Соленоиды: приведение в действие и полярность напряжения
В данном техническом обзоре будут рассмотрены некоторые основные подробности, связанные с работой и реализацией соленоидов.
Соленоиды не особенно экзотичны по своим возможностям, но они не так распространены, как два других члена семейства электромеханических устройств, а именно реле и двигатели. Поэтому, возможно, они не настолько понятны, как следовало бы, и разработчики могут быть склонны игнорировать их или избегать.
Большинство людей, которые работают с электроникой, вероятно, знают, что соленоид – это электромеханическое устройство, которое использует индуктивную обмотку для преобразования электрической энергии в линейное движение. Вы прикладываете напряжение, поршень движется. Но, как обычно, детали не так просты, как могли бы быть.
Примечание. Соленоиды также могут быть и вращательного типа, но в данной статье мы остановимся на линейных соленоидах. Кроме того, имейте в виду, что некоторые соленоиды могут приводиться в действие источником переменного напряжения, но в последующем обсуждении предполагается, что привод постоянного тока является более предпочтительным в низковольтных системах.
Принцип действия
Основополагающий принцип работы с соленоидом заключается в следующем: управляющий ток через обмотку заставляет плунжер (поршень) двигаться в направлении магнитного поля, то есть в область, покрытую обмоткой. Смена полярности приложенного напряжения не меняет направление движения, потому что типовой плунжер – это просто кусок металла (а не магнит), и поэтому он всегда притягивается (не отталкивается) от магнитного поля.
Если сила тяжести или что-то в вашей механической нагрузке не возвращает поршень в исходное положение, вам нужен соленоид с возвратной пружиной.
Втягивающий или толкающий?
Поскольку плунжер всегда движется к обмотке, разница между соленоидами втягивающего и толкающего типов должна основываться на оборудовании, прикрепленном к плунжеру, а не на направлении движения относительно основного корпуса соленоида:
Отпускание или возврат
Что же нам делать со следующей схемой, найденной в техническом описании Delta Electronics?
Вы можете быстро нее взглянуть и подумать, что соленоид можно вернуть в обесточенное положение, изменив полярность приложенного напряжения, но это нарушает принцип действия.
Обратите внимание, что выбранным термином является «отпускание», а не «возврат». Магнитное поле не исчезает сразу после снятия управляющего напряжения; ток в обмотке (по сути, в катушке индуктивности) должен затухать. Таким образом, вместо того, чтобы немедленно отпустить плунжер, соленоид удерживает его с постепенно уменьшающейся силой.
Delta Electronics говорит нам здесь о том, что мы можем добиться более быстрого отпускания путем изменения полярности напряжения – вы можете думать об этом обратном напряжении как о более сильном вытеснении затухающего в обмотке тока. (Помните, что вам нужно снять обратное напряжение после завершения затухания; в противном случае ток начнет течь в противоположном направлении, и вы снова включите соленоид.)
Суть этого заключается в следующем: если вы не используете смену полярности, у вас будет обычное «медленное» затухание. Медленное затухание может ограничить частоту приведения в действие, поскольку соленоид всё еще может удерживать плунжер, когда вы снова подаете на обмотку питание. Чтобы максимизировать скорость, с которой поршень может перемещаться назад и вперед, вы должны использовать изменение полярности напряжения, в результате чего происходит более «быстрое» затухание тока.
Об изменении полярности хорошо помнить при разработке схемы драйвера соленоида Вы можете легко включить эту функцию, подключив к соленоиду, вместо одного транзистора,H-мостовой драйвер.