Схема електромагнітного драйвера

Соленоїди є дуже часто використовуваними приводами в багатьох системах автоматизації процесів. Існує багато типів соленоїдів, наприклад, є електромагнітні клапани, які можна використовувати для відкриття або закриття водопровідних або газопроводів, а також є електромагнітні плунжери, які використовуються для лінійного руху. Одне з дуже поширених застосувань соленоїда, з яким стикалося б більшість із нас, - дзвін на дзвінок дзвін-дон. У дверному дзвоні всередині є електромагнітна котушка плунжерного типу, яка при подачі енергії від джерела змінного струму рухатиме невеликий стрижень вгору і вниз. Цей стрижень вдарить по металевих пластинах, розміщених по обидва боки від соленоїда, і видасть заспокійливий звук дзвін-донг.

Незважаючи на те, що існує безліч типів електромагнітних механізмів, найосновніше залишається незмінним. Тобто він має котушку, намотану на металевий (провідний) матеріал. Коли котушка знаходиться під напругою, цей провідний матеріал піддається деякому механічному руху, який потім обертається через пружину або інший механізм при знеструмленні. Оскільки соленоїд включає котушку, вони часто споживають велику кількість струму, що робить обов'язковим наявність певного типу ланцюга драйверів для його роботи. У цьому підручнику ми дізнаємося, як побудувати схему драйвера для управління електромагнітним клапаном.

Необхідні матеріали

• Соленоїдний клапан
• Адаптер 12 В
• 7805 ІС регулятора
• МОП-транзистор IRF540N
• Діод IN4007
• 0,1uf Ємний
• Резистори 1к і 10к
• Підключення проводів
• Макет

Що таке соленоїд і як він працює?

Соленоїд - це пристрій, який перетворює електричну енергію в механічну. Він має котушку, намотану на струмопровідний матеріал, ця установка діє як електромагніт. Перевага електромагніта перед природним магнітом полягає в тому, що його можна вмикати або вимикати, коли це потрібно, подаючи напругу на котушку. Таким чином, коли котушка під напругою, то згідно із законом Фарадея струмопровідний провідник має навколо нього магнітне поле, оскільки провідник є котушкою, магнітне поле досить сильне, щоб намагнічувати матеріал і створювати лінійний рух.

Під час цього процесу котушка витягує велику кількість струму, а також створює проблему гістерезису, отже, неможливо безпосередньо вводити електромагнітну котушку за допомогою логічної схеми. Тут ми використовуємо електромагнітний клапан 12 В, який зазвичай використовується для контролю потоку рідин. Електромагніт витягує безперервний струм 700 мА при напрузі та пік майже 1,2 А, тому ми повинні врахувати ці речі, розробляючи схему драйвера для цього конкретного електромагнітного клапана.

Кругова діаграма

Повна електрична схема схеми електромагнітного драйвера показана на зображенні нижче. Чому він розроблений так, ми зрозуміємо один раз, подивившись повну схему.

Як бачите, схема дуже проста і легка в побудові, отже, ми можемо перевірити це за допомогою невеликого макетного з'єднання. Електромагніт можна просто увімкнути, подаючи 12 В на всі його клеми і вимикаючи, вимикаючи його. Для управління цим процесом увімкнення та вимкнення за допомогою цифрової схеми нам потрібен комутаційний пристрій, такий як MOSFET, і, отже, він є важливим компонентом цієї схеми. Нижче наведено параметри, які потрібно перевірити, вибираючи MOSFET.

Порогова напруга джерела затвора V _{GS (th)}: Це напруга, яка повинна подаватися на MOSFET, щоб увімкнути її. Тут порогове значення напруги становить 4 В, і ми подаємо напругу 5 В, що більш ніж достатньо, щоб повністю увімкнути MOSFET

Безперервний струм стоку: Безперервний струм стоку - це максимальний струм, який може пропускатися через ланцюг. Тут наш соленоїд споживає максимальний піковий струм 1,2 А, а потужність нашого МОП-транзистора становить 10 А при 5 В. Тож ми більш ніж у безпеці з поточним рейтингом MOSFET. Завжди рекомендується мати деяку верхню граничну різницю між фактичним значенням та номінальним значенням струму.

Опір зливного джерела на вході : Коли MOSFET повністю увімкнено, він має певний опір між штирем зливу та джерела, цей опір називається як опір стану. Значення цього повинно бути якомога меншим, інакше відбудеться величезне падіння напруги (закон Ом) на висновках, що призведе до недостатньої напруги для включення соленоїда. Значення опору у стані тут становить лише 0,077 Ом.

Ви можете подивитися таблицю даних вашого MOSFET, якщо ви розробляєте схему для якогось іншого додатка електромагнітного випромінювання. Схема лінійного регулятора 7805 використовується для перетворення вхідного джерела 12 В у 5 В, ця напруга потім подається на штифт затвора MOSFET при натисканні на перемикач через резистор обмеження струму 1 К. Коли перемикач не натискається, штифт затвора витягується на землю через 10k резистор. Це залишає MOSFET вимкненим, коли перемикач не натиснуто. Нарешті, діод додається в паралельному напрямку, щоб запобігти розряду електромагнітної котушки в ланцюзі живлення.

Робота схеми електромагнітного драйвера

Тепер, коли ми зрозуміли, як працює схема драйвера, дозволимо перевірити схему, побудувавши її на хлібній дошці. Я використовував адаптер напруги 12 В для живлення, і моє налаштування обладнання виглядає приблизно так після завершення.

Коли натискається перемикач між ними, живлення + 5 В подається на МОП-транзистор, і він включає соленоїд. При повторному натисканні перемикача він відключає живлення + 5 В до MOSFET, і соленоїд повертається у вимкнений стан. Вмикання та вимикання соленоїда можна помітити за звуком клацання, який він видає, але, щоб зробити його цікавішим, я підключив електромагнітний клапан до водопровідної труби. За замовчуванням, коли соленоїд вимкнений, значення закрите, а отже, вода не виходить через інший кінець. Потім при включенні соленоїда значення відкривається і вода витікає. Роботу можна продемонструвати у відео нижче.

Сподіваємось, ви зрозуміли проект і насолоджувались його побудовою, якщо ви зіткнулися з якоюсь проблемою, сміливо розміщуйте їх у розділі коментарів або використовуйте форум для технічної допомоги.