Circuitul driverului solenoidului

Solenoizii sunt actuatori foarte utilizați în multe sisteme de automatizare a proceselor. Există multe tipuri de solenoizi, de exemplu, există electrovalve care pot fi utilizate pentru deschiderea sau închiderea conductelor de apă sau gaz și există pistoni solenoizi care sunt folosiți pentru a produce mișcare liniară. O aplicație foarte obișnuită a solenoidului pe care majoritatea dintre noi ar fi întâlnit-o este clopotul ușii ding-dong. Clopotul ușii are în interiorul său o bobină de solenoid de tip piston, care, atunci când este alimentată de sursa de curent alternativ, va muta o tijă mică în sus și în jos. Această tijă va atinge plăcile metalice plasate pe ambele părți ale solenoidului pentru a produce sunetul ding dong liniștitor.

Deși sunt disponibile multe tipuri de mecanisme solenoidale, cel mai de bază rămâne același. Adică are o bobină înfășurată peste un material metalic (conductor). Când bobina este alimentată, acest material conductiv este supus unor mișcări mecanice care sunt apoi inversate printr-un arc sau alt mecanism atunci când sunt dezactivate. Deoarece solenoidul implică bobină, acestea consumă adesea o cantitate mare de curent, ceea ce face obligatoriu existența unui tip de circuit de conducere pentru a-l opera. În acest tutorial vom învăța cum să construim circuitul driverului pentru a controla o electrovalvă.

Materiale necesare

• Valva selenoida
• Adaptor 12V
• 7805 Regulator IC
• MOSFET IRF540N
• Diodă IN4007
• 0,1uf Capacious
• Rezistoare 1k și 10k
• Conectarea firelor
• Breadboard

Ce este un solenoid și cum funcționează?

Un solenoid este un dispozitiv care transformă energia electrică în energie mecanică. Are o bobină înfășurată peste un material conductor, acest set acționează ca un electromagnet. Avantajul unui electromagnet față de magnetul natural este că poate fi pornit sau oprit atunci când este necesar prin alimentarea bobinei. Astfel, atunci când bobina este alimentată, în conformitate cu legea actuală, conductorul de curent are un câmp magnetic în jurul său, deoarece conductorul este o bobină, câmpul magnetic este suficient de puternic pentru a magnetiza materialul și a crea o mișcare liniară.

În timpul acestui proces, bobina atrage o cantitate mare de curent și produce, de asemenea, o problemă de histerezis, prin urmare nu este posibilă acționarea unei bobine de solenoid direct printr-un circuit logic. Aici folosim o electrovalvă de 12V care este frecvent utilizată pentru controlul fluxului de lichide. Solenoidul atrage un curent continuu de 700mA când este alimentat și un vârf de aproape 1,2A, așa că trebuie să luăm în considerare aceste lucruri în timp ce proiectăm circuitul driverului pentru această electrovalvă specială.

Diagrama circuitului

Schema completă a circuitului pentru circuitul driverului solenoidului este prezentată în imaginea de mai jos. Vom înțelege de ce este conceput astfel, odată ce aruncăm o privire asupra circuitului complet.

După cum puteți vedea, circuitul este foarte simplu și ușor de construit, prin urmare, putem testa acest lucru folosind o conexiune mică de panou. Un solenoid poate fi pornit simplu alimentând 12V peste bornele sale și oprit prin oprirea acestuia. Pentru a controla acest proces de pornire și oprire utilizând un circuit digital, avem nevoie de un dispozitiv de comutare precum MOSFET și, prin urmare, este componenta importantă a acestui circuit. Următorii sunt parametrii pe care trebuie să îi verificați în timp ce selectați MOSFET.

Tensiunea pragului sursei de poartă V _{GS (th)}: Aceasta este tensiunea care trebuie furnizată la MOSFET pentru ao porni. Aici valoarea pragului de tensiune este de 4V și furnizăm o tensiune de 5V care este mai mult decât suficientă pentru a porni MOSFET-ul complet

Curent de scurgere continuu: curentul de scurgere continuu este curentul maxim care poate fi permis să curgă printr-un circuit. Aici solenoidul nostru consumă un curent maxim de vârf de 1,2A, iar valoarea MOSFET-ului nostru este de 10A la 5V Vgs. Deci, suntem mai mult decât siguri cu ratingul actual al MOSFET. Este întotdeauna recomandat să aveți o diferență marginală superioară între valoarea reală și valoarea nominală a curentului.

Drain-Source Resistance On-State Resistance: Când MOSFET-ul este pornit complet, acesta are o anumită rezistență între pinul Drain și Source, această rezistență este numită ca la rezistența de stat. Valoarea acesteia ar trebui să fie cât mai mică posibil, altfel va exista o cădere de tensiune uriașă (legea ohmilor) peste pini, rezultând o tensiune insuficientă pentru ca solenoidul să se aprindă. Valoarea rezistenței la starea de aici este doar 0,077Ω.

Puteți consulta fișa tehnică a MOSFET-ului dvs. dacă proiectați circuitul pentru o altă aplicație Solenoid. Un IC regulator liniar 7805 este utilizat pentru a converti sursa de intrare de 12V la 5V, această tensiune este apoi dată pinului de poartă al MOSFET atunci când comutatorul este apăsat printr-un rezistor de limitare a curentului de 1K. Când comutatorul nu este apăsat, știftul porții este tras în jos printr-un rezistor de 10 k. Aceasta menține MOSFET-ul oprit atunci când nu este apăsat comutatorul. În cele din urmă, se adaugă o diodă în direcție anti-paralelă pentru a preveni descărcarea bobinei solenoidului în circuitul de alimentare.

Funcționarea circuitului driverului solenoidului

Acum, că am înțeles cum funcționează circuitul Driver, permite testarea circuitului construindu-l pe o placă. Am folosit un adaptor de 12V pentru alimentarea cu energie electrică și configurarea hardware-ului meu arată cam așa la finalizare.

Când este apăsat comutatorul între, alimentarea + 5V este furnizată la MOSFET și pornește solenoidul. Când comutatorul este apăsat din nou, deconectează alimentarea + 5V la MOSFET și solenoidul revine la starea oprită. Pornirea și oprirea solenoidului pot fi observate prin sunetul de clic, dar pentru a-l face puțin mai interesant, am conectat electrovalva la o conductă de apă. În mod implicit, atunci când solenoidul este oprit, valoarea este închisă și, prin urmare, nu iese apă prin alt capăt. Atunci când solenoidul este pornit, valoarea se deschide și apa curge. Lucrarea poate fi vizualizată în videoclipul de mai jos.

Sper că ați înțeles proiectul și v-a plăcut să îl construiți, dacă v-ați confruntat cu vreo problemă, atunci nu ezitați să le postați în secțiunea de comentarii sau să folosiți forumul pentru ajutor tehnic.