Mágnesszelep meghajtó áramkör

A mágnesszelepek nagyon gyakran használt működtető elemek sok folyamatautomatizálási rendszerben. Számos típusú mágnesszelep létezik, például vannak mágnesszelepek, amelyek víz- vagy gázvezetékek nyitására vagy lezárására használhatók, és vannak mágnesszelepek, amelyeket lineáris mozgás előidézésére használnak. A mágnesszelep egyik nagyon gyakori alkalmazása, amellyel a legtöbben találkoztunk volna, a ding-dong ajtócsengő. Az ajtócsengő dugattyú típusú mágnestekercs van benne, amely váltakozó áramú áramforrás által táplálva egy kis rudat mozgat fel és le. Ez a rúd eltalálja a mágnesszelep mindkét oldalán elhelyezett fémlemezeket, hogy megnyugtató ding dong hangot adjon.

Bár sokféle mágnesszelep létezik, a legalapvetőbb dolog ugyanaz marad. Vagyis tekercs van tekercselve egy fém (vezető) anyagra. Amikor a tekercs feszültség alá kerül, ez a vezető anyag valamilyen mechanikai mozgásnak van kitéve, amelyet áramtalanításkor rugó vagy más mechanizmus révén megfordítanak. Mivel a mágnesszelep tekercset tartalmaz, gyakran nagy mennyiségű áramot fogyasztanak, így kötelezővé kell tenni valamilyen meghajtó áramkör működését. Ebben az oktatóanyagban megtanuljuk, hogyan kell felépíteni a meghajtó áramkört a mágnesszelep vezérléséhez.

Szükséges anyagok

• Szolenoid szelep
• 12V-os adapter
• 7805 szabályozó IC
• IRF540N MOSFET
• Dióda IN4007
• 0,1uf Kapacitású
• 1k és 10k ellenállások
• Csatlakozó vezetékek
• Kenyérlemez

Mi az a mágnesszelep és hogyan működik?

A mágnesszelep olyan eszköz, amely az elektromos energiát mechanikai energiává alakítja. Tekercs van tekercselve egy vezető anyagra, ez a szerkezet elektromágnesként működik. Az elektromágnes előnye a természetes mágnessel szemben az, hogy szükség esetén be- vagy kikapcsolható a tekercs áramellátásával. Így amikor a tekercs feszültség alatt van, akkor a mai törvények szerint az áramvezető vezetőnek mágneses tere van körülötte, mivel a vezető tekercs, a mágneses tér elég erős ahhoz, hogy mágnesezze az anyagot és lineáris mozgást hozzon létre.

Ennek során a tekercs nagy mennyiségű áramot vesz fel, és hiszterézis problémát is előidéz, ezért logikai áramkörön keresztül nem lehet közvetlenül mágnesszelepet vezetni. Itt egy 12 V-os mágnesszelepet használunk, amelyet általában a folyadékáramlás szabályozására használnak. A mágnesszelep feszültség alatt 700mA folyamatos áramot és közel 1,2A csúcsot vesz fel, ezért ezeket a dolgokat figyelembe kell vennünk, miközben megtervezzük a meghajtó áramkört ehhez a mágnesszelephez.

Kördiagramm

A mágnesszelep meghajtó áramkörének teljes kapcsolási rajza az alábbi képen látható. Miután megnézzük a teljes áramkört, egyszer meg fogjuk érteni, miért tervezték így.

Amint láthatja, az áramkör nagyon egyszerű és könnyen felépíthető, ezért ezt tesztelhetjük egy kis kenyérlemez-csatlakozással. A mágnesszelep egyszerűen bekapcsolható, ha a 12 V-ot a terminálokon keresztül táplálják, és kikapcsolásával kikapcsolják. A be- és kikapcsolási folyamat digitális áramkörrel történő vezérléséhez szükségünk van egy kapcsolóeszközre, például a MOSFET-re, és ezért ez az áramkör fontos eleme. A következők azok a paraméterek, amelyeket ellenőriznie kell a MOSFET kiválasztása közben.

Kapuforrás küszöbfeszültsége V _{GS (th)}: Ezt a feszültséget kell bekapcsolni a MOSFET-hez a bekapcsoláshoz. Itt a küszöbérték 4V, és 5V feszültséget szolgáltatunk, ami több mint elegendő a MOSFET teljes bekapcsolásához

Folyamatos leeresztő áram: A folyamatos leeresztő áram az a maximális áram, amely egy áramkörön átengedhető. Itt a mágnesszelepünk maximális 1,2A csúcsáramot fogyaszt, és a MOSFET értéke 10A 5V Vgs mellett. Tehát több mint biztonságban vagyunk a MOSFET jelenlegi besorolásával. Mindig ajánlott, hogy legyen valamilyen felső határkülönbség az áram tényleges értéke és névleges értéke között.

Drain-Source On-State Resistance: Amikor a MOSFET teljesen be van kapcsolva, van némi ellenállása a Drain és a Source csap között, ezt az ellenállást úgy hívják, mint az állam ellenállását. Ennek a lehető legkisebb értéknek kell lennie, különben óriási feszültségesés (ohmos törvény) lesz a csapokon, ami nem eredményez elegendő feszültséget a mágnesszelep bekapcsolásához. Az on-state ellenállás értéke itt csak 0,077Ω.

Megtekintheti a MOSFET adatlapját, ha valamilyen más mágnesszelep alkalmazáshoz tervezi az áramkört. Egy 7805-ös lineáris szabályozó IC-t használnak arra, hogy a 12 V-os bemeneti tápfeszültséget 5 V-ra alakítsa át. Ezt a feszültséget akkor kapja meg a MOSFET kapu csapja, amikor a kapcsolót 1K áramkorlátozó ellenálláson keresztül megnyomják. Ha a kapcsolót nem nyomják meg, a kaputüskét egy 10k-es ellenálláson keresztül lehúzzák a földre. Ez kikapcsolja a MOSFET-et, ha a kapcsolót nem nyomják meg. Végül diódát adunk párhuzamos irányban, hogy megakadályozzuk a mágnesszelep tekercsét az áramkörbe.

A mágnesszelep meghajtó áramkörének működése

Most, hogy megértettük a Driver áramkör működését, tesztelhetjük az áramkört egy kenyérlapra építve. 12 V-os adaptert használtam az áramellátáshoz, és a hardver-beállításom ilyennek tűnik, amikor befejeződött.

A köztes kapcsoló megnyomásakor a + 5V tápellátás biztosított a MOSFET számára, és bekapcsolja a mágnesszelepet. A kapcsoló újbóli megnyomásával leválasztja a + 5 V tápfeszültséget a MOSFET-ről, és a mágnesszelep visszatér kikapcsolt állapotba. A mágnesszelep be- és kikapcsolását az általa készített kattogó hang észreveheti, de hogy kicsit érdekesebb legyen, csatlakoztattam a mágnesszelepet egy vízcsőhöz. Alapértelmezés szerint, ha a mágnesszelep ki van kapcsolva, az érték zárva van, és ezért a másik végén nem jön ki víz. Aztán a mágnesszelep bekapcsolásakor az érték kinyílik, és a víz kifolyik. A munka az alábbi videóban látható.

Remélem, megértette a projektet, és élvezettel töltötte el, ha bármilyen problémával szembesült, nyugodtan tegye fel őket a megjegyzés rovatba, vagy használja a fórumot technikai segítségre.