Circuito de interruptor de boya de seguridad para submarino de propulsión humana

Circuito de interruptor de boya de seguridad para submarino de propulsión humana

La publicación explica un circuito de mecanismo de seguridad que se puede utilizar en submarinos de propulsión humana para proteger al buceador durante situaciones de emergencia. La idea fue solicitada por el Sr. Marielle.



Especificaciones técnicas

Para un proyecto (voluntario) de TU Delft en los Países Bajos, estamos construyendo un submarino de propulsión humana. En este submarino necesitamos una boya de seguridad, que tiene que ser del tipo 'interruptor de hombre muerto'. Actualmente estamos diseñando un sistema eléctrico para ello. Leí muchos artículos en tu blog y pensé que podrías ayudarnos con este sistema.

El sistema utiliza un imán para sujetar la boya en el submarino. La boya debe soltarse si el conductor soltara un botón (por ejemplo, soltar cuando esté apagado). Dado que queremos evitar que el bouy se apague por accidente (sin emergencia, el dedo simplemente se deslizó del botón durante la carrera por un segundo), también nos gustaría incorporar un retraso de dos segundos (no es necesario que sea exactamente de 2 segundos). , pero es necesario un pequeño retraso).





Uno de los miembros de nuestro equipo ha diseñado un sistema para ello, que puedes encontrar en el adjunto. Soy responsable del diseño final, lo que significa que también es mi tarea comprobar este sistema. Sin embargo, como estudiante de ingeniería mecánica, este no es mi punto fuerte.

Nos ayudarías mucho si pudieras echar un vistazo al sistema. Ciertamente espero haber obtenido todos los términos en inglés correctamente en el dibujo, pero si algo no está claro, por favor pregunte.



Muchas gracias de antemano por su tiempo y conocimiento.
Tuyo sinceramente,

Marielle van den Hoed
Ingeniero jefe de WASUB
Submarino de propulsión humana

Resolver la solicitud

Querida Marielle,

De la información dada, entiendo que su requisito es un circuito temporizador de retardo simple.

El adjunto muestra un circuito que usa un microcontrolador que parece ser innecesariamente complejo, además no pude entender la inclusión de tantos reguladores, un rectificador, ya que el circuito usa una batería de 9V, todos estos no son absolutamente necesarios.

Sin embargo, hay algunos detalles que me gustaría saber: 1) ¿Cuál es la resistencia aproximada de la bobina del electroimán?

2) ¿Quiere un interruptor operado por relé, un interruptor operado por mosfet o un interruptor operado por transistor de potencia?

3) Una vez que se suelta la boya, se espera que el circuito se enganche en esa posición o desea que el interruptor active el electroimán nuevamente, pero obviamente eso no funcionará, supongo, porque una vez que se suelta la boya, la única forma de traerlo de vuelta es por un esfuerzo manual.
Saludos.

Realimentación:

Querido Swagatam,

De hecho, nuestro sistema puede ser innecesariamente complejo. Hemos tratado de encontrar un sistema más simple, pero todavía estamos luchando con él.

El término rectificador fue un error cometido por mí. Intenté traducir un término holandés al inglés, y mi computadora me dijo que era regulador o rectificador.

Revisé ambas traducciones hoy y concluí que el término correcto es regulador.

Puede que tenga razón en que los reguladores son innecesarios. La razón por la que los usamos fue por los diferentes componentes.

El microcontrolador usa 5V y la bobina 12V.

Queríamos usar dos baterías de 9V porque son más fáciles de hacer herméticas que una combinación de 12V. Esto luego tuvo que reducirse a 12V para la bobina (por lo tanto, el regulador

1), ya 5V para el microcontrolador (de ahí el regulador 2).

No estábamos seguros de que todos los componentes del sistema funcionarían con 9V sin quemarse / fallar / etc.

Analizando el diseño

A continuación he respondido a sus preguntas:

1) La resistencia de la bobina del electroimán es de 37,9 Ohm. Esto se calcula utilizando las especificaciones en el sitio web al que lo pedimos (la potencia nominal es de 3,8 W y el voltaje nominal es de 12 V) y la fórmula fácil: P es U al cuadrado dividido por R.

2) Por interruptor, creo que te refieres al círculo en mi dibujo, que dice 'transistor' al lado.

Si es así, es un transistor NPN. Si se refería al interruptor que sostiene el conductor (botón):

Este sitio web está en holandés, pero las hojas de datos están en inglés y son bastante fáciles de encontrar. Sin embargo, no pudo averiguar lo que necesitaba saber al respecto si este interruptor es el que quería decir.

3) Realmente no importa lo que suceda después de que se suelte la boya.

Esto se debe a que, como dijiste, se necesita un esfuerzo manual para recuperarlo. Sin embargo, preferimos que permanezca apagado (pestillo en esa posición).

Esto ahorraría energía (y cambiar las baterías es difícil debido a la carcasa hermética) y cuando se vuelve a encender rápidamente, corremos el riesgo de que la boya no salga del submarino (suelta a corto, se vuelve a conectar). Puede que sea un riesgo pequeño y que se pueda prevenir, pero debemos convencer a los jueces de nuestra carrera de que es un sistema perfectamente seguro, por lo que ningún riesgo es siempre mejor que un riesgo pequeño.

Espero que esto responda a sus preguntas. ¡Todavía estamos trabajando muy duro en esto, y apreciamos mucho su ayuda!

Esperamos sus ideas,
¡Gracias de nuevo!

Marielle van den Hoed
Ingeniero jefe de WASUB
Submarino de propulsión humana

Diseñando el circuito

Uso de un interruptor de empujar para apagar

El circuito de interruptor de boya de seguridad para buceadores propuesto que se muestra a continuación es básicamente un circuito de temporizador de retardo a ON.

Como se puede ver en la figura dada, un par de baterías de 9V se unen en serie para adquirir 18V que se reduce adecuadamente a 12V a través de un IC 7812 para alimentar la etapa de temporizador de retardo ON adyacente.

El botón de presionar para APAGAR indicado que debe ser sostenido por el buzo mientras la persona desee permanecer sumergida. Este interruptor debe ser del tipo PUSH-TO-OFF.

Se espera que el buceador reciba agua con este interruptor presionado.

En el caso (cualquiera que sea) si se suelta el interruptor anterior, se permite que el 12v pase a la base de T1 a través de R2. Sin embargo, T1 se inhibe a partir de los 0,6 V requeridos durante un período de tiempo calculado (2 segundos) hasta que C2 se carga hasta ese límite.

Tan pronto como T1 conduce, T2 también sigue y enciende el electroimán liberando la boya hacia arriba.

R5 / D4 asegúrese de que el circuito se bloquee en esta posición, lo que genera una activación permanente del electroimán hasta que el circuito se extrae del agua.

T3 / R6 forma un interruptor activado por agua, asegurando que el circuito se dispare solo cuando está sumergido dentro del agua y los puntos A y B están puenteados con contenido de agua.

Solo los puntos A y B deben estar expuestos al agua, el resto del circuito debe estar sellado herméticamente dentro de un recinto adecuado a prueba de agua

Diagrama de circuito

Lista de partes

R1 = 1 M
R2 = 100 K
R3, R4 = 10 K
R5 = 100.000
R6 = 100 ohmios
C2 = a seleccionar para adquirir el retardo de 2 segundos requerido
D1 ---- D4 = 1N4007
T1 = BC547
T2 = BC557
T3 = TIP127

Uso de un interruptor de presionar para encender

El siguiente circuito de interruptor de seguridad submarino propulsado por humanos utiliza un interruptor de presionar para encender para una operación idéntica a la anterior.

Tan pronto como el buceador presiona el pulsador y se sumerge en el agua, los puntos A y B se puentean con agua provocando que el suministro fluya en el circuito.

El interruptor que se mantiene presionado hace que T2 se encienda, manteniendo así el pin 14 del IC 4017 a tierra.

Un destello momentáneo brillante sobre el LED asegura que el circuito se reinicie y esté en una posición de alerta de espera.

Ahora, en caso de que el buceador bajo el agua suelte el botón pulsador, esto provocaría que T2 se apague, pero solo después de que C1 se haya descargado por debajo del nivel de 0,6 V.

En este punto, si T2 se apaga, generaría un potencial positivo en el pin 14 del IC 4017, lo que provocaría que la lógica alta en el pin 3 salte al siguiente orden de salida de pines, que técnicamente es el pin # 2, pero por razones de seguridad extremas, todas las salidas restantes tienen terminado en la base de T1 mediante diodos individuales.

La acción anterior activaría instantáneamente T3 y el electroimán para las implementaciones previstas.

Diagrama de circuito

Lista de partes

R1 = 100 ohmios
R2, R6 = 100 K
R4, R3, R5, R7 = 10K
R8 = 1 M
C1 = a calcular para adquirir el retardo de 2 segundos requerido
C2 = 0,22 uF
C3 = 0,5 uF / 25 V
D1 --- D10 = 1N4007
T1 = TIP127
T2, T3 = BC547
IC1 = IC 4017
IC2 = 7812
Interruptor = tipo push-to-ON
EM = electroimán

Comentarios del Sr. Marielle

Marielle van den Hoed 06:24 PM (hace 16 horas) a mi

Hola Swagatam,

Acabamos de leer tu blog, ¡y se ve genial!
¡Muchas gracias por su ayuda!

Saludos,
Marielle




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