วงจรขับโซลินอยด์

โซลีนอยด์เป็นตัวกระตุ้นที่ใช้กันมากในระบบอัตโนมัติของกระบวนการต่างๆ โซลินอยด์มีหลายประเภทเช่นมีโซลินอยด์วาล์วที่สามารถใช้เปิดหรือปิดท่อน้ำหรือท่อก๊าซและมีลูกสูบโซลินอยด์ที่ใช้ในการสร้างการเคลื่อนที่เชิงเส้น การใช้โซลินอยด์ทั่วไปอย่างหนึ่งที่พวกเราส่วนใหญ่จะเจอคือกระดิ่งประตู Ding-dong กริ่งประตูมีขดลวดโซลินอยด์ชนิดลูกสูบอยู่ภายในซึ่งเมื่อได้รับพลังงานจากแหล่งจ่ายไฟ AC จะทำให้ก้านเล็ก ๆ ขึ้นและลง ก้านนี้จะชนแผ่นโลหะที่วางอยู่ด้านใดด้านหนึ่งของโซลินอยด์เพื่อให้เกิดเสียงดิงดอง

แม้ว่าจะมีกลไกโซลินอยด์หลายประเภทแต่สิ่งพื้นฐานที่สุดก็ยังคงเหมือนเดิม นั่นคือมีขดลวดพันทับวัสดุโลหะ (นำไฟฟ้า) เมื่อขดลวดได้รับพลังงานวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้านี้จะอยู่ภายใต้การเคลื่อนไหวทางกลบางอย่างซึ่งจะย้อนกลับผ่านสปริงหรือกลไกอื่น ๆ เมื่อไม่ได้รับพลังงาน เนื่องจากโซลินอยด์เกี่ยวข้องกับขดลวดพวกเขามักใช้กระแสไฟฟ้าเป็นจำนวนมากทำให้จำเป็นต้องมีวงจรขับบางประเภทเพื่อใช้งาน ในการกวดวิชานี้เราจะได้เรียนรู้วิธีการสร้างวงจรขับรถในการควบคุมวาล์วโซลินอย

วัสดุที่จำเป็น

• โซลินอยด์วาล์ว
• อะแดปเตอร์ 12V
• 7805 ไอซี Regulator
• IRF540N มอสเฟต
• ไดโอด IN4007
• ความจุ 0.1uf
• ตัวต้านทาน 1k และ 10k
• การเชื่อมต่อสายไฟ
• เขียงหั่นขนม

โซลินอยด์คืออะไรและทำงานอย่างไร?

ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลมันมีขดลวดพันทับวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าการตั้งค่านี้ทำหน้าที่เป็นแม่เหล็กไฟฟ้า ข้อได้เปรียบของแม่เหล็กไฟฟ้าเหนือแม่เหล็กธรรมชาติคือสามารถเปิดหรือปิดได้เมื่อต้องการโดยการกระตุ้นขดลวด ดังนั้นเมื่อขดลวดได้รับพลังงานแล้วตามกฎฟาราเดย์ตัวนำกระแสไฟฟ้าจะมีสนามแม่เหล็กอยู่รอบ ๆ เนื่องจากตัวนำเป็นขดลวดสนามแม่เหล็กจึงมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะดึงดูดวัสดุและสร้างการเคลื่อนที่เชิงเส้น

ในระหว่างกระบวนการนี้ขดลวดจะดึงกระแสจำนวนมากและยังก่อให้เกิดปัญหาฮิสเทอรีซิสด้วยเหตุนี้จึงไม่สามารถขับขดลวดโซลินอยด์ได้โดยตรงผ่านวงจรลอจิก ที่นี่เราใช้โซลินอยด์วาล์ว 12V ซึ่งมักใช้ในการควบคุมการไหลของของเหลว โซลินอยด์ดึงกระแสต่อเนื่อง 700mA เมื่อมีการจ่ายพลังงานและจุดสูงสุดเกือบ 1.2A ดังนั้นเราจึงต้องพิจารณาสิ่งเหล่านี้ในขณะที่ออกแบบวงจรขับสำหรับโซลินอยด์วาล์วนี้โดยเฉพาะ

แผนภูมิวงจรรวม

แผนภาพวงจรทั้งหมดสำหรับวงจรขับโซลินอยด์แสดงในภาพด้านล่าง เราจะเข้าใจว่าเหตุใดจึงได้รับการออกแบบเช่นนั้นหลังจากดูวงจรทั้งหมดแล้ว

อย่างที่คุณเห็นวงจรนั้นง่ายมากและสร้างได้ง่ายดังนั้นเราจึงสามารถทดสอบสิ่งนี้ได้โดยใช้การเชื่อมต่อเขียงหั่นขนมขนาดเล็ก โซลินอยด์สามารถเปิดได้อย่างง่ายดายโดยการเปิดไฟ 12V ที่ขั้วและปิดโดยการปิดเครื่อง ในการควบคุมกระบวนการเปิดและปิดโดยใช้วงจรดิจิทัลเราจำเป็นต้องมีอุปกรณ์สวิตชิ่งเช่น MOSFET จึงเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในวงจรนี้ ต่อไปนี้เป็นพารามิเตอร์ที่คุณต้องตรวจสอบขณะเลือก MOSFET

แรงดันไฟฟ้าเกณฑ์แหล่งที่มาของประตู V _{GS (th)}:นี่คือแรงดันไฟฟ้าที่ต้องจ่ายให้กับ MOSFET เพื่อเปิดเครื่อง ที่นี่ค่าแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์คือ 4V และเราจ่ายแรงดัน 5V ซึ่งมากเกินพอที่จะเปิด MOSFET ได้อย่างสมบูรณ์

กระแสเดรนอย่างต่อเนื่อง: กระแส ระบายต่อเนื่องคือกระแสสูงสุดที่อนุญาตให้ไหลผ่านวงจรได้ ที่นี่โซลินอยด์ของเราใช้กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ 1.2A และคะแนนของ MOSFET ของเราคือ 10A ที่ 5V Vgs ดังนั้นเราจึงปลอดภัยมากกว่าด้วยคะแนนปัจจุบันของ MOSFET ขอแนะนำให้มีความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างค่าจริงและค่าพิกัดของกระแส

Drain-Source On-State Resistance: เมื่อ MOSFET เปิดเต็มที่จะมีความต้านทานระหว่างพิน Drain และ Source ความต้านทานนี้จะเรียกว่าเป็นความต้านทานของสถานะ ค่านี้ควรต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้จะมีแรงดันไฟฟ้าตกอย่างมาก (กฎของโอห์ม) บนพินซึ่งส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าไม่เพียงพอที่ Solenoid จะเปิด ค่าความต้านทานต่อสถานะที่นี่คือ 0.077 Ωเท่านั้น

คุณสามารถดูแผ่นข้อมูลของ MOSFET ของคุณได้หากคุณกำลังออกแบบวงจรสำหรับแอปพลิเคชัน Solenoid อื่น ๆ IC 7805 Linear Regulator ใช้ในการแปลงแหล่งจ่ายอินพุต 12V เป็น 5V จากนั้นแรงดันไฟฟ้านี้จะถูกส่งไปยังขาประตูของ MOSFET เมื่อกดสวิตช์แม้ว่าตัวต้านทาน จำกัด กระแส 1K เมื่อไม่ได้กดสวิตช์ขาประตูจะถูกดึงลงมาที่พื้นผ่านตัวต้านทาน 10k วิธีนี้ทำให้ MOSFET ปิดอยู่เสมอเมื่อไม่ได้กดสวิตช์ ในที่สุดไดโอดจะถูกเพิ่มในทิศทางต่อต้านขนานเพื่อป้องกันไม่ให้ขดลวดโซลินอยด์หลุดเข้าไปในวงจรไฟฟ้า

การทำงานของวงจรขับโซลินอยด์

ตอนนี้เราเข้าใจแล้วว่าวงจรไดร์เวอร์ทำงานอย่างไรให้ทดสอบวงจรโดยสร้างบนแผงขนมปัง ฉันใช้อะแดปเตอร์ 12V สำหรับพาวเวอร์ซัพพลายและการตั้งค่าฮาร์ดแวร์ของฉันจะมีลักษณะเช่นนี้เมื่อเสร็จสิ้น

เมื่อกดสวิตช์ระหว่างแหล่งจ่าย + 5V จ่ายให้กับ MOSFET และเปิด Solenoid เมื่อกดสวิตช์อีกครั้งมันจะตัดการเชื่อมต่อแหล่งจ่าย + 5V ไปยัง MOSFET และโซลินอยด์จะกลับสู่สถานะปิด การเปิดและปิดโซลินอยด์สามารถสังเกตได้จากเสียงคลิกที่เกิดขึ้น แต่เพื่อให้น่าสนใจยิ่งขึ้นฉันได้เชื่อมต่อโซลินอยด์วาล์วกับท่อน้ำ โดยค่าเริ่มต้นเมื่อโซลินอยด์ปิดค่าจะถูกปิดและด้วยเหตุนี้จึงไม่มีน้ำไหลออกมาทางปลายอีกด้าน จากนั้นเมื่อเปิดโซลินอยด์ค่าจะเปิดและน้ำไหลออก การทำงานสามารถมองเห็นได้ในวิดีโอด้านล่าง

หวังว่าคุณจะเข้าใจโครงการและสนุกกับการสร้างโครงการหากคุณประสบปัญหาใด ๆ โปรดโพสต์ไว้ในส่วนความคิดเห็นหรือใช้ฟอรัมเพื่อขอความช่วยเหลือด้านเทคนิค