O post explica um circuito de mecanismo de segurança que pode ser usado em submarinos de propulsão humana para proteger o mergulhador em situações de emergência. A ideia foi solicitada pelo Sr. Marielle.

Especificações técnicas

Para um projeto (voluntário) da TU Delft na Holanda, estamos construindo um submarino movido a energia humana. Neste submarino, precisamos de uma bóia de segurança, que deve ser do tipo 'interruptor de homem morto'. Atualmente estamos projetando um sistema elétrico para isso. Li muitos artigos em seu blog e pensei que você poderia nos ajudar com este sistema.

O sistema usa um ímã para segurar a bóia no submarino. A bóia deve ser liberada se o motorista soltar um botão (por exemplo, liberar quando estiver desligado). Como queremos evitar que o bouy saia por acidente (sem emergência, o dedo apenas escorregou do botão durante a corrida por um segundo), também gostaríamos de criar um atraso de dois segundos (não há necessidade de ser exatamente 2 segundos , mas é necessário um pequeno atraso).

“o que é um circuito eletrônico ”

Um dos membros da nossa equipe projetou um sistema para isso, que você encontra no anexo. Sou responsável pelo design final, o que significa que também é minha tarefa verificar este sistema. Como estudante de engenharia mecânica, este não é realmente meu ponto forte.

Você nos ajudaria muito se pudesse dar uma olhada no sistema. Eu certamente espero ter entendido todos os termos em inglês corretamente no desenho, mas se algo não estiver claro, pergunte.

Muito obrigado antecipadamente pelo seu tempo e conhecimento,
Com os melhores cumprimentos,

Marielle van den Hoed
Engenheiro-chefe da WASUB
Submarino movido a energia humana

Resolvendo o Pedido

Cara Marielle,

Com base nas informações fornecidas, entendo que sua exigência é um circuito temporizador simples de atraso ON.

O anexo mostra um circuito usando um microcontrolador que parece ser desnecessariamente complexo, também não consegui entender a inclusão de tantos reguladores, um retificador, já que o circuito usa uma bateria de 9V tudo isso absolutamente desnecessário.

No entanto, existem alguns detalhes que eu gostaria de saber: 1) Qual é a resistência aproximada da bobina do eletroímã?

2) Você quer um interruptor operado por relé, um mosfet operado ou um interruptor operado por transistor de potência?

3) Uma vez que a bóia é liberada, espera-se que o circuito trave nessa posição ou você quer que o interruptor volte a ligar o eletroímã, mas obviamente isso não funcionará, eu acho, porque uma vez que a bóia for liberada, a única maneira de trazê-lo de volta é por um esforço manual.
Cumprimentos.

Comentários:

Caro Swagatam,

Nosso sistema pode ser desnecessariamente complexo. Tentamos chegar a um sistema mais simples, mas ainda estamos lutando contra ele.

O termo retificador foi um erro cometido por mim. Tentei traduzir um termo em holandês para o inglês e meu computador me disse que era regulador ou retificador.

Verifiquei as duas traduções hoje e concluí que o termo certo é regulador.

Você pode estar certo ao dizer que os reguladores são desnecessários. O motivo pelo qual os usamos foi por causa dos diferentes componentes.

O microcontrolador usa 5V e a bobina 12V.

Queríamos usar duas baterias de 9V porque são mais fáceis de fazer à prova d'água do que uma combinação de 12V. Isso então teve que ser reduzido para 12V para a bobina (portanto, regulador

1), e a 5 V para o microcontrolador (portanto, regulador 2).

Não tínhamos certeza de que todos os componentes do sistema funcionariam em 9V sem queimar / falhar / etc.

Analisando o Design

Abaixo eu respondi suas perguntas:

1) A resistência da bobina do eletroímã é 37,9 Ohm. Isso é calculado usando as especificações no site onde o solicitamos (a potência nominal é 3,8 W e a tensão nominal é 12 V) e a fórmula fácil: P é U ao quadrado dividido por R.

2) Por switch eu acho que você quer dizer o círculo no meu desenho, que dizia 'transistor' ao lado dele?

Nesse caso, é um transistor NPN. Se você quis dizer o interruptor que o driver segura (botão):

Este site está em holandês, mas as fichas técnicas estão em inglês e são muito fáceis de encontrar. No entanto, ele não conseguiu descobrir o que você precisava saber sobre isso se essa opção fosse a que você se referia.

3) Realmente não importa o que acontece depois que a bóia é liberada.

Isso ocorre porque, como você disse, é necessário um esforço manual para trazê-lo de volta. No entanto, preferimos que ele permaneça desligado (trava nessa posição).

Isso economizaria energia (e trocar as baterias é difícil por causa da caixa à prova d'água) e quando ele liga novamente para rapidamente, corremos o risco de que a bóia não saia do submarino (solte para curto, se encaixe novamente). Pode ser um risco pequeno e evitável, mas precisamos convencer os juízes de nossa corrida de que é um sistema perfeitamente seguro, portanto, nenhum risco é sempre melhor do que um pequeno risco.

Espero que isso responda às suas perguntas. Ainda estamos trabalhando muito nisso e agradecemos a sua ajuda!

Estamos ansiosos por suas ideias,
Obrigado novamente!

Marielle van den Hoed
Engenheiro-chefe da WASUB
Submarino movido a energia humana

Projetando o Circuito

Usando um botão Push-To-OFF

O circuito de interruptor de bóia de segurança proposto para mergulhadores mostrado abaixo é basicamente um circuito temporizador de atraso ON.

Como pode ser visto na figura dada, um par de baterias de 9 V são unidas em série para adquirir 18 V, que é adequadamente reduzido para 12 V por meio de um IC 7812 para alimentar o estágio de temporizador ligado de retardo adjacente.

O botão de pressão indicado, que deve ser segurado pelo mergulhador enquanto a pessoa desejar permanecer submersa. Esta chave deve ser do tipo PUSH-TO-OFF.

Espera-se que o mergulhador seja transportado pela água com este botão pressionado.

No caso (seja qual for), se a chave acima for liberada, os 12v podem passar para a base de T1 a R2. No entanto, T1 é inibido dos 0,6 V necessários por um período de tempo calculado (2 segundos) até que C2 carregue até esse limite.

Assim que T1 conduz, T2 também segue e LIGA o eletroímã liberando a bóia para cima.

R5 / D4 certifique-se de que o circuito fica travado nesta posição, tornando uma ativação permanente do eletroímã até que o circuito seja retirado da água.

T3 / R6 forma uma chave ativada por água, garantindo que o circuito seja acionado apenas quando estiver imerso na água e os pontos A e B estiverem em ponte com conteúdo de água.

Apenas os pontos A e B devem ser expostos à água, o resto do circuito deve ser vedado hermeticamente dentro de um invólucro adequado à prova d'água

Diagrama de circuito

Lista de Peças

R1 = 1M
R2 = 100K
R3, R4 = 10K
R5 = 100k
R6 = 100 ohm
C2 = a ser selecionado para adquirir o atraso de 2 segundos necessário
D1 ---- D4 = 1N4007
T1 = BC547
T2 = BC557
T3 = TIP127

Usando um interruptor Push-to-ON

O próximo circuito de chave de segurança submarino acionado por humanos usa uma chave push-to-ON para uma operação idêntica à acima.

Assim que o mergulhador pressiona o botão pulsador e mergulha na água, os pontos A e B são obstruídos com água fazendo com que o suprimento flua no circuito.

O interruptor sendo mantido pressionado faz com que T2 seja ligado, mantendo assim o pino 14 do IC 4017 no aterramento.

Um flash momentâneo brilhante sobre o LED garante que o circuito seja reiniciado e esteja em uma posição de alerta em espera.

Agora, no caso de o mergulhador debaixo d'água soltar o botão de pressão, isso faria com que T2 se desligasse, mas somente após C1 ter descarregado abaixo do nível de 0,6V.

Neste ponto, T2 sendo desligado tornaria um potencial positivo para o pino 14 do IC 4017, fazendo com que a lógica alta no pino 3 pule para a próxima ordem de pinagem de saída que é tecnicamente o pino 2, mas por razões extremas de segurança todas as saídas restantes têm foi terminado na base de T1 por meio de diodos individuais.

A ação acima acionaria instantaneamente T3 e o eletroímã para as implementações pretendidas.

Diagrama de circuito

Lista de Peças

R1 = 100 Ohms
R2, R6 = 100K
R4, R3, R5, R7 = 10K
R8 = 1M
C1 = a ser calculado para obter o atraso de 2 segundos necessário
C2 = 0,22uF
C3 = 0,5uF / 25V
D1 --- D10 = 1N4007
T1 = TIP127
T2, T3 = BC547
IC1 = IC 4017
IC2 = 7812
Switch = tipo push-to-ON
EM = electromagnet

Feedback do Sr. Marielle

Marielle van den Hoed 6h24 (16 horas atrás) para mim