Как заставить работать соленоид?

[АндрейПК 1]

Приветствую. Люблю мастерить всякую фигню руками, приимущественно это механика. А тут столкнулся с электроникой. Не буду томить. 

Стоит у меня задача сделать так чтоб соленоид дергался 5 раз в секунду. В электронике не силен. Пошарил на просторах тырнета. Взял ne555, скачал калькулятор, расчитал элементы чтоб получить астабильный генератор импульсов. В принципе он заработал, но не совсем так. Соленоид подключен на выход 3 и вторым концом на минус. А да. Питание постоянное 7,5 вольт. Так вот соленоид хоть и дергается, но быстро и слабо. Померил напряжение между выходом 3 и минусом, получил 0,3 В. Надо полагать это среднее значение, и мерить это надо осцилографом, которого у меня нет. При этом 555 греется как кипятильник. Пробовал отключить лапу 4 от питания «плюс», соленоид стал дергаться реже, но 555 все равно разогревается за 15сек. По незнанию решил что так и должно быть. Чтоб увеличить наприжение на вых 3, добавил питание до 11В. Схема сдохла. Подозреваю 555 сгорела. В общем я как настоящий русский человек - сначала сломать, а потом прочитать инструкцию. Вычитал где-то, что напряжение на выходе должно быть примерно на 1,5 В меньше питания, и что греется 555 из-за «коротыша». Соленоид я так понимаю это провод намотаный вокруг цилиндра и сердечник. В принципе чем не «коротыш», соеденить проводом выход 3 и «минус»? В общем подскажите если не сложно, как заставить это правильно работать?

[Adver 220]

PCBWay - всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН (Экспресс изготовление за 24 часа!)

Сборка высококачественных печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Онлайн просмотрщик Gerber-файлов от PCBWay!

Новые услуги: 3D-печать и обработка с ЧПУ

Студенческое спонсорство

[Falconist 7859]

1) Выход NE555 способен выдать ток в нагрузку не более 200 мА. Сколько потребляет Ваш соленоид? Если больше - надо ставить умощняющий транзистор.

2) Соленоид является индуктивной нагрузкой. При размыкании цепи в нем формируется ЭДС противоиндукции, напряжение которой может достигать киловольт. Естественно, микросхеме от таких напряжений "плохеет".

3) Сердечник соленоида, по своей массе, вообще способен колебаться с частотой 5 Гц?

[Adver 220]

Изготовление 1...4-х слойных плат - 2$

Быстрое изготовление прототипа платы всего за 24 часа! Прямая доставка с нашей фабрики!

Смотрите видео о фабрике JLCPCB: https://youtu.be/_XCznQFV-Mw

[солар 260]

30 минут назад, АндрейПК сказал:

быстро и слабо

Дело ещё и в механике соленоида. Способен ли он работать с такой частотой, которая вам нужна?

[Adver 220]

Взаимодействие устройств IoT от Microchip с облаком Google

Благодаря облачным технологиям появилась возможность реализовать сложные проекты на базе микроконтроллера путем перераспределения вычислительной нагрузки между микроконтроллером и облаком. Простые в использовании отладочные платы, такие как AVR- и PIC-IoT WG, позволяют выполнять ресурсоемкие вычисления, передавая их в облако.

Подробнее

[АндрейПК 1]

Спасибо за отзывчивость. Соленоид использовался при работе от 10 до 20 Гц. Но мне так много не надо. Предполагаю, что он должен работать и на 5 Гц. Соленоид вообще специфический. Обмотка в прочном металлическом корпусе, а сердечник в виде грибка. Поэтому когда подается напряжение, он вытягивается до упора (шляпки), а при отключении назад его оттягивал белый магнитик размером с таблетку. Так он работал до того как я его взял. Пока эксперементирвал - подключал его напрямую «батарейка-соленоид», причем от 3.7В и от 7,4В. В обоих случаях притягивается сердечник, но во втором мальцами его уже не выдавишь. При этом греется как соленоид так и батарейки.

Как померить ток соленоида? Батарейка - амперметр - соленоид последрвательно? Есть мультиметр до 10А? 

[Adver 220]

Вебинар «Решения Analog Devices для гальванической изоляции. Обзор технологий и новинок» (27.04.2021)

Компания «Компэл» и Analog Devices приглашают всех желающих 27/04/2021 принять участие в вебинаре, посвященном решениям Analog Devices для гальванической изоляции. В программе вебинара: технологии гальванической изоляции iCoupler, цифровые изоляторы, технология isoPower, гальванически изолированные интерфейсы (RS-485, CAN, USB, I2C, LVDS) и другое. Вебинар будет интересен разработчикам промышленной автоматики и медицинской техники.

Подробнее

[Falconist 7859]

Да. Но, если батарейка греется, значит, её напряжение нехило просаживается. Отсюда прямые измерения будут неправомерными. Замерять надо будет ток через соленоид и вторым этапом напряжение на батарейке, подключенной к соленоиду. А потом пересчитывать полученные результаты на реальное напряжение.

[Adver 235]

Новое семейство ИП от MEAN WELL мощностью 150, 300, 600 Вт с повышенной перегрузочной способностью

Компания MEAN WELL разработала семейство источников питания номинальной мощностью 150, 300 и 600 Вт с возможностью кратковременной безопасной работы при мощности в 2,5 раза выше номинальной (до 5 секунд). Данное семейство источников питания востребовано в промышленных установках с использованием электродвигателей или с емкостной нагрузкой. Применяя новые источники питания HRP/N можно получить экономический выигрыш.

Подробнее

[Vslz 1175]

Если приложить соответствующее весьма нетривиальное управление  , тогда можно и тяжелый электромагнит заставить быстро работать. И умеренно греться.

Edited March 18, 2018 by Vslz

[солар 260]

Подключите соленоид через IRF... Эта дура амперы держит.

Или IRFZ...

[Adver 220]

[Vslz 1175]

Человек просит ускориться, это можно сделать только подачей повышенного напряжения в момент намагничивания(положительное) и размагничивания(отрицательное) катушки. Для удержания электромагнита надо поддерживать совсем малое напряжение, а лучше, с контролем тока. Тогда будет быстро и без нагрева.

[солар 260]

1 час назад, АндрейПК сказал:

хоть и дергается, но быстро и слабо

Куда ещё быстрее?

[АндрейПК 1]

20 минут назад, Falconist сказал:

пересчитывать полученные результаты на реальное напряжение.

Измерить я вечером смогу. А как пересчитать? По какой формуле?

[Falconist 7859]

Расписывать дольше, чем самому посчитать. Выложите результаты измерений.

[АндрейПК 1]

2 минуты назад, солар сказал:

Куда ещё быстрее?

Да быстрее чем 5Гц и не надо. А вот сильнее да... но сначала думаю надо измерить соленоид.

[АндрейПК 1]

1 минуту назад, Falconist сказал:

Расписывать дольше, чем самому посчитать. Выложите результаты измерений.

Спасибо! Вечером после работы сделаю.

[солар 260]

15 минут назад, АндрейПК сказал:

и не надо

Это было для Vslz.

[_abk_ 429]

35 минут назад, Vslz сказал:

Если ... , тогда можно и тяжелый электромагнит заставить быстро работать. И умеренно греться.

Нет. Это противоречащие друг другу требования. Почитайте про резонансную кривую.

[Falconist 7859]

27 минут назад, Vslz сказал:

лучше с контролем тока. Тогда будет быстро и без нагрева

Хренушки! Зато будет греться стабилизатор тока. И не по-детски. Я на эти гребли уже наступал: http://forum.cxem.net/index.php?/topic/139432-помогите-найти-схемы-управления-шаговым-двигателем/&do=findComment&comment=1897760

[Vslz 1175]

@Falconist , а почему вы сходу решили, что я говорю про линейный стабилизатор тока?.

2 часа назад, Falconist сказал:

Я на эти гребли уже наступал

Почитайте как работает связка L297+L298. Это и есть метод ускорения при помощи импульсной стабилизации (ограничения) тока. А линейный ГСТ сойдет лишь для малых токов, потому, что он греется, но это и козе понятно

2 часа назад, _abk_ сказал:

Это противоречащие друг другу требования

Неумеючи можно и х** хрустальный сломать . Принцип импульсного регулирования тока никто не отменял. Как и возврат накопленной в сердечнике ЭМ энергии обратно в источник питания.

Только мозги чуть поднапрячь. Вот такая общая концепция: Верхний ключ управляется по мгновенному току шунта, а разрешение ему дает входной импульс. Нижний ключ - просто коммутатор вкл-выкл. По окончании импульса разрешения на входе системы управления, накопленная в ЭМ энергия сбрасывается в источник через диоды. 

Здесь система промоделирована в двух вариантах: Справа - самый простой и дубовый с одним ключом и блокирующим диодом. Частота коммутации ЭМ - одинакова, катушки электромагнитов - тоже одинаковы. Предлагаемая схема спокойно успевает намагнитить и размагнитить электромагнит, поэтому амплитуда механических колебаний будет максимальна (средний график). А потребление - минимальное, так как большая часть энергии возвращается через диоды. А система справа ни намагнититься, ни размагнититься не успевает (верхний график). Размах тока ниже, присутствует постоянное потребление. Это и соответствует сказанному:

4 часа назад, АндрейПК сказал:

соленоид хоть и дергается, но быстро и слабо

[солар 260]

4 часа назад, АндрейПК сказал:

Люблю мастерить всякую фигню руками

Не думаю, что ваше предложение будет рассматриваться как вариант.

[Vslz 1175]

Скорее всего это так. Если хочется дешево и сердито - тогда резистор последовательно обмотке ЭМ и источник повышенного напряжения удовлетворят потребности ТСа. Но резистор будет как печка. Во вложении есть кое-что по данному вопросу.

SM_controller_Микроэлектронные проекты. Ридико Леонид Иванович.pdf

[_abk_ 429]

1 час назад, Vslz сказал:

Предлагаемая схема спокойно успевает намагнитить и размагнитить электромагнит, поэтому амплитуда механических колебаний будет максимальна (средний график)

Никак не связанные между собой утверждения. Ваши рассуждения подошли бы для невесомого сердечника.  Но если Вы работаете с реальным якорем и на частотах, далеких от механического резонанса, Вам понадобятся значительно бОльшие токи и/или длительности первого импульса.

То, что Ваша модель далека от реальности, показывает простой расчет. Пусть сердечник массой 20г имеет ход 1см. Пренебрежем действием возвратной пружины/магнита. Чтобы за 1 миллисекунду, как предлагает модель, сердечник прошел этот путь, ему надо передать импульс мощностью 4кВт, причем эта энергия (4Дж) будет безвозвратно потеряна при ударе якоря в ограничитель хода. Ваша же модель имитирует импульсы мощностью всего около 120Вт. Какая тут максимальная амплитуда, скорее всего, только дернуться и хватит. 

Кроме того, непонятно, почему отличаются верхний и средний графики. И там и там мы даем на катушку одинаковый прямоугольный импульс напряжения. Я думал, что нарастание тока через индуктивность определяется при прочих равных ее индуктивностью? Что тут за фокус?

Edited March 18, 2018 by _abk_

[Vslz 1175]

Я не говорю, что модель является идеальным ответом на все случаи жизни. Предложите получше, я не против.

2 часа назад, _abk_ сказал:

эта энергия (4Дж) будет безвозвратно потеряна при ударе якоря в ограничитель хода

Часть энергии при ударе якоря пропадет, это и есть механическая работа, но ток обмотки никуда мгновенно не рассеится, именно ток обмотки тормозит/ускоряет якорь магнита. Его можно либо медленно стравить на блокирующий диод (что вы видите на правом куске схемы), либо быстро сбросить в источник питания.

2 часа назад, _abk_ сказал:

Я думал, что нарастание тока через индуктивность определяется при прочих равных ее индуктивностью? Что тут за фокус?

Напряжение на обмотке дросселя не одинаковое, и не может быть одинаковым (думайте, почему). Выше напряжение - быстрее нарастание/спад тока. В одноключевой схеме с блокирующим диодом на обмотке возникает напряжение при размагничивании минус 0,4В (прямое падение на блокирующем диоде), в предлагаемой мной схеме - минус 40В. Стократная разница. Поэтому, спад тока в левой схеме происходит быстро, а в правой - медленно. Поэтому, у меня есть основание утверждать, что возможности левой схемы по управлению электромагнитом во много раз лучше, чем у традиционного одиночного ключа с диодом (правая схема).

2 часа назад, _abk_ сказал:

То, что Ваша модель далека от реальности, показывает простой расчет. Пусть сердечник массой 20г имеет ход 1см. ...Ваша же модель имитирует импульсы мощностью всего около 120Вт. Какая тут максимальная амплитуда, скорее всего, только дернуться и хватит. 

Во-первых, не 120Вт, а 250. А во-вторых, разве я говорю про конкретно ваш случай? Вот мгновенная мощность на обмотке электромагнита в предлагаемом случае (250Вт - нижний зеленый график) и в случае одноключевой схемы с блокирующим диодом (20Вт - верхний красный) при примерно одинаковой амплитуде тока обмотки - 5-6А.

Скрытый текст

Мало? Сколько вам надо? 10А? 20А? 30А? Не вопрос с данной схемой. А вот с любой другой - попробуйте, предлагайте, поглядим . В идеальном случае катушка электромагнита имеет близкое к нулю сопротивление по постоянному току и высокую индуктивность. Как тут поступите? Питать низким напряжением, чтобы не превысить ток - тогда рост/спад тока будет очень медленным, катушка будет медленно намагничиваться (механическая сила нарастает медленно) и размагничиваться (медленно отпускает). Питаете высоким напряжением - перегрузите обмотку током. Поэтому, я поступил считаю, единственным способом - 

7 часов назад, Vslz сказал:

подачей повышенного напряжения в момент намагничивания(положительное) и размагничивания(отрицательное) катушки. Для удержания электромагнита надо поддерживать совсем малое напряжение, а лучше, с контролем тока

Ток выставляется при настройке такой, какой нужно для получения соответствующего ускорения якоря. Потери всей системы (для предложенной мной схемы) - это в основном Rdc обмотки. Чем оно ниже, тем меньше потери. 

Edited March 18, 2018 by Vslz

[Falconist 7859]

4 часа назад, Vslz сказал:

а почему вы сходу решили, что я говорю про линейный стабилизатор тока?

Да потому, что сильно сомневаюсь, что ТС осилит Ваши схемы.

[Vslz 1175]

Схема элементарная, никаких особенно сложных узлов нет. Рассчитывать почти нечего, кроме цепи стабилизации тока обмотки (по закону Ома). 

[_abk_ 429]

2 часа назад, Vslz сказал:

Часть энергии при ударе якоря пропадет, это и есть механическая работа, но ток обмотки никуда мгновенно не рассеится, именно ток обмотки тормозит/ускоряет якорь магнита. Его можно либо медленно стравить на блокирующий диод (что вы видите на правом куске схемы), либо быстро сбросить в источник питания.

Затрудняюсь оценить, сколько энергии можно рекуперировать, но совершенно точно, что ВСЮ полезную полученную энергию (а это в примере 4Дж) разогнанный сердечник отдаст препятствию, в которое врежется со скоростью 20м/с в конце своего хода (ограничитель, школьный звонок и т.п.). И еще: Вы серьезно думаете, что в этой схеме что-то, кроме возвратной пружины/магнита  будет тормозить сердечник?

2 часа назад, Vslz сказал:

Мало? Сколько вам надо? 10А? 20А? 30А? Не вопрос с данной схемой.

Да, этого тоже мало. 250Вт у Вас - это максимальная мощность, средняя - 125Вт. Чтобы "выдать" 4кВт, понадобится максимальный ток около 200А. С такими токами вопросов со схемой много. 

 

2 часа назад, Vslz сказал:

Напряжение на обмотке дросселя не одинаковое, и не может быть одинаковым (думайте, почему). Выше напряжение - быстрее нарастание/спад тока. 

Про фокус я Вас спросил не для того, чтобы самому ответ придумывать. И спрашивал не про спад тока, а про нарастание. Из графиков я вижу, что электромагнит включается подачей импульса  напряжения от 0 до +40В, а не от -40. Крутизна нарастания тока будет определяться индуктивностью электромагнита.  Для "простой" схемы без принудительного "размагничивания" эта крутизна может быть только больше (хотя и незначительно, т.к. в электромагнитах применяются ферромагнетики с низкой коэрцитивной силой). А у Вас какое-то вялое нарастание тока. Не нахожу этому объяснений, потому и спросил. Еще раз: вопрос был про передний фронт тока.

Теперь пора напомнить, с чего начался наш содержательный разговор.

9 часов назад, _abk_ сказал:

9 часов назад, Vslz сказал:

Если ... , тогда можно и тяжелый электромагнит заставить быстро работать. И умеренно греться.

Нет. Это противоречащие друг другу требования. Почитайте про резонансную кривую.

 Попробуйте качели с ребенком раскачивать не как они качаются, а как Вам захочется: медленнее или быстрее. Представили? Здесь то же самое. Электромагнит - это не катушка индуктивности, как Вы ее видите, это электромеханическая система. Отсюда очевидный ответ на ваш вопрос

2 часа назад, Vslz сказал:

Предложите получше

Если предполагается циклическая работа электромагнита с какой-то частотой, необходимо прежде всего обеспечить конструктивно механический резонанс системы сердечник-возвратная пружина на этой частоте. И все. После этого самой простой схемой останется подкачивать в обмотку небольшие порции энергии, компенсирующие потери на трение и удар в бубен или куда там еще. Причем для звонковых сигналов этот удар почти равен касанию. И не надо будет с бешеной силой разгонять тяжелый сердечник в каждом цикле токами в сотни ампер.

В общем, почитайте про резонансную кривую.

Edited March 18, 2018 by _abk_

[Vslz 1175]

41 минуту назад, _abk_ сказал:

понадобится максимальный ток около 200А

Час от часу не легче...А как же ампер-витки электромагнита? Посмотрите в техзадание, там все куда скромнее...

22 минуты назад, _abk_ сказал:

Для "простой" схемы без принудительного "размагничивания" эта крутизна может быть только больше...у Вас какое-то вялое нарастание тока. Не нахожу этому объяснений, потому и спросил. Еще раз: вопрос был про передний фронт тока

Схема с одним ключом питается таким напряжением, которое продиктовано омическим сопротивлением обмотки ЭМ (0,5 Ом в обоих случаях), потому, что иным способом ток обмотки удержать на приемлемом уровне нельзя. То есть, около 4,5В. А сколько вы хотели? 40В?  Попробуйте. Сгорит все на...

35 минут назад, _abk_ сказал:

Если предполагается циклическая работа электромагнита с какой-то частотой...В общем, почитайте про резонансную кривую

А если не предполагается? Нигде сказано, что ТС строит колебательную систему типа качелей. Вопрос так и остался в теоретической плоскости с вашей стороны. А как быть с топливными форсунками, которые работают в широком диапазоне частот, гораздо ниже мех. резонанса?

В очередной раз прошу вас представить ваше схемное решение вопроса в заголовке темы:

Цитата

Как заставить работать соленоид?