Solenoid driver kredsløb

Solenoider er meget almindeligt anvendte aktuatorer i mange procesautomatiseringssystemer. Der er mange typer magnetventiler, for eksempel er der magnetventiler, som kan bruges til at åbne eller lukke vand- eller gasrørledninger, og der er magnetventiler, der bruges til at producere lineær bevægelse. En meget almindelig anvendelse af solenoid, som de fleste af os ville være stødt på, er ding-dong-dørklokken. Dørklokken har en stempelformet magnetventil inde i den, som når den får strøm fra vekselstrømskilde, vil den bevæge en lille stang op og ned. Denne stang vil ramme metalpladerne placeret på hver side af solenoiden for at frembringe den beroligende ding dong-lyd.

Selv om der er mange typer solenoidmekanismer til rådighed, forbliver den mest basale ting den samme. Det vil sige, det har en spole viklet over et metal (ledende) materiale. Når spolen er strømforsynet, udsættes dette ledende materiale for en eller anden mekanisk bevægelse, som derefter vendes gennem en fjeder eller anden mekanisme, når den er strømløs. Da solenoiden involverer spole, forbruger de ofte en stor mængde strøm, hvilket gør det obligatorisk at have en eller anden type driverkredsløb til at betjene den. I denne vejledning lærer vi, hvordan man bygger førerkredsløb til styring af en magnetventil.

Nødvendige materialer

• Magnetventil
• 12V adapter
• 7805 Regulator IC
• IRF540N MOSFET
• Diode IN4007
• 0.1uf kapacitet
• 1k og 10k modstande
• Tilslutning af ledninger
• Brødbræt

Hvad er en magnetventil, og hvordan fungerer den?

En solenoid er en enhed, der omdanner elektrisk energi til mekanisk energi. Den har en spole viklet over et ledende materiale, denne opsætning fungerer som en elektromagnet. Fordelen ved en elektromagnet i forhold til den naturlige magnet er, at den kan tændes eller slukkes, når det kræves ved at aktivere spolen. Når spolen således er aktiveret, har den nuværende bærende leder ifølge faradays lov et magnetfelt omkring sig, da lederen er en spole, er magnetfeltet stærkt nok til at magnetisere materialet og skabe en lineær bevægelse.

Under denne proces trækker spolen en stor mængde strøm og producerer også hystereseproblemer, hvorfor det ikke er muligt at køre en magnetventil direkte gennem et logisk kredsløb. Her bruger vi en 12V magnetventil, der ofte bruges til at kontrollere strømmen af ​​væsker. Solenoiden trækker en kontinuerlig strøm på 700mA, når den er strømforsynet, og en top på næsten 1,2A, så vi er nødt til at overveje disse ting, mens vi designer driverkredsen til denne særlige magnetventil.

Kredsløbsdiagram

Det komplette kredsløbsdiagram for Solenoid driver kredsløb er vist på billedet nedenfor. Vi vil forstå, hvorfor det er designet således, en gang efter at have kigget på det komplette kredsløb.

Som du kan se, er kredsløbet meget simpelt og let at bygge, og derfor kan vi teste dette ved hjælp af en lille breadboard-forbindelse. En magnetventil kan let tændes ved at tænde 12V over sine terminaler og slukke ved at slukke for den. For at kontrollere denne tænd / sluk-proces ved hjælp af et digitalt kredsløb har vi brug for en omskifterenhed som MOSFET, og det er således den vigtige komponent i dette kredsløb. Følgende er de parametre, du skal kontrollere, når du vælger MOSFET.

Gate Source Threshold Voltage V _{GS (th)}: Dette er den spænding, der skal leveres til MOSFET for at tænde den. Her er tærskelspændingsværdien 4V, og vi leverer en spænding på 5V, som er mere end nok til at tænde MOSFET helt

Kontinuerlig afløbsstrøm : Den kontinuerlige afløbsstrøm er den maksimale strøm, der kan tillades at strømme gennem et kredsløb. Her bruger vores magnetventil en maksimal spidsstrøm på 1,2A, og vurderingen af ​​vores MOSFET er 10A ved 5V Vgs. Så vi er mere end sikre med den nuværende vurdering af MOSFET. Det anbefales altid at have en eller anden øvre marginalforskel mellem den aktuelle værdi og den nominelle værdi af strømmen.

Drain-Source On-State Resistance: Når MOSFET er tændt fuldt ud, har den en vis modstand mellem Drain og Source pin, denne modstand kaldes som for tilstandsmodstand. Værdien af ​​dette skal være så lav som muligt ellers vil der være enormt spændingsfald (ohm lov) over stifterne, hvilket resulterer i ikke tilstrækkelig spænding til, at solenoiden kan tænde. Værdien af ​​on-state modstand her er kun 0,077Ω.

Du kan se databladet for din MOSFET, hvis du designer kredsløbet til en anden Solenoid-applikation. En 7805 Lineær regulator IC bruges til at konvertere 12V-indgangsforsyningen til 5V, denne spænding gives derefter til MOSFETs portstift, når der trykkes på kontakten gennem en 1K strømbegrænsende modstand. Når der ikke trykkes på kontakten, trækkes portstiften ned til jorden gennem en 10 k modstand. Dette holder MOSFET slukket, når der ikke trykkes på kontakten. Endelig tilføjes en diode i antiparallel retning for at forhindre, at solenoidspolen udlades i strømkredsen.

Arbejde med magnetventilkredsløb

Nu hvor vi har forstået, hvordan førerkredsløbet fungerer, kan vi teste kredsløbet ved at bygge det på et brødbræt. Jeg har brugt en 12V adapter til strømforsyning, og min hardwareopsætning ser sådan ud, når den er færdig.

Når der trykkes på kontakten imellem, leveres + 5V forsyningen til MOSFET, og den tænder solenoiden. Når der trykkes på kontakten igen, afbryder den + 5V-forsyningen til MOSFET, og solenoiden går tilbage til slukket tilstand. At tænde og slukke for solenoiden kan bemærkes ved kliklyden fra den, men for at gøre det lidt mere interessant har jeg tilsluttet magnetventilen til et vandrør. Når solenoiden er slukket, er værdien som standard lukket, og der kommer derfor ikke vand ud gennem den anden ende. Så når solenoiden er tændt, åbnes værdien, og vandet strømmer ud. Arbejdet kan visualiseres i videoen nedenfor.

Håber du forstod projektet og nød at bygge det, hvis du havde haft problemer, er du velkommen til at sende dem i kommentarsektionen eller bruge forummet til teknisk hjælp.