- Tarvittavat materiaalit
- Mikä on solenoidi ja miten se toimii?
- Piirikaavio
- Solenoidiohjainpiirin toiminta
Solenoidit ovat hyvin yleisesti käytettyjä toimilaitteita monissa prosessiautomaatiojärjestelmissä. Solenoidityyppejä on monenlaisia, esimerkiksi on olemassa magneettiventtiilejä, joita voidaan käyttää vesi- tai kaasuputkilinjojen avaamiseen tai sulkemiseen, ja on solenoidimäntäjä, joita käytetään tuottamaan lineaarista liikettä. Yksi hyvin yleinen solenoidin sovellus, jonka useimmat meistä olisivat kohdanneet, on ding-dong-ovikello. Ovikellon sisällä on mäntätyyppinen solenoidikäämi, joka vaihtovirtalähteen virtalähteenä liikuttaa pientä tankoa ylös ja alas. Tämä sauva osuu solenoidin molemmille puolille asetettuihin metallilevyihin rauhoittavan ding-dong-äänen tuottamiseksi.
Vaikka solenoidimekanismeja on monen tyyppisiä, perusasiat pysyvät samana. Eli siinä on kela, joka on kääritty metallisen (johtavan) materiaalin päälle. Kun kela on jännitteinen, tämä johtava materiaali altistuu jollekin mekaaniselle liikkeelle, joka sitten käännetään jousen tai muun mekanismin läpi jännitteettömänä. Koska solenoidissa on käämi, ne kuluttavat usein suuren määrän virtaa, minkä vuoksi jonkinlainen ohjainpiiri on pakollista sen käyttämiseksi. Tässä opetusohjelmassa opimme kuinka rakentaa ohjainpiiri magneettiventtiilin ohjaamiseksi.
Tarvittavat materiaalit
- Magneettiventtiili
- 12 V: n sovitin
- 7805 Säätimen IC
- IRF540N MOSFET
- Diodi IN4007
- 0.1uf tilava
- 1k ja 10k vastukset
- Johtojen liittäminen
- Leipälauta
Mikä on solenoidi ja miten se toimii?
Solenoidi on laite, joka muuntaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi. Siinä on kela kääritty johtavan materiaalin päälle, tämä kokoonpano toimii sähkömagneettina. Sähkömagneetin etuna luonnolliseen magneettiin nähden on, että se voidaan tarvittaessa kytkeä päälle tai pois päältä kelan jännitteellä. Siten kun kela on jännitteinen, niin nykypäivän lain mukaan virtaa johtavalla johtimella on magneettikenttä ympärillä, koska johdin on kela, magneettikenttä on riittävän voimakas magnetisoimaan materiaalin ja luomaan lineaarisen liikkeen.
Tämän prosessin aikana kela vetää suuren määrän virtaa ja tuottaa myös hystereesiongelman, joten ei ole mahdollista ajaa solenoidikäämiä suoraan logiikkapiirin kautta. Tässä käytetään 12 V: n magneettiventtiiliä, jota käytetään yleisesti nesteiden virtauksen hallintaan. Solenoidi vetää 700mA: n jatkuvan virran virran ollessa kytkettynä ja huipun, joka on lähes 1,2A, joten meidän on otettava huomioon nämä asiat suunniteltaessa ohjainpiiriä tälle erityiselle magneettiventtiilille.
Piirikaavio
Täydellinen kytkentäkaavio Solenoidiventtiilit ohjainpiiri on esitetty alla olevassa kuvassa. Ymmärrämme miksi se on suunniteltu niin, kun katsomme koko piiriä.
Kuten näette, piiri on hyvin yksinkertainen ja helppo rakentaa, joten voimme testata tämän käyttämällä pientä leipälautaliitäntää. Solenoidi voidaan yksinkertaisesti kytkeä päälle virtalähteellä 12 V sen liittimien yli ja sammuttaa virta sammuttamalla se. Tämän käynnistys- ja sammutusprosessin hallitsemiseksi digitaalisella piirillä tarvitaan kytkentälaite, kuten MOSFET, ja siten se on tärkeä komponentti tässä piirissä. Seuraavat ovat parametrit, jotka sinun on tarkistettava valittaessa MOSFET.
Porttilähteen kynnysjännite V GS (th): Tämä on jännite, joka on syötettävä MOSFETiin sen kytkemiseksi päälle. Tässä kynnysjännitteen arvo on 4 V ja toimitamme 5 V: n jännitteen, joka on enemmän kuin tarpeeksi MOSFETin käynnistämiseksi kokonaan
Jatkuva tyhjennysvirta: Jatkuva tyhjennysvirta on suurin virta, jonka voidaan antaa virrata piirin läpi. Tällöin solenoidimme kuluttaa maksimihuippuvirtaa 1,2 A ja MOSFET-arvomme on 10A 5 V Vgs: llä. Joten olemme enemmän kuin turvassa nykyisen MOSFET-luokituksen kanssa. On aina suositeltavaa, että virran todellisen arvon ja nimellisarvon välillä on jonkin verran ylärajaa.
Tyhjennyslähteen tilan vastus: Kun MOSFET on kytketty täysin päälle, sillä on jonkin verran vastusta tyhjennys- ja lähdetapin välillä, tätä vastusta kutsutaan kuten tilavastukseksi. Tämän arvon tulisi olla mahdollisimman pieni, muuten tappien yli tulee valtava jännitehäviö (ohmilaki), mikä johtaa siihen, että solenoidin jännite ei ole riittävä käynnistymään. On-state-vastuksen arvo on tässä vain 0,077Ω.
Voit tarkastella MOSFET-laitteesi datalehteä, jos suunnittelet virtapiiriä jollekin muulle solenoidisovellukselle. 7805-lineaarisen säätimen IC: tä käytetään 12 V: n tulojännitteen muuntamiseen 5 V: ksi, tämä jännite annetaan sitten MOSFET: n Gate-tapille, kun kytkintä painetaan 1K-virranrajoittimen kautta. Kun kytkintä ei paineta, portin tappi vedetään maahan maahan 10 k: n vastuksen kautta. Tämä pitää MOSFET: n pois päältä, kun kytkintä ei paineta. Lopuksi lisätään diodi vastakkaiseen suuntaan, jotta solenoidikäämi ei pääse purkautumaan virtapiiriin.
Solenoidiohjainpiirin toiminta
Nyt kun olemme ymmärtäneet ohjainpiirin toiminnan, testataan piiri rakentamalla se leipätaululle. Olen käyttänyt 12 V: n virtalähdettä virtalähteeseen ja laitteistoni asennus näyttää tältä tältä, kun se on valmis.
Kun kytkintä väliin painetaan, + 5 V: n syöttö syötetään MOSFETiin ja se kytkee magneettikytkimen päälle. Kun kytkintä painetaan uudelleen, se katkaisee + 5 V: n virran MOSFET: stä ja solenoidi palaa pois päältä -tilaan. Solenoidin kytkeminen päälle ja pois päältä voidaan havaita sen tekemällä napsautuksella, mutta hieman mielenkiintoisemmaksi olen liittänyt magneettiventtiilin vesiputkeen. Oletusarvoisesti, kun solenoidi on pois päältä, arvo on suljettu eikä vettä tule ulos toisesta päästä. Sitten kun solenoidi kytketään päälle, arvo avautuu ja vettä virtaa ulos. Työn voi visualisoida alla olevassa videossa.
Toivottavasti ymmärrät projektin ja nautit sen rakentamisesta. Jos sinulla on ollut ongelmia, voit lähettää ne kommenttiosioon tai käyttää foorumia tekniseen apuun.