνυόμενο κουμπί push-to-OFF το οποίο απαιτείται να κρατηθεί από τον δύτη για όσο διάστημα το άτομο επιθυμεί να παραμείνει βυθισμένο. Αυτός ο διακόπτης πρέπει να είναι ένας τύπος διακόπτη PUSH-TO-OFF.

Ο δύτης αναμένεται να πάρει νερό με αυτόν τον διακόπτη πατημένο.

Σε περίπτωση (απολύτως) εάν απελευθερωθεί ο παραπάνω διακόπτης, το 12v επιτρέπεται να περάσει στη βάση του Τ1 μέσω του R2. Ωστόσο, το Τ1 αναστέλλεται από το απαιτούμενο 0,6V για μια υπολογισμένη χρονική περίοδο (2 δευτερόλεπτα) έως ότου η C2 φορτίσει μέχρι αυτό το όριο.

Μόλις το T1 διεξαχθεί, το T2 ακολουθεί επίσης και ανάβει τον ηλεκτρομαγνήτη απελευθερώνοντας τον σημαντήρα προς τα πάνω.

R5 / D4 βεβαιωθείτε ότι το κύκλωμα ασφαλίζει σε αυτήν τη θέση καθιστώντας μια μόνιμη ενεργοποίηση στον ηλεκτρομαγνήτη έως ότου το κύκλωμα τραβηχτεί από το νερό.

Το T3 / R6 σχηματίζει έναν διακόπτη ενεργοποιημένο με νερό, διασφαλίζοντας ότι το κύκλωμα ενεργοποιείται μόνο όταν είναι βυθισμένο μέσα στο νερό και τα σημεία A και B γεφυρώνονται με περιεχόμενο νερού.

Μόνο τα σημεία Α και Β πρέπει να είναι εκτεθειμένα στο νερό, το υπόλοιπο κύκλωμα πρέπει να σφραγίζεται καλά μέσα σε κατάλληλο περίβλημα από νερό

Διάγραμμα κυκλώματος

Λίστα ανταλλακτικών

R1 = 1Μ
R2 = 100Κ
R3, R4 = 10Κ
R5 = 100k
R6 = 100 ohm
C2 = να επιλεγεί για την απόκτηση της απαιτούμενης καθυστέρησης 2 δευτερολέπτων
D1 ---- D4 = 1N4007
T1 = BC547
T2 = BC557
T3 = TIP127

Χρήση ενός διακόπτη Push-to-ON

Το επόμενο ανθρώπινο υποβρύχιο κύκλωμα ασφαλείας διακόπτη χρησιμοποιεί έναν διακόπτη push-ON-ON για μια ίδια λειτουργία όπως παραπάνω.

Μόλις ο δύτης πατήσει το κουμπί και βουτά στο νερό, τα σημεία Α και Β γεφυρώνονται με νερό προκαλώντας τη ροή της τροφοδοσίας στο κύκλωμα.

Ο διακόπτης που διατηρείται πιεσμένος προκαλεί την ενεργοποίηση του Τ2, κρατώντας έτσι τον πείρο 14 του IC 4017 στη γείωση.

Ένα φωτεινό στιγμιαίο φλας πάνω από το LED διασφαλίζει ότι το κύκλωμα επαναφέρεται και βρίσκεται σε κατάσταση αναμονής σε κατάσταση αναμονής.

Τώρα σε περίπτωση που ο δύτης κάτω από το νερό απελευθερώσει το μπουτόν, αυτό θα έκανε το T2 να απενεργοποιηθεί, αλλά μόνο μετά την εκφόρτιση του C1 κάτω από το επίπεδο 0,6V.

Σε αυτό το σημείο το Τ2 που απενεργοποιείται θα έδινε ένα θετικό δυναμικό στο pin14 του IC 4017, προκαλώντας το λογικό υψηλό στο pin3 να μεταβεί στην επόμενη σειρά εξόδου που είναι τεχνικά το pin # 2, αλλά για ακραίους λόγους ασφαλείας όλες οι υπόλοιπες έξοδοι τερματίστηκε στη βάση του Τ1 μέσω μεμονωμένων διόδων.

Η παραπάνω ενέργεια θα πυροδοτούσε αμέσως τον Τ3 και τον ηλεκτρομαγνήτη για τις προβλεπόμενες υλοποιήσεις.

Διάγραμμα κυκλώματος

Λίστα ανταλλακτικών

R1 = 100 Ωμ
R2, R6 = 100Κ
R4, R3, R5, R7 = 10Κ
R8 = 1Μ
C1 = υπολογίζεται για την απαιτούμενη καθυστέρηση 2 δευτερολέπτων
C2 = 0,22uF
C3 = 0,5uF / 25V
D1 --- D10 = 1N4007
T1 = TIP127
T2, T3 = BC547
IC1 = IC 4017
IC2 = 7812
Εναλλαγή = τύπος push-to-ON
EM = ηλεκτρομαγνήτης

Σχόλια από τον κ. Marielle

Marielle van den Hoed 6: 24 μ.μ. (πριν από 16 ώρες) σε μένα

Γεια Σουαγατάμ,

Μόλις διαβάσαμε το ιστολόγιό σας και φαίνεται υπέροχο!
Σας ευχαριστώ πολύ για τη βοήθειά σας!

Χαιρετισμοί,
Μαριέλ




Προηγούμενο: Κύκλωμα χρονοδιακόπτη αναδευτήρα κινητήρα πλυντηρίου Επόμενο: Απλούστερο κύκλωμα μετατροπέα Full Bridge