O post explica um circuito de mecanismo de segurança que pode ser usado em submarinos de propulsão humana para proteger o mergulhador durante 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 de propulsão humana. Neste submarino precisamos de uma bóia de segurança, que tem que ser do tipo “deadman’s switch”. 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, soltar quando estiver desligado). Como queremos evitar que o bouy saia por acidente (sem emergência, o dedo simplesmente escorregou do botão durante a corrida por um segundo), também gostaríamos de construir um atraso de dois segundos (não é necessário que seja exatamente 2 segundos , mas é necessário um pequeno atraso).
Um dos membros de nossa equipe projetou um sistema para isso, que você pode encontrar no anexo. Sou responsável pelo design final, o que significa que também é minha tarefa verificar este sistema. Como estudante de engenharia mecânica, isso não é realmente o meu ponto forte.
Você nos ajudaria muito se pudesse dar uma olhada no sistema. Eu certamente espero ter todos os termos em inglês corretamente no desenho, mas se algo não estiver claro, por favor, pergunte.
Muito obrigado antecipadamente pelo seu tempo e conhecimento,
Com os melhores cumprimentos,
Marielle van den Hoed
Engenheiro-chefe da WASUB
Submarino de Propulsão Humana
Resolvendo a solicitação
Prezada Marielle,
Pelas informações fornecidas, entendo que sua exigência é um simples circuito de temporizador 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 todos estes absolutamente não são necessários.
No entanto, existem alguns detalhes que eu gostaria de saber: 1) Qual é a resistência aproximada da bobina do eletroímã?
2) Você quer uma chave operada por relé, uma chave operada por mosfet ou uma chave operada 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 ligue o eletroímã de volta à energia, mas obviamente isso não funcionará, porque uma vez que a bóia é liberada, a única maneira de trazê-lo de volta é por um esforço manual.
Cumprimentos.
Comentários:
Caro Swagatam,
Nosso sistema pode realmente ser desnecessariamente complexo. Tentamos criar um sistema mais simples, mas ainda estamos lutando com ele.
O termo retificador foi um erro cometido por mim. Tentei traduzir um termo holandês em inglês, e meu computador me disse que era regulador ou retificador.
Verifiquei as duas traduções hoje e concluí que o termo correto é regulador.
Você pode estar certo de que os reguladores são desnecessários. A razão pela 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 tornar estanques do que uma combinação de 12V. Este então teve que ser reduzido para 12V para a bobina (daí o regulador
1), e a 5V para o microcontrolador (daí o regulador 2).
Não tínhamos certeza de que todos os componentes do sistema funcionariam em 9V sem queimar/falhar/etc.
Analisando o design
Abaixo respondi suas perguntas:
1) A resistência da bobina do eletroímã é de 37,9 Ohm. Isso é calculado usando as especificações no site em que o encomendamos (a potência nominal é 3,8W e a tensão nominal é 12V) e a fórmula fácil: P é U ao quadrado dividido bij R.
2) Por interruptor, acho que você quer dizer o círculo no meu desenho, que dizia “transistor” ao lado dele?
Se sim, é um transistor NPN. Se você quis dizer o interruptor que o driver segura (botão):
Este site está em holandês, mas as folhas de dados estão em inglês e são bastante fáceis de encontrar. No entanto, não foi possível descobrir o que você precisava saber sobre isso, se essa opção é a que você quis dizer.
3) Realmente não importa o que acontece depois que a bóia é liberada.
Isso ocorre porque, como você disse, é preciso esforço manual para trazê-lo de volta. No entanto, preferimos que permaneça desligado (trava nessa posição).
Isso economizaria energia (e trocar as baterias é difícil por causa do estojo à prova d’água) e quando ele volta rapidamente para rapidamente, corremos o risco de a bóia não sair do submarino (liberar em curto, se conectar novamente). Pode ser um risco pequeno, e pode ser evitável, mas precisamos convencer os juízes de nossa corrida de que é um sistema perfeitamente seguro, então nenhum risco é sempre melhor do que um pequeno risco.
Espero que isso responda suas perguntas. Ainda estamos trabalhando muito nisso e agradecemos muito sua ajuda!
Aguardamos suas ideias,
Obrigado novamente!
Marielle van den Hoed
Engenheiro-chefe da WASUB
Submarino de Propulsão Humana
Projetando o Circuito
Usando um interruptor push-to-OFF
O circuito de interruptor de bóia de segurança de mergulhadores proposto mostrado abaixo é basicamente um circuito temporizador de atraso ON.
Como pode ser visto na figura dada, um par de baterias de 9V são unidas em série para adquirir 18V, que é adequadamente reduzido para 12V através de um IC 7812 para alimentar o estágio do temporizador de atraso ON adjacente.
O botão push-to-OFF indicado que deve ser mantido pelo mergulhador enquanto a pessoa desejar permanecer submersa. Este interruptor deve ser do tipo PUSH-TO-OFF.
Espera-se que o mergulhador seja levado pela água com este interruptor pressionado.
No caso (qualquer que seja) se o interruptor acima for liberado, 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 seja carregado até esse limite.
Assim que T1 conduz, T2 também segue e liga o eletroímã liberando a bóia para cima.
R5/D4 certifique-se, o circuito fica travado nesta posição tornando uma ativação permanente do eletroímã até que o circuito seja puxado para fora da água.
O T3/R6 forma um interruptor ativado por água, garantindo que o circuito seja acionado apenas quando estiver imerso na água e os pontos A e B estejam em ponte com o conteúdo de água.
Apenas os pontos A e B devem ser expostos à água, o restante do circuito deve ser hermeticamente vedado dentro de um invólucro apropriado à prova d’água
Diagrama de circuito
Lista de peças
R1 = 1M
R2 = 100K
R3, R4 = 10K
R5 = 100k
R6 = 100 ohms
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 interruptor de segurança submarino movido a energia humana usa um interruptor push-to-ON para uma operação idêntica à acima.
Assim que o mergulhador pressiona o botão de pressão e mergulha na água, os pontos A e B ficam em ponte com água fazendo com que o suprimento flua no circuito.
A chave sendo mantida pressionada faz com que T2 ligue, mantendo assim o pino 14 do IC 4017 no terra.
Um flash momentâneo brilhante sobre o LED garante que o circuito seja reiniciado e esteja em uma posição de alerta de espera.
Agora, caso o mergulhador debaixo d’água solte o botão, isso fará com que T2 desligue, mas somente depois que C1 descarregar abaixo do nível de 0,6V.
Neste ponto, T2 sendo DESLIGADO renderia um potencial positivo para o pino 14 do IC 4017, fazendo com que a lógica alta no pino 3 saltasse para a próxima ordem de pinagem de saída que é tecnicamente o pino 2, mas por razões de segurança extremas todas as saídas restantes têm foi terminado na base de T1 através 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
Interruptor = tipo push-to-ON
EM = eletroímã
Feedback do Sr. Marielle
Marielle van den Hoed18:24 (há 16 horas)
para mim
Olá Swagatam,
Acabamos de ler seu blog, e parece ótimo!
Muito obrigado pela sua ajuda!
Cumprimentos,
Marielle
Hashtags: #Circuito #Interruptor #Bóia #Segurança #para #Submarino #Propulsão #Humana
FONTE
Nota: Este conteúdo foi traduzido do Inglês para português (auto)
Pode conter erros de tradução
Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…
Veja na FONTE até ser revisado o conteúdo.
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