КОНТРОЛЛЕР ПОДЪЕМНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТА

     интересные РАДИОСХЕМЫ самодельные


» ПОИСК СХЕМ



» РАДИОБЛОГИ
Усилитель для петличного конденсаторного микрофона
Модуль повышающего преобразователя на UC3843A
USB-C: вывод питающего напряжения и распайка разъёма
Простой регулятор цветов светодиода RGB
Схема стабилизатора напряжения с 6,3 В на 5 В USB
Регулируемый источник питания до 24 Вольт
Как определить по виду модель светодиода Cree
Стабилизаторы тока с малым падением напряжения

КОНТРОЛЛЕР ПОДЪЕМНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТА


При работе с электромагнитами лучше не просто подавать/снимать питание, а использовать специальные схемы для управления. Именно так наиболее правильно управлять электромагнитами - с помощью специальных микросхем контроллеров. Это резко улучшает общую производительность и снижает потребление энергии.

Подъемный электромагнит

Подъемный электромагнит поднимет любой металлический материал, который может притягиваться магнитным полем. Основное преимущество электромагнита перед постоянным магнитом состоит в том, что магнитное поле можно быстро изменить, контролируя величину электрического тока в обмотке. Но в отличие от постоянного магнита, которому не требуется питание, электромагнит требует непрерывной подачи тока для поддержания магнитного поля. Подъемный электромагнит на самом деле представляет собой переносной электромагнит, предназначенный только для удержания материала на месте.

Вот круглый электро-подъемный магнит (RELM). Он обеспечивает концентрированную удерживающую силу и магнитное поле для подъема толстых предметов из железа. Этот подъемник является очень полезным инструментом для работы с материалами, поскольку он также имеет переключатель управления для функций «включения-выключения-отпускания» магнита.

Как управлять подъемным электромагнитом

Подъемные электромагниты используют электричество для зарядки магнита и удерживания материала на поверхности магнита. В них есть электрическая катушка под напряжением, обернутая вокруг стального сердечника, чтобы ориентировать частицы в железных материалах в общем направлении, создавая таким образом магнитное поле. Тем не менее, подъемные электромагниты требуют не только постоянного источника энергии, но и возможности изменять ток, подаваемый на него, что дает пользователю большую гибкость, чем обычный постоянный магнит.

Самый простой способ управлять подъемным электромагнитом - напрямую подавать питание от соответствующего источника постоянного тока. Притяжение и удержание ферромагнитного материала происходит при включении катушки, а при выключении катушки объект падает.

Здесь стоит отметить, что подходящий силовой резистор может быть подключен последовательно с подъемным электромагнитом для ограничения рабочего тока.

Помните, что когда питание отключено, магнитное поле будет иметь тенденцию к коллапсу и при этом будет генерироваться обратная ЭДС (BEMF) или противо-EMF (CEMF) в обмотках катушки электромагнита. Если эта обратная ЭДС не подавлена, она будет генерировать очень большие напряжения, которые могут повредить связанные электронные части. Диод очень хорошо справляется с подавлением обратной ЭДС и ограничивает напряжение, что неплохо для небольших электромагнитов. Также можно подключить варистор с номинальным напряжением, немного превышающим нормальное напряжение питания на катушке электромагнита, тоже для подавления обратной ЭДС.

Контроллер подъемного электромагнита

Для опытов будем использовать небольшой электромагнит. Большинство подъемных электромагнитов постоянного тока, обычно используют напряжение от 5 В. Например 12 В и 24 В очень распространены. Тот, который будет для тестов - 2,5 кг со следующими характеристиками:

  • Подъемный электромагнит: DC 12V KK-P20 / 15
  • Рабочее напряжение: 12 В постоянного тока
  • Рабочий ток: <200 мА
  • Грузоподъемность: 2,5 кг
  • Размер: 20 x 15 мм
  • Аксессуары: болт M4 с шайбой x1

Управлять лучше по современному - через МК. Микроконтроллеры ограничены по напряжению и току, которые они могут выдавать. Например Arduino может обеспечить 5 В при максимальном токе 40 мА с входа / выхода. Обратите внимание, что 40 мА - это абсолютный максимум, и в идеале потребляемый ток должен быть около 20 мА (с запасом надёжности). Итак, для подъемного электромагнита нужен отдельный источник питания и способ управления им.

Есть много разных биполярных транзисторов и мощных полевых, которые можно использовать в качестве устройства управления / переключения. Просто выберите подходящий в зависимости от напряжения и тока, с которыми нужно работать. Имейте в виду, что транзисторы являются устройствами управляемыми током, поэтому требуют резистора для ограничения тока на базовом выводе, в то время как МОП-транзисторы являются устройствами, управляемыми напряжением, и почти не требуют тока на выводе затвора, но требуется достаточное напряжение затвора.

Электронное управление для подъемных электромагнитов

Когда возникает необходимость управлять им с помощью внешнего устройства или схемы микроконтроллера, потребуется соответствующая схема на основе транзистора обычного биполярного или MOSFET. Принципиальная схема приведенная ниже, демонстрирует простейшую форму привода электромагнита и может использоваться для приведения в действие большинства маломощных подъемных электромагнитов.

Устройство требует входного напряжения (VIN) для приведения в действие электромагнита, а также входного сигнала управления (SIG) от контроллера или блока синхронизации, который переключает силовой полевой МОП-транзистор, позволяя току возбуждения возбуждать электромагнит. Дополнительный диод, расположенный параллельно электромагниту, предназначен для защиты полевого транзистора от скачка индуктивного напряжения, который возникает при обесточивании электромагнита.

Модуль драйвера электромагнита

Если знания радиоэлектроники оставляют желать лучшего - можете не создавать схему драйвера подъемного электромагнита сами, потому что существует много готовых модулей, доступных для покупки в Интернете. Обычно такой компактный модуль состоит из небольшого подъемного электромагнита, возбуждающего элемента и регулятора напряжения.

Большинство из них оптимизировано только для режима простого цифрового управления (включения / выключения). Но предлагаемая версия позволит контролировать силу подъемного электромагнита с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Ниже представлена схема на Arduino.

А это адаптированный Arduino скетч (490 Гц / 0-100% ШИМ):

int drivePin = 9; //PWM OUT

int PreviousPotValue = 0;

int Threshold = 0;

void setup()

{

  Serial.begin(9600);

}

void loop()

{

  int PotValue =
analogRead(A0); //POT IN

  int PWMValue = PotValue
/ 4;

  analogWrite(drivePin,
PWMValue);

  Threshold = abs(PotValue
– PreviousPotValue);

  if (Threshold >= 10)
{

    int PWM_DutyCycle =
((float)PWMValue / 255.0) * 100.0;

    Serial.print("PWM
Duty Cycle = ");


Serial.print(PWM_DutyCycle);

Serial.println("%");

    PreviousPotValue =
PotValue;

  }

  delay(2);

}

Далее тестовая установка контроллера, собранная из Arduino Uno + Proto Shield.

Обратите внимание, что при подъеме или перемещении тяжелых грузов должен соблюдаться минимальный запас безопасности, вес груза не должен превышать 30-40% магнитной силы.

Как выбрать электромагнит

Зная доступные напряжение и ток, можете выбрать подходящий подъемный электромагнит, идеально соответствующий проектным требованиям. Но также нужно знать о его силе, которая обычно обозначается числом с суффиксом «N». Например, ознакомьтесь с техническими характеристиками популярного китайского подъемного электромагнита, продаваемого на Алиэкспресс.

Надпись на этикетке означает, что это подъемный электромагнит постоянного тока 12 В, 250 мА, 25 Н. то есть его рабочее напряжение 12 В, а потребляемый ток 250 мА (0,25 А), поэтому сопротивление катушки у него близко к 48 Ом. А «25N» означает 25 Ньютон. 1 Ньютон в земной гравитации эквивалентен 1 / 9,80665 кг на Земле. Это получено с использованием второго закона Ньютона f = ma и с учетом силы тяжести Земли 9,80665 м / с2. 1 Н (Земля) = 0,101971621297793 кг. Переведя 25 Н в кг, получим 25 Н x 0,102 = 2,55 кг, а это значит, что электромагнит может поднять 2,55 кг на земле. Предположим, нужно поднять на земле груз весом 80 кг, тогда выбрать подъемный электромагнит 800N.

Самодельный подъемный электромагнит

Можно сделать простейший подъемный электромагнит из лома, намотав эмалированный медный провод вокруг цилиндрического сердечника. Направление электрического тока через катушку приводит к возникновению магнитного поля, которое оказывает силу на близлежащие ферромагнитные объекты, такие как куски железа или стали. А проще взять готовый, например электромагнит переменного тока обычного аквариумного воздушного насоса.

Это катушка с сопротивлением постоянному току 7 Ом и индуктивностью около 7 мГн. Удивительно, но он начинает намагничиваться от напряжения постоянного тока всего 1 В и обладает потрясающей подъемной и удерживающей мощностью, если приложенное напряжение увеличивается до 6 - 12 В.

Диаграмма соотношения напряжения и тока самодельного подъемного электромагнита 20N:

Предпочтительна работа на среднем уровне 6 В, а не на верхнем 12 В постоянного тока, поскольку последний нагревает электромагнит намного быстрее. На самом деле такой привод с высоким напряжением и током здесь излишни, потому что электромагнит кажется мощным даже с 6 В / 860 мА.

Подводя итоги заметим, что даже с небольшими подъемными электромагнитами можно создавать интересные и полезные вещи, такие как магнитные подъемники, подъемные магниты для захвата и перемещения, маленькие краны, автоматические переключатели дроссельной заслонки, электромагнитные дисплеи, электромеханические часы и так далее. Кроме того, подъемными магнитами с дистанционным управлением можно управлять с помощью беспроводного пульта дистанционного управления или интеллектуального устройства IoT. 

   Форум




   Форум по обсуждению материала КОНТРОЛЛЕР ПОДЪЕМНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТА


УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ НАУШНИКОВ КЛАСС А

Класс A - схема самодельного УМЗЧ высокого качества на полевых MOSFET транзисторах.


УПРАВЛЕНИЕ ШАГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Волновое управление, двухфазное и способ регулирования тока в обмотках шаговых двигателей.


УСИЛИТЕЛЬ НЧ НА 200 ВАТТ

Усилитель мощности звука на транзисторах, из радиоконструктора DJ200. Проверка работы схемы.



Радиосхемы » Схемы



» РАДИОЭЛЕМЕНТЫ


© 2010-2021 "Радиосхемы". Все права защищены  Почта  PDA   Группа вконтакте   Канал ютуб   Группа в фэйсбук