Solenoīda vadītāja shēma

Solenoīdi ir ļoti bieži izmantoti izpildmehānismi daudzās procesu automatizācijas sistēmās. Ir daudz veidu solenoīdu, piemēram, ir elektromagnētiskie vārsti, kurus var izmantot, lai atvērtu vai aizvērtu ūdens vai gāzes cauruļu līnijas, un ir elektromagnētiskie virzuļi, kurus izmanto lineāras kustības radīšanai. Viens ļoti izplatīts solenoīda pielietojums, ar kuru lielākā daļa no mums būtu saskārušies, ir ding-dong durvju zvans. Durvju zvana iekšpusē ir virzuļa tipa elektromagnētiskā spole, kas, darbojoties ar maiņstrāvas avotu, pārvietos nelielu stieni uz augšu un uz leju. Šis stienis atsitīsies pret metāla plāksnēm, kas novietotas abās solenoīda pusēs, lai radītu nomierinošu ding dong skaņu.

Lai gan ir pieejami daudzi elektromagnētisko mehānismu veidi, pats galvenais paliek nemainīgs. Tas ir, tam ir spole, kas savīta virs metāla (vadoša) materiāla. Kad spole tiek barota, šis vadošais materiāls tiek pakļauts kādai mehāniskai kustībai, kas pēc strāvas padeves tiek mainīta caur atsperi vai citu mehānismu. Tā kā solenoīds ir saistīts ar spoli, tie bieži patērē lielu strāvas daudzumu, tāpēc tā darbināšanai ir obligāti jābūt kāda veida vadītāja ķēdei. Šajā apmācībā mēs uzzināsim, kā izveidot vadītāja ķēdi, lai vadītu elektromagnētisko vārstu.

Nepieciešamie materiāli

• Solenoīda vārsts
• 12V adapteris
• 7805 Regulatora IC
• IRF540N MOSFET
• Diode IN4007
• 0.1uf ietilpīgs
• 1k un 10k rezistori
• Savienojošie vadi
• Maizes dēlis

Kas ir solenoīds un kā tas darbojas?

Solenoīds ir ierīce, kas pārveido elektrisko enerģiju mehāniskajā enerģijā. Tam ir spole, kas uztīta virs vadoša materiāla, šī iekārta darbojas kā elektromagnēts. Elektromagnēta priekšrocība salīdzinājumā ar dabisko magnētu ir tā, ka to var ieslēgt vai izslēgt, kad tas ir nepieciešams, spolei iedarbinot enerģiju. Tādējādi, kad spole tiek barota, tad saskaņā ar mūsdienās spēkā esošajiem likumiem strāvas vadošajam vadītājam ir magnētiskais lauks ap to, jo vadītājs ir spole, un magnētiskais lauks ir pietiekami spēcīgs, lai magnetizētu materiālu un radītu lineāru kustību.

Šī procesa laikā spole piesaista lielu strāvas daudzumu, kā arī rada histerēzes problēmu, tāpēc nav iespējams tieši vadīt elektromagnētisko spoli, izmantojot loģisko ķēdi. Šeit mēs izmantojam 12 V elektromagnētisko vārstu, ko parasti izmanto šķidrumu plūsmas kontrolei. Solenoid piesaista nepārtrauktu 700mA strāvu, kad tas ir ieslēgts, un maksimumu gandrīz 1.2A, tāpēc mums ir jāapsver šīs lietas, izstrādājot vadītāja ķēdi šim konkrētajam solenoīda vārstam.

Ķēdes shēma

Pilna solenoīda draivera shēmas shēma ir parādīta zemāk esošajā attēlā. Kāpēc tas ir izstrādāts, mēs sapratīsim, vienreiz apskatot visu ķēdi.

Kā redzat, ķēde ir ļoti vienkārša un viegli izveidojama, tāpēc mēs to varam pārbaudīt, izmantojot nelielu paneļu savienojumu. Elektromagnētu var vienkārši ieslēgt, barojot 12 V pāri spailēm, un izslēgt, to izslēdzot. Lai kontrolētu šo ieslēgšanas un izslēgšanas procesu, izmantojot digitālo shēmu, mums ir nepieciešama komutācijas ierīce, piemēram, MOSFET, un tādējādi tā ir svarīga šīs ķēdes sastāvdaļa. Šie parametri ir jāpārbauda, ​​atlasot MOSFET.

Vārtu avota sliekšņa spriegums V _{GS (th)}: Šis ir spriegums, kas jāievada MOSFET, lai to ieslēgtu. Šeit sliekšņa sprieguma vērtība ir 4V, un mēs piegādājam 5V spriegumu, kas ir vairāk nekā pietiekami, lai pilnībā ieslēgtu MOSFET

Nepārtraukta drenāžas strāva: Nepārtraukta drenāžas strāva ir maksimālā strāva, kurai var ļaut plūst caur ķēdi. Šeit mūsu solenoīds patērē maksimālo maksimālo strāvu 1,2A, un mūsu MOSFET vērtējums ir 10A pie 5V Vgs. Tātad mēs esam vairāk nekā droši ar pašreizējo MOSFET reitingu. Vienmēr ieteicams noteikt kādu augšējo robežas starpību starp strāvas faktisko vērtību un nominālo vērtību.

Drenāžas avota pretestība uz vietas: Kad MOSFET ir pilnībā ieslēgts, tam starp drenāžas un avota tapu ir zināma pretestība, šo pretestību sauc par stāvokļa pretestību. Tā vērtībai jābūt pēc iespējas zemākai, jo citādi tapām būs milzīgs sprieguma kritums (omu likums), kā rezultātā solenoīda ieslēgšanai nepietiek sprieguma. Stāvokļa pretestības vērtība šeit ir tikai 0,077Ω.

Ja projektējat ķēdi kādai citai solenoīda lietojumprogrammai, varat apskatīt sava MOSFET datu lapu. Lai pārveidotu 12V ieejas padevi par 5V, tiek izmantots 7805 lineārā regulatora IC, pēc tam slēdzi nospiežot 1K strāvas ierobežojošajā rezistorā, šis spriegums tiek piešķirts MOSFET vārtu tapai. Ja slēdzis netiek nospiests, vārtu tapa tiek novilkta līdz zemei ​​caur 10k rezistoru. Tādējādi MOSFET tiek izslēgts, ja slēdzis netiek nospiests. Visbeidzot, pret paralēlu virzienu tiek pievienots diode, lai novērstu solenoīda spoles izlādi barošanas ķēdē.

Elektromagnētiskā vadītāja ķēdes darbība

Tagad, kad esam sapratuši, kā darbojas Vadītāja ķēde, ļauj pārbaudīt ķēdi, uzbūvējot to uz maizes dēļa. Barošanas avotam esmu izmantojis 12 V adapteri, un pēc aparatūras iestatīšanas tā izskatās apmēram šāda.

Kad starp slēdzi tiek nospiests, MOSFET tiek piegādāts + 5 V padeve, un tas ieslēdz solenoīdu. Atkārtoti nospiežot slēdzi, tas atvieno + 5V barošanu MOSFET un solenoīds atgriežas izslēgtā stāvoklī. Elektromagnēta ieslēgšanu un izslēgšanu var pamanīt pēc tā radītās klikšķa skaņas, taču, lai padarītu to mazliet interesantāku, es savienoju elektromagnēta vārstu ar ūdens cauruli. Pēc noklusējuma, kad solenoīds ir izslēgts, vērtība ir aizvērta, un tāpēc caur citu galu ūdens neizplūst. Tad, kad solenoīds ir ieslēgts, vērtība tiek atvērta, un ūdens izplūst. Darbu var vizualizēt zemāk esošajā video.

Ceru, ka sapratāt projektu un izbaudījāt tā veidošanu, ja esat saskāries ar kādu problēmu, droši publicējiet tos komentāru sadaļā vai izmantojiet forumu tehniskai palīdzībai.