Solenoid sürücü devresi

Solenoidler, birçok proses otomasyon sisteminde çok yaygın olarak kullanılan aktüatörlerdir. Birçok solenoid türü vardır, örneğin su veya gaz boru hatlarını açmak veya kapatmak için kullanılabilen solenoid valfler ve doğrusal hareket üretmek için kullanılan solenoid pistonlar vardır. Çoğumuzun karşılaşacağı çok yaygın bir solenoid uygulaması, ding-dong kapı zili. Kapı zilinin içinde, AC güç kaynağı tarafından enerjilendirildiğinde küçük bir çubuğu yukarı ve aşağı hareket ettiren piston tipi bir solenoid bobin vardır. Bu çubuk, yatıştırıcı ding dong sesi üretmek için solenoidin her iki tarafına yerleştirilen metal plakalara çarpacaktır.

Mevcut birçok solenoid mekanizma türü olmasına rağmen, en temel şey aynı kalır. Yani, metal (iletken) bir malzeme üzerine sarılan bir bobini vardır. Bobine enerji verildiğinde, bu iletken malzeme bir miktar mekanik harekete maruz kalır ve bu daha sonra enerjisi kesildiğinde bir yay veya başka bir mekanizma yoluyla tersine çevrilir. Solenoid bobin içerdiğinden, genellikle büyük miktarda akım tüketirler, bu da onu çalıştırmak için bir tür sürücü devresine sahip olmayı zorunlu kılar. Bu eğitimde, bir Solenoid valfi kontrol etmek için sürücü devresinin nasıl kurulacağını öğreneceğiz.

Gerekli malzemeler

• Selenoid vana
• 12V Adaptör
• 7805 Regülatör IC
• IRF540N MOSFET
• Diyot IN4007
• 0.1 uf Kapasiteli
• 1k ve 10k Dirençler
• Bağlantı telleri
• Breadboard

Solenoid nedir ve nasıl çalışır?

Solenoid, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren bir cihazdır. İletken bir malzeme üzerine sarılan bir bobini vardır, bu kurulum bir elektromıknatıs görevi görür. Elektromıknatısın doğal mıknatısa göre avantajı, gerektiğinde bobine enerji verilerek açılıp kapatılabilmesidir. Böylece bobine enerji verildiğinde, faraday kanununa göre akım taşıyan iletkenin etrafında bir manyetik alan vardır, çünkü iletken bir bobin olduğundan, manyetik alan malzemeyi mıknatıslayacak ve doğrusal bir hareket oluşturacak kadar güçlüdür.

Bu işlem sırasında bobin büyük miktarda akım çeker ve aynı zamanda histerezis problemi yaratır, bu nedenle bir Solenoid bobini bir mantık devresinden doğrudan sürmek mümkün değildir. Burada, sıvı akışını kontrol etmede yaygın olarak kullanılan bir 12V solenoid valf kullanıyoruz. Solenoid, enerji verildiğinde 700mA'lık sürekli bir akım ve yaklaşık 1.2A'lık bir tepe çeker, bu nedenle bu belirli Solenoid valf için sürücü devresini tasarlarken bunları dikkate almalıyız.

Devre şeması

Solenoid sürücü devresinin tam devre şeması aşağıdaki resimde gösterilmektedir. Devrenin tamamına baktıktan sonra neden bu şekilde tasarlandığını anlayacağız.

Gördüğünüz gibi devre çok basit ve kurulumu kolaydır, dolayısıyla bunu küçük bir devre tahtası bağlantısı kullanarak test edebiliriz. Bir solenoid, terminalleri üzerinden 12V güç verilerek basitçe açılabilir ve kapatılarak kapatılabilir. Bu açma ve kapama işlemini dijital bir devre kullanarak kontrol etmek için MOSFET gibi bir anahtarlama cihazına ihtiyacımız var ve bu nedenle bu devrede önemli bir bileşendir. Aşağıdakiler, MOSFET'i seçerken kontrol etmeniz gereken parametrelerdir.

Geçit Kaynağı Eşik Gerilimi V _{GS (th)}: Bu, AÇIK duruma getirmek için MOSFET'e sağlanması gereken gerilimdir. Burada eşik voltaj değeri 4V'tur ve MOSFET'i tamamen açmak için fazlasıyla yeterli olan 5V'luk bir voltaj sağlıyoruz.

Sürekli Drenaj akımı: Sürekli boşaltma akımı, bir devreden akmasına izin verilebilecek maksimum akımdır. Burada solenoidimiz maksimum 1.2A tepe akımı tüketir ve MOSFET'imizin derecesi 5V Vgs'de 10A'dır. Dolayısıyla, MOSFET'in mevcut derecelendirmesiyle güvendeyiz. Akımın gerçek değeri ile nominal değeri arasında her zaman bir üst marjinal fark olması tavsiye edilir.

Drain-Source On-State Resistance: MOSFET tamamen açıldığında, Drain ve Source pinleri arasında bir miktar dirence sahiptir, bu dirence durum direncinde denir. Bunun değeri olabildiğince düşük olmalıdır, aksi takdirde pimler arasında büyük voltaj düşüşü (ohm kanunu) olacak ve Solenoidin açılması için yeterli voltaj olmayacaktır. Durumda direncin değeri burada sadece 0,077Ω'dir.

Devreyi başka bir Solenoid uygulaması için tasarlıyorsanız, MOSFET'inizin veri sayfasına bakabilirsiniz. 12V giriş beslemesini 5V'a dönüştürmek için bir 7805 Doğrusal Regülatör IC kullanılır, bu voltaj daha sonra 1K akım sınırlayıcı dirençle anahtara basıldığında MOSFET'in Geçit pinine verilir. Anahtara basılmadığında, kapı pimi 10k'lık bir Direnç aracılığıyla yere doğru çekilir. Bu, düğmeye basılmadığında MOSFET'in kapalı kalmasını sağlar. Son olarak, solenoid bobinin güç devresine deşarj olmasını önlemek için anti-paralel yönde bir diyot eklenir.

Solenoid Sürücü Devresinin Çalışması

Artık Sürücü devresinin nasıl çalıştığını anladığımıza göre, devreyi bir ekmek tahtası üzerinde inşa ederek test edelim. Güç kaynağı için bir 12V adaptör kullandım ve donanım kurulumum tamamlandığında böyle görünüyor.

Aradaki anahtara basıldığında MOSFET'e + 5V besleme sağlanır ve Solenoidi açar. Düğmeye tekrar basıldığında, MOSFET'e giden + 5V beslemesini keser ve solenoid, kapalı duruma geri döner. Solenoidin açılıp kapanması, onun çıkardığı klik sesiyle fark edilebilir, ancak biraz daha ilginç hale getirmek için solenoid valfi bir su borusuna bağladım. Solenoid kapalıyken varsayılan olarak değer kapalıdır ve bu nedenle diğer uçtan su çıkmaz. Solenoid açıldığında değer açılır ve su dışarı akar. Çalışma aşağıdaki videoda görselleştirilebilir.

Umarım projeyi anlamışsınızdır ve inşa etmekten keyif almışsınızdır, herhangi bir sorunla karşılaştıysanız, bunları yorum bölümünde yayınlamaktan veya teknik yardım için forumu kullanmaktan çekinmeyin.