Krets för magnetdrivrutin

Magnetventiler är mycket vanliga manöverdon i många processautomationssystem. Det finns många typer av solenoid, till exempel finns det magnetventiler som kan användas för att öppna eller stänga vatten- eller gasledningar och det finns solenoidkolvar som används för att producera linjär rörelse. En mycket vanlig applikation av solenoid som de flesta av oss skulle ha stött på är ding-dong-dörrklockan. Dörrklockan har en kolvtyp solenoidspole inuti den, som när den matas av växelströmskällan kommer att flytta en liten stång upp och ner. Denna stav kommer att träffa metallplattorna placerade på vardera sidan om solenoiden för att producera det lugnande ding dong-ljudet.

Även om det finns många typer av solenoidmekanismer, är den mest grundläggande saken densamma. Det vill säga den har en spole lindad över ett metall (ledande) material. När spolen är aktiverad utsätts detta ledande material för någon mekanisk rörelse som sedan vänds genom en fjäder eller annan mekanism när den slås från. Eftersom solenoiden involverar spole förbrukar de ofta en stor mängd ström vilket gör det obligatoriskt att ha någon typ av drivkrets för att driva den. I denna handledning lär vi oss hur man bygger drivkrets för att styra en magnetventil.

Material som krävs

• Magnetventil
• 12V-adapter
• 7805 Regulator IC
• IRF540N MOSFET
• Diod IN4007
• 0.1uf kapacitet
• 1k och 10k motstånd
• Anslutande ledningar
• Bakbord

Vad är en magnetventil och hur fungerar den?

En solenoid är en enhet som omvandlar elektrisk energi till mekanisk energi. Den har en spole lindad över ett ledande material, denna inställning fungerar som en elektromagnet. Fördelen med en elektromagnet över naturlig magnet är att den kan slås på eller av när det behövs genom att spolen aktiveras. När sålunda spänningen är aktiverad så har den nuvarande bärledaren enligt faradays lag ett magnetfält runt sig, eftersom ledaren är en spole är magnetfältet tillräckligt starkt för att magnetisera materialet och skapa en linjär rörelse.

Under denna process drar spolen en stor mängd ström och producerar också hysteresproblem, det är därför inte möjligt att driva en solenoidspole direkt genom en logisk krets. Här använder vi en 12V magnetventil som ofta används för att kontrollera vätskeflödet. Solenoiden drar en kontinuerlig ström på 700 mA när den är strömförande och en topp på nästan 1,2 A, så vi måste överväga dessa saker när vi utformar drivkretsen för just denna magnetventil.

Kretsschema

Hela kretsschemat för magnetkretsdrivkrets visas i bilden nedan. Vi kommer att förstå varför den är utformad så, en gång efter att ha tittat på hela kretsen.

Som du kan se är kretsen väldigt enkel och lätt att bygga, därför kan vi testa detta med en liten brädbrädaanslutning. En solenoid kan enkelt slås på genom att driva 12V över dess terminaler och stänga av den genom att stänga av den. För att kontrollera denna på- och avstängningsprocess med hjälp av en digital krets behöver vi en omkopplingsenhet som MOSFET och det är därför den viktiga komponenten i denna krets. Följande är de parametrar som du måste kontrollera när du väljer MOSFET.

Gate Source Threshold Voltage V _{GS (th)}: Detta är den spänning som måste matas till MOSFET för att slå på den. Här är tröskelvärdet 4V och vi levererar en spänning på 5V som är mer än tillräckligt för att slå på MOSFET helt

Kontinuerlig dräneringsström: Den kontinuerliga dräneringsströmmen är den maximala strömmen som kan tillåtas strömma genom en krets. Här förbrukar vår solenoid en maximal toppström på 1,2 A och MOSFET: s betyg är 10 A vid 5 V Vgs. Så vi är mer än säkra med MOSFET: s nuvarande betyg. Det rekommenderas alltid att ha någon övre marginalskillnad mellan det aktuella värdet och det nominella värdet på strömmen.

Drain-Source On-State Resistance: När MOSFET är helt påslagen har den något motstånd mellan Drain och Source-stiftet, detta motstånd kallas som för tillståndsmotstånd. Värdet på detta bör vara så lågt som möjligt annars kommer det att bli ett enormt spänningsfall (ohm-lag) över stiften vilket resulterar i att spänningen inte är tillräcklig för att solenoiden ska slå på. Värdet på on-state-motstånd här är bara 0,077Ω.

Du kan titta på databladet för din MOSFET om du utformar kretsen för någon annan Solenoid-applikation. En 7805 linjär regulator IC används för att omvandla 12V ingångsförsörjning till 5V, denna spänning ges sedan till MOSFETs grindstift när omkopplaren trycks in genom ett 1K strömbegränsande motstånd. När strömbrytaren inte trycks ned dras grindstiftet ner till marken genom en 10k motstånd. Detta gör att MOSFET är avstängd när strömbrytaren inte trycks in. Slutligen tillsätts en diod i antiparallell riktning för att förhindra att solenoidspolen släpps ut i strömkretsen.

Arbetning av magnetkretslopp

Nu när vi har förstått hur förarkretsen fungerar kan vi testa kretsen genom att bygga den på ett brödbräda. Jag har använt en 12V-adapter för strömförsörjning och min hårdvaruinstallation ser ungefär så här ut när den är klar.

När man trycker på växeln däremellan levereras + 5V-matningen till MOSFET och den slår på solenoiden. När omkopplaren trycks in igen kopplar den bort + 5V-matningen till MOSFET och solenoiden går tillbaka till avstängt läge. Att sätta på och stänga av solenoiden kan märkas av klickljudet från den, men för att göra det lite mer intressant har jag anslutit magnetventilen till ett vattenrör. Som standard när solenoiden är avstängd är värdet stängt och därför kommer inget vatten ut genom andra änden. När solenoiden slås på öppnas värdet och vattnet rinner ut. Arbetet kan visualiseras i videon nedan.

Hoppas att du förstod projektet och gillade att bygga det, om du hade stött på något problem kan du gärna lägga upp dem i kommentarsektionen eller använda forumet för teknisk hjälp.