Obvod vodiča solenoidu

Solenoidy sú veľmi často používané akčné členy v mnohých systémoch automatizácie procesov. Existuje veľa druhov solenoidov, napríklad existujú solenoidové ventily, ktoré sa dajú použiť na otváranie alebo zatváranie vodovodných alebo plynových potrubí a sú tu aj solenoidové piesty, ktoré sa používajú na výrobu lineárneho pohybu. Jednou z veľmi častých aplikácií solenoidu, s ktorou by sa väčšina z nás stretla, je zvonček na zvonenie dverí. Zvonček dverí má vo vnútri elektromagnetickú cievku piestového typu, ktorá pri napájaní zo zdroja striedavého prúdu bude pohybovať malou tyčou hore a dole. Táto tyč zasiahne kovové platne umiestnené na oboch stranách solenoidu, aby vyprodukovala upokojujúci zvuk ding dong.

Aj keď existuje veľa druhov solenoidových mechanizmov, najzákladnejšia vec zostáva rovnaká. To znamená, že má cievku navinutú na kovovom (vodivom) materiáli. Keď je cievka pod napätím, tento vodivý materiál je podrobený určitému mechanickému pohybu, ktorý je potom obrátený cez pružinu alebo iný mechanizmus, keď je bez napätia. Pretože solenoid zahŕňa cievku, často spotrebúvajú veľké množstvo prúdu, takže je nevyhnutné mať na jeho fungovanie nejaký typ budiaceho obvodu. V tomto výučbe sa naučíme, ako zostaviť obvod vodiča na ovládanie elektromagnetického ventilu.

Potrebné materiály

• Elektromagnetický ventil
• 12V adaptér
• Regulátor IC 7805
• MOSFET IRF540N
• Dióda IN4007
• 0,1uf Priestranný
• Rezistory 1k a 10k
• Pripojovacie vodiče
• Nepál

Čo je to solenoid a ako funguje?

Solenoid je zariadenie, ktoré premieňa elektrickú energiu na mechanickú. Má cievku navinutú na vodivý materiál, toto nastavenie funguje ako elektromagnet. Výhodou elektromagnetu oproti prírodnému magnetu je, že je možné ho podľa potreby zapnúť alebo vypnúť napájaním cievky. Keď je teda cievka pod napätím, potom podľa doterajšieho zákona má vodič prenášajúci prúd okolo seba magnetické pole, pretože vodičom je cievka, magnetické pole je dostatočne silné na to, aby magnetizovalo materiál a vytvorilo lineárny pohyb.

Počas tohto procesu cievka odoberá veľké množstvo prúdu a vytvára tiež problém s hysteréziou, preto nie je možné riadiť solenoidovú cievku priamo cez logický obvod. Tu používame elektromagnetický ventil 12V, ktorý sa bežne používa na riadenie prietoku kvapalín. Solenoid odoberá nepretržitý prúd 700 mA, keď je napájaný, a špičku takmer 1,2 A, takže pri navrhovaní obvodu budiča pre tento konkrétny solenoidový ventil musíme tieto veci brať do úvahy.

Schéma zapojenia

Kompletná schéma zapojenia obvodu vodiča solenoidu je znázornená na obrázku nižšie. Pochopíme, prečo je to tak navrhnuté, akonáhle sa pozrieme na celý okruh.

Ako vidíte, obvod je veľmi jednoduchý a ľahko zostaviteľný, a preto ho môžeme otestovať pomocou malého prepojenia s kontaktnou doskou. Solenoid je možné jednoducho zapnúť napájaním 12V cez jeho svorky a vypnutím vypnutím. Na riadenie tohto procesu zapínania a vypínania pomocou digitálneho obvodu potrebujeme spínacie zariadenie, ako je MOSFET, a preto je dôležitou súčasťou tohto obvodu. Nasledujú parametre, ktoré musíte skontrolovať pri výbere MOSFET.

Prahové napätie zdroja brány V _{GS (th)}: Toto je napätie, ktoré sa musí napájať na MOSFET, aby sa zapol. Tu je prahová hodnota napätia 4 V a my dodávame napätie 5 V, čo je viac ako dosť na úplné zapnutie MOSFETu.

Nepretržitý odtokový prúd: Nepretržitý odtokový prúd je maximálny prúd, ktorý môže prúdiť obvodom. Tu náš solenoid spotrebúva maximálny špičkový prúd 1,2 A a hodnotenie nášho MOSFETu je 10A pri 5V Vgs. Takže s aktuálnym hodnotením MOSFET sme viac ako v bezpečí. Vždy sa odporúča mať horný okrajový rozdiel medzi skutočnou hodnotou a menovitou hodnotou prúdu.

Odpor typu On-State v režime odtoku : Keď je MOSFET úplne zapnutý, má určitý odpor medzi vývodom Drain a Source, tento odpor sa nazýva ako odpor v stave. Hodnota by mala byť čo najmenšia, inak dôjde k veľkému poklesu napätia (ohmový zákon) na kolíkoch, čo povedie k nedostatočnému napätiu na zapnutie solenoidu. Hodnota odporu v zapnutom stave je tu iba 0,077Ω.

Ak navrhujete obvod pre nejakú inú aplikáciu solenoidu, môžete si pozrieť údajový list vášho MOSFETu. Lineárny regulátor 7805 IC sa používa na prevod vstupného napájania 12V na 5V, toto napätie sa potom dá do hradlového kolíka MOSFET, keď je spínač stlačený, a to pomocou rezistora obmedzujúceho prúd 1K. Ak spínač nie je stlačený, pin hradla sa stiahne na zem cez 10k rezistor. Toto udržuje MOSFET vypnutý, keď nie je stlačený spínač. Nakoniec sa pridá dióda v antiparalelnom smere, aby sa zabránilo vybíjaniu cievky solenoidu do výkonového obvodu.

Pracovanie obvodu solenoidového vodiča

Teraz, keď sme pochopili, ako funguje obvod ovládača, umožníme otestovať obvod postavením na doske s chlebom. Na napájanie som použil 12V adaptér a moje hardvérové ​​nastavenie vyzerá po dokončení asi takto.

Po stlačení medzipriestoru je na MOSFET privádzané napájanie + 5V, ktoré zapína solenoid. Po opätovnom stlačení spínača sa odpojí napájanie + 5 V na MOSFET a solenoid sa vráti do vypnutého stavu. Zapínanie a vypínanie solenoidu si všimnete kliknutím, ktorý vydáva, ale aby to bolo ešte zaujímavejšie, pripojil som elektromagnetický ventil k vodovodnému potrubiu. Keď je solenoid vypnutý, predvolene je hodnota uzavretá, a preto cez druhý koniec nevyteká voda. Potom, keď je solenoid zapnutý, hodnota sa otvorí a voda vytečie. Práce je možné vizualizovať na videu nižšie.

Dúfam, že ste projektu porozumeli a jeho zostavenie sa vám páčilo. Ak ste narazili na akýkoľvek problém, neváhajte ich uverejniť v sekcii komentárov alebo použite technickú pomoc vo fóre.