ما هي أفضل طريقة لقيادة صمام الملف اللولبي

أحد الخيارات هو المحرك المنظم للتيار، والذي يساعد على تحسين الأداء مع تقليل استهلاك الطاقة بشكل كبير.

تُستخدم الملفات اللولبية في العديد من التطبيقات لتوفير تشغيل خطي أو دوار في الأنظمة الميكانيكية. في حين أن تشغيل الملفات اللولبية يمكن أن يكون بسيطًا مثل تشغيل التيار وإيقاف تشغيله، إلا أنه غالبًا ما يتم الحصول على أداء أفضل من خلال تشغيلها باستخدام دائرة متكاملة مخصصة.

ستبحث هذه الورقة في كيفية تأثير دوائر التشغيل على الأداء الكهروميكانيكي لصمامات الملف اللولبي. ستتم مقارنة دائرتين مختلفتين للمحرك: مفتاح بسيط ومحرك منظم للتيار. كما سيتم تناول تقنيات توفير الطاقة للحد من استهلاك الطاقة في الملفات اللولبية.

I أساسيات صمام الملف اللولبي

في أبسط أشكاله، الملف اللولبي هو ملف يولد مجالاً مغناطيسياً. والأجهزة التي نطلق عليها عادةً الملف اللولبي هي أجهزة تستخدم ملفاً وقلباً متحركاً مصنوعاً من الحديد أو أحياناً مادة مغناطيسية أخرى. يؤدي تطبيق تيار كهربائي على الملف إلى سحب القلب أو دفعه بالنسبة إلى الملف، مما يؤدي إلى حركة تستخدم لدفع الأجسام في نظام ميكانيكي.

1. يتكون الملف اللولبي النموذجي من ملف ينتج مجالاً مغناطيسياً.

عند تنشيط الملف اللولبي، يتم تطبيق جهد على اللفات لتوليد مجال مغناطيسي. نظرًا لأن اللفات لها معامل حث كبير، فإن الأمر يستغرق بعض الوقت حتى يتولد تيار. تتناسب القوة المؤثرة على قلب الملف اللولبي مع التيار. لتوليد أقصى قوة لتحريك القلب، يجب تطبيق جهد عالٍ على اللفات لتوليد التيار بسرعة.

بمجرد اكتمال الحركة، يمكن عادةً استخدام تيار أصغر بكثير لتثبيت القلب في مكانه. إذا لم يتم تقليل التيار، تتبدد طاقة كبيرة في اللفات ويولد الملف اللولبي الكثير من الحرارة.

لحل هذه المشاكل، يمكننا استخدام محرك تيار ثابت لتشغيل الملف اللولبي. يمكننا التحكم في التيار بمرور الوقت، لتوفير الحركة المطلوبة، والحد من الطاقة المستهلكة عن طريق إبقاء الملف اللولبي في مكانه.

II إعداد الاختبار

لمقارنة الأداء الكهروميكانيكي لمختلف حلول محركات الملف اللولبي، تم إنشاء إعداد اختبار بسيط باستخدام مقياس جهد مؤازر متصل بملف لولبي مع مرونة لقياس حركة الملف اللولبي. تم التقاط الحركة، إلى جانب الفولتية والتيارات، باستخدام راسم الذبذبات.

2. ويتضمن إعداد الاختبار مقياس جهد مؤازر متصل بملف لولبي مع ثني.

III برنامج تشغيل الملف اللولبي البسيط

إن أبسط طريقة لتشغيل صمام الملف اللولبي هي تشغيل التيار وإيقاف تشغيله. ويتم ذلك عادةً باستخدام مفتاح MOSFET منخفض الجانب وصمام ثنائي لإعادة تدوير التيار. التيار محدود فقط بجهد الإمداد ومقاومة الملف اللولبي للتيار المستمر في هذه الدائرة.

3. إن قيادة الملف اللولبي ببساطة هي ببساطة مسألة تبديل التيار، وهو ما يتم عادةً باستخدام مفتاح MOSFET منخفض النهاية وصمام ثنائي لإعادة تدوير التيار.

The electromechanical performance of a simple driver is limited. Since the full voltage and current are applied 100% of the time, the pull-in current is limited by the solenoid’s continuous power consumption rating. The large inductance of the coil also limits the rate at which the current increases when the solenoid is first started.

في اختباراتنا، تم قياس حركة الملف اللولبي وجهده وتياره باستخدام مفتاح بسيط. في هذه الحالة، استغرق الملف اللولبي (15 Ω، مقداره 12 فولت) 30 مللي ثانية لتشغيله واستهلك 10 وات من الطاقة كلما تم تنشيط الملف اللولبي.

4. تمثل هذه الأشكال الموجية حركة الملف اللولبي بمفاتيح بسيطة للجهد والتيار.

If you are wondering about the “valleys” in the current waveforms, the decrease in current is due to the counter-electromotive force generated by the moving core of the solenoid. As the core accelerates, the counter electromotive force increases until the bottom of the solenoid appears and stops moving.

IV برامج تشغيل الملف اللولبي عالية الأداء

في معظم التطبيقات، يكون التيار الكامل مطلوبًا في البداية فقط لسحب الملف اللولبي. بمجرد اكتمال الحركة، يمكن خفض مستوى التيار في الملف اللولبي، مما يوفر الطاقة ويقلل من كمية الحرارة المتولدة في الملف. يسمح هذا أيضًا باستخدام جهد إمداد أعلى، مما يوفر تيار شفط أعلى، مما يسمح للملف اللولبي بالبدء بشكل أسرع وتوفير قوة أكبر.

5. يُظهر دائرة تيار الاحتجاز المخفض MPQ6610.

ينجز هذه المهمة محرك MPS MPQ6610 نصف الجسر وبعض المكونات الخارجية. تم تصنيف MPQ6610 حتى 60 فولت و3 أمبير وهو متوفر في حزم TSOT وSOIC الصغيرة.

يظهر شكل موجة المحرك الناتج في الشكل 6. يمثِّل التتبع الأصفر إشارة الخرج للملف اللولبي الدافع، ويمثِّل التتبع الأخضر الملف اللولبي. في البداية، يتم دفع جهد الإمداد الكامل (24 فولت في هذه الحالة) لسحب الملف اللولبي. بعد تأخير، يتم تقليل التيار عن طريق تعديل عرض النبضة للخرج. يتم تقليل زمن الإدخال إلى 16 مللي ثانية، مما يحافظ على استهلاك الطاقة أقل بكثير (حوالي 600 مللي واط بدلاً من 10 واط).

6. هذه هي الأشكال الموجية الحالية المخفضة المتعلقة بـ MPQ6610.

تعمل هذه الدائرة على هذا النحو:

في البداية، تكون إشارة الدخل منخفضة. يؤدي ذلك إلى تفريغ C1 من خلال D1 وإبقاء دبوس ISET منخفضًا من خلال Q1.

ترتفع إشارة الدخل إلى أعلى، مما يسمح لـ MPQ6610 بدفع الخرج إلى أعلى وتطبيق جهد الإمداد الكامل على الملف اللولبي.يبدأ C1 بالشحن من خلال R1. يأتي التيار من دبوس ISET ويتناسب مع التيار المتدفق في الملف اللولبي. يُسمح للجهد على دبوس ISET بالارتفاع أثناء شحن C1.

بافتراض تدفق تيار كافٍ في الملف اللولبي، يستمر الجهد على دبوس ISET في الارتفاع حتى يصل إلى عتبة تنظيم التيار (1.5 فولت). عند هذه النقطة، يبدأ MPQ6610 في تنظيم تيار الملف اللولبي. يتم ضبط تيار الاحتفاظ المنظم بواسطة قيمة R2.

يتم ضبط زمن التأخير (قيادة الملف اللولبي عند دورة تشغيل 100%) بقيم R1 وC1. بالنسبة للمستوى المنطقي القياسي 3.3 فولت، يكون الوقت حوالي 0.33 × RC. بالنسبة للمثال أعلاه، R1 = 100 kΩ، وC1 = 2.2 μF، و0.33 × RC = 75 مللي ثانية.

تلتزم شركة جيتشوانغ للتكنولوجيا المحدودة بتطوير الأبحاث وتصنيع أنواع مختلفة من الصمامات، مرحبًا بكم للتشاور والاستفسار، وسنكون سعداء بخدمتكم، يرجى الانتقال إلى عنوان URL هذا (www.bcstgroup.com) للتصفح.