Електромагнитна верига на водача

Соленоидите са много често използвани изпълнителни механизми в много системи за автоматизация на процесите. Има много видове соленоиди, например има електромагнитни клапани, които могат да се използват за отваряне или затваряне на тръбопроводи за вода или газ и има соленоидни бутала, които се използват за генериране на линейно движение. Едно много често приложение на соленоида, на което повечето от нас биха се натъкнали, е камбаната на вратата. Камбаната на вратата има соленоидна намотка тип бутало вътре, която при захранване от източник на променлив ток ще движи малък прът нагоре и надолу. Този прът ще удари металните пластини, поставени от двете страни на соленоида, за да произведе успокояващ звук от динг донг.

Въпреки че има много видове соленоидни механизми, най-основното нещо остава същото. Тоест има навита навивка върху метален (проводящ) материал. Когато бобината е под напрежение, този проводящ материал е подложен на някакво механично движение, което след това се обръща през пружина или друг механизъм, когато е обезсилено. Тъй като соленоидът включва бобина, те често консумират голямо количество ток, което прави задължително наличието на някакъв тип драйверна верига, която да го задейства. В този урок ще научим как да изградим верига на водача за управление на електромагнитен клапан.

Необходими материали

• Електромагнитен клапан
• 12V адаптер
• 7805 IC регулатор
• IRF540N MOSFET
• Диод IN4007
• 0.1uf Капацитет
• 1k и 10k резистори
• Свързващи проводници
• Макет

Какво е соленоид и как работи?

Соленоидът е устройство, което преобразува електрическата енергия в механична. Той има навита навивка върху проводим материал, тази настройка действа като електромагнит. Предимството на електромагнита пред естествения магнит е, че той може да се включва или изключва, когато се изисква чрез захранване на бобината. По този начин, когато бобината се захранва, тогава според закона на Фарадес проводникът с ток има магнитно поле около себе си, тъй като проводникът е намотка, магнитното поле е достатъчно силно, за да намагнетира материала и да създаде линейно движение.

По време на този процес бобината изтегля голямо количество ток и също така създава проблем с хистерезис, поради което не е възможно да се задвижва соленоидна намотка директно чрез логическа схема. Тук използваме 12V електромагнитен клапан, който обикновено се използва за управление на потока на течности. Соленоидът получава непрекъснат ток от 700mA при захранване и пик от близо 1,2A, така че трябва да вземем предвид тези неща, докато проектираме веригата на драйвера за този конкретен електромагнитен клапан.

Електрическа схема

Пълната схема на електрическата схема за електромагнитен драйвер е показана на изображението по-долу Ще разберем защо е проектиран така, след като разгледаме цялата схема.

Както можете да видите схемата е много проста и лесна за изграждане, следователно можем да тестваме това с помощта на малка връзка. Соленоидът може просто да се включи, като се захранва 12V през неговите клеми и се изключи чрез изключване. За да контролираме този процес на включване и изключване с помощта на цифрова схема, имаме нужда от превключващо устройство като MOSFET и по този начин това е важният компонент в тази схема. Следват параметрите, които трябва да проверите, докато избирате MOSFET.

Гранично напрежение на източника на порта V _{GS (th)}: Това е напрежението, което трябва да се подава към MOSFET, за да се включи. Тук праговата стойност на напрежението е 4V и ние доставяме напрежение от 5V, което е повече от достатъчно, за да включи напълно MOSFET

Непрекъснат източителен ток: Непрекъснатият източителен ток е максималният ток, който може да бъде оставен да тече през верига. Тук нашият соленоид консумира максимален пиков ток от 1,2А, а мощността на нашия MOSFET е 10А при 5V Vgs. Така че сме повече от сигурни с текущата оценка на MOSFET. Винаги се препоръчва да има някаква горна гранична разлика между действителната стойност и номиналната стойност на тока.

Съпротивление на източване на източник на състояние: Когато MOSFET е напълно включен, той има известно съпротивление между изтичането и извода на източника, това съпротивление се нарича като при съпротивление на държавата. Стойността на това трябва да бъде възможно най-ниска, иначе ще има огромен спад на напрежението (закон ома) на щифтовете, което води до недостатъчно напрежение за включване на соленоида. Стойността на съпротивлението в състояние тук е само 0,077Ω.

Можете да разгледате листа с данни на вашия MOSFET, ако проектирате схемата за друго приложение на соленоида. 7805 IC с линеен регулатор се използва за преобразуване на 12V входно захранване в 5V, след което това напрежение се подава към щифта на порта на MOSFET, когато ключът е натиснат чрез резистор за ограничаване на тока 1K. Когато превключвателят не е натиснат, щифтът на портата се изтегля надолу към земята чрез 10k резистор. Това поддържа MOSFET изключен, когато превключвателят не е натиснат. Накрая се добавя диод в антипаралелна посока, за да се предотврати разреждането на соленоидната намотка в силовата верига.

Работа на веригата за електромагнитен драйвер

След като разбрахме как работи схемата на драйвера, нека тестваме веригата, като я изградим върху дъска за хляб. Използвал съм 12V адаптер за захранване и моята хардуерна настройка изглежда нещо подобно, когато е завършена.

Когато се натисне превключвателят между тях, захранването + 5V се подава към MOSFET и той включва соленоида. Когато ключът се натисне отново, той изключва захранването + 5V към MOSFET и соленоидът се връща в изключено състояние. Включването и изключването на соленоида може да се забележи по звука на щракане, издаден от него, но за да стане малко по-интересно, свързах соленоидния клапан към водопроводна тръба. По подразбиране, когато соленоидът е изключен, стойността е затворена и следователно водата не излиза през другия край. След това, когато соленоидът е включен, стойността се отваря и водата изтича. Работата може да бъде визуализирана във видеото по-долу.

Надявам се, че сте разбрали проекта и ви е било приятно да го изградите, ако сте се сблъскали с някакъв проблем, можете да ги публикувате в раздела за коментари или да използвате форума за техническа помощ.