Inlägget förklarar en säkerhetsmekanismkrets som kan användas i mänskliga ubåtar för att skydda dykaren under nödsituationer. Idén begärdes av Mr Marielle.

Tekniska specifikationer

För ett (frivilligt) projekt av TU Delft i Nederländerna bygger vi en ubåt från människan. I denna ubåt behöver vi en säkerhetsboj, som måste vara av en 'dödmansbrytartyp'. För närvarande utformar vi ett elektriskt system för detta. Jag läste många artiklar på din blogg och tänkte att du kanske skulle kunna hjälpa oss med detta system.

Systemet använder en magnet för att hålla bojen i underdelen. Bojen ska släppas om föraren släpper en knapp (t.ex. släpp när den är avstängd). Eftersom vi vill förhindra att olyckan går av misstag (ingen nödsituation, fingret släppte bara knappen under loppet en sekund), skulle vi också vilja bygga in en två sekunders fördröjning (inget behov av att det ska vara exakt 2 sekunder , men en liten fördröjning är nödvändig).

“vad är flytande kristallskärm ”

En av våra teammedlemmar har utformat ett system för det som du hittar i bilagan. Jag är ansvarig för den slutliga designen, vilket innebär att det också är min uppgift att kontrollera detta system. Som maskinteknikstudent är detta dock inte min styrka.

Du skulle hjälpa oss mycket om du kunde titta på systemet. Jag hoppas verkligen att jag har alla engelska termer korrekt på ritningen, men om något inte är klart, fråga.

Tack på förhand för din tid och kunskap,
Med vänliga hälsningar,

Marielle van den Hoed
Huvudingenjör för WASUB
Mänsklig driven ubåt

Lösa begäran

Kära Marielle,

Från den givna informationen förstår jag att ditt krav är en enkel fördröjning PÅ timer krets.

Bilagan visar en krets med en mikrokontroller som verkar vara onödigt komplex, jag kunde inte förstå införandet av så många regulatorer, en likriktare, eftersom kretsen använder ett 9V-batteri, alla dessa är absolut inte nödvändiga.

Det finns dock några detaljer som jag skulle vilja veta: 1) Vad är den ungefärliga resistansen hos elektromagnetsspolen?

2) Vill du ha en relämanövrerad omkopplare, en mosfetstyrd eller en strömtransistormanövrerad switch?

3) När bojen släpps förväntas kretsen spärras i det läget eller vill du att strömbrytaren ska slå tillbaka elektromagneten till strömmen, men uppenbarligen fungerar det inte, antar jag, för när bojen släpps är det enda sättet att ta tillbaka det genom en manuell ansträngning.
Hälsningar.

Respons:

Kära Swagatam,

Vårt system kan verkligen vara onödigt komplext. Vi har försökt komma med ett enklare system, men vi kämpar fortfarande med det.

Termen likriktare var ett misstag som jag gjorde. Jag försökte översätta en nederländsk term på engelska, och min dator sa till mig att det var antingen regulator eller likriktare.

Jag kollade båda översättningarna idag och kom fram till att rätt term är regulator.

Du kan ha rätt i att tillsynsmyndigheterna är onödiga. Anledningen till att vi använde dem var på grund av de olika komponenterna.

Mikrokontrollern använder 5V och spolen 12V.

Vi ville använda två 9V-batterier eftersom de är lättare att göra vattentäta än en 12V-kombination. Detta måste sedan reduceras till 12V för spolen (därmed regulator

1) och till 5V för mikrokontrollern (därav regulator 2).

Vi var inte säkra på att alla komponenter i systemet skulle fungera på 9V utan att bränna / misslyckas / etc.

Analys av designen

Nedan har jag svarat på dina frågor:

1) Motståndet hos elektromagnetsspolen är 37,9 Ohm. Detta beräknas med hjälp av specifikationerna på den webbplats vi beställer från (nominell effekt är 3,8W och nominell spänning är 12V) och den enkla formeln: P är U-kvadrat fördelat med R.

2) Med omkopplare tror jag att du menar cirkeln i min ritning, som sa 'transistor' bredvid den?

I så fall är det en NPN-transistor. Om du menade omkopplaren håller föraren (knapp):

Denna webbplats är på nederländska, men databladet är på engelska och det är ganska lätt att hitta. Det kunde dock inte räkna ut vad du behövde veta om det, men om den här omkopplaren är den du menade.

3) Det spelar ingen roll vad som händer efter att bojen släppts.

Detta beror på att det, som du sa, tar manuella ansträngningar för att få tillbaka det. Vi föredrar dock att det skulle förbli avstängt (spärr i den positionen).

Detta skulle spara ström (och det är svårt att byta batterier på grund av det vattentäta fodralet) och när det växlar snabbt igen riskerar vi att bojen inte lämnar underdelen (släpp för kort, fäster igen). Det kan vara en liten risk, och det kan förebyggas, men vi måste övertyga domarna i vårt lopp att det är ett helt säkert system, så ingen risk är alltid bättre än en liten risk.

Jag hoppas att detta svarar på dina frågor. Vi jobbar fortfarande riktigt hårt med detta, och vi uppskattar din hjälp väldigt mycket!

Vi ser fram emot dina idéer,
Tack igen!

Marielle van den Hoed
Huvudingenjör för WASUB
Mänsklig driven ubåt

Designa kretsen

Använda en Push-To-OFF-omkopplare

Den föreslagna dykarbetsbrytarkretsen som visas nedan är i grunden en tidsfördröjningskrets.

Som framgår av den givna figuren är ett par 9V-batterier sammanfogade i serie för att skaffa 18V, vilket lämpligen trappas ner till 12V via en 7812 IC för matning av det angränsande fördröjningstidssteget.

Den angivna tryck-till-AV-knappen som måste hållas av dykaren så länge personen vill vara nedsänkt. Denna omkopplare måste vara en PUSH-TO-OFF-typ av omkopplare.

Dykaren förväntas få vattenburet med den här brytaren hålls nedtryckt.

I fallet (överhuvudtaget) om omkopplaren ovan släpps får 12v passera till basen av T1 till R2. T1 inhiberas dock från den erforderliga 0,6 V under en beräknad tidsperiod (2 sekunder) tills C2 laddas upp till denna gräns.

Så snart T1 leder, följer T2 också och slår PÅ elektromagneten som släpper upp bojen.

R5 / D4 se till att kretsen låses i det här läget, vilket gör en permanent aktivering av elektromagneten tills kretsen dras ut ur vattnet.

T3 / R6 bildar en vattenaktiverad brytare, vilket säkerställer att kretsen bara utlöses när den är nedsänkt i vatten och punkterna A och B överbryggas med vatteninnehåll.

Endast punkterna A och B får exponeras för vatten, resten av kretsen måste tätas tätt inuti ett vattentätt hölje

Kretsschema

Dellista

R1 = 1M
R2 = 100K
R3, R4 = 10K
R5 = 100k
R6 = 100 ohm
C2 = väljs för att erhålla den nödvändiga fördröjningen på 2 sekunder
D1 ---- D4 = 1N4007
T1 = BC547
T2 = BC557
T3 = TIP127

Använda en Push-to-ON-omkopplare

Nästa mänskliga motorbåtens säkerhetsbrytarkrets använder en push-to-ON-omkopplare för en identisk operation som ovan.

Så snart dykaren trycker på tryckknappen och dyker ner i vattnet bryts punkterna A och B med vatten, vilket får matningen att strömma i kretsen.

Omkopplaren hålls intryckt gör att T2 slås PÅ och därigenom håller stift 14 på IC 4017 i mark.

En ljus tillfällig blixt över lysdioden säkerställer att kretsen återställs och är i beredskapsläge.

Om dykaren under vatten släpper tryckknappen, skulle T2 stängas av men först efter att C1 har urladdats under 0,6V-nivån.

Vid denna tidpunkt skulle T2 att stängas AV göra en positiv potential för pin14 på IC 4017, vilket får logiken hög vid pin3 att hoppa till nästa utgångs pinout-ordning som är tekniskt pin # 2, men av extrema säkerhetsskäl har alla återstående utgångar har avslutats till basen av T1 via enskilda dioder.

Ovanstående åtgärd skulle omedelbart utlösa T3 och elektromagneten för de avsedda implementeringarna.

Kretsschema

Dellista

R1 = 100 ohm
R2, R6 = 100K
R4, R3, R5, R7 = 10K
R8 = 1M
C1 = beräknas för att erhålla den nödvändiga fördröjningen på 2 sekunder
C2 = 0,22uF
C3 = 0,5 uF / 25V
D1 --- D10 = 1N4007
T1 = TIP127
T2, T3 = BC547
IC1 = IC 4017
IC2 = 7812
Switch = push-to-ON-typ
EM = elektromagnet

Feedback från Mr Marielle

Marielle van den Hoed 18:00 (16 timmar sedan) till mig