Управление силой электромагнита с Arduino

11

Этот предыдущий вопрос « Управление электромагнитом с помощью Arduino» касается только двоичного управления (ВКЛ или ВЫКЛ). На моей стороне мне нужно выбрать силу магнитного поля.

Это самодельный электромагнит, мне удалось запитать его 12 В постоянного тока + резистор 5 Ом, который дает около 2 А. Результирующее магнитное поле достаточно велико. Резистор нагревается, но это терпимо.

Теперь я хочу модулировать интенсивность от 0 до 2 ампер от некоторого показания датчика, поэтому я планирую использовать Arduino.

Могу ли я использовать ШИМ, зная, что индуктивная нагрузка значительна? Критический выбор частоты ШИМ? Будут ли у меня проблемы с вихревыми токами в мягком ядре? (Я не могу использовать ламинированное ядро).

Поэтому мой вопрос: действительно ли ШИМ - хороший выбор? Если да, я должен сохранить резистор 5 Ом? Как я могу откалибровать мою частоту ШИМ + альфа? Если нет, что я мог сделать вместо этого? Какая схема?

Спасибо

repied2
источник
ШИМ обычно используется для постоянного контроля интенсивности электромагнитных нагрузок, так что да, он будет работать. Ваши опасения будут касаться механизма, который вы используете для переключения высокого тока, необходимого для электромагнита (многие вопросы на этом сайте обращаются к этому), индуктивного обратного хода (используйте диод с обратным смещением через катушку) и (возможно) обеспечения того, чтобы ваша частота ШИМ была не гармоника какой-либо частоты естественного резонанса вашей катушки.
Аниндо Гош
Двигатели постоянного тока также являются индукторами. Может быть, моторный щит был бы удобным решением?
Фил Фрост,
Если у вас есть осциллограф, вы можете легко увидеть, насыщает ли индуктор. Если это так, вы должны рассмотреть более высокую частоту ШИМ. Если частота становится достаточно высокой, ток через индуктор достигнет своего максимума / минимума только при коэффициенте заполнения 100/0 процентов.
Джиппи
@jippie: это то, что я не понимаю. Если это> 50%, то в течение каждого цикла время «подъема» длиннее, чем «время спада», поэтому ток заканчивается немного выше, чем там, где он начался. Так почему же он не насыщается после многих циклов? (Я заметил, что это не так, но я могу понять, почему)
repied2

Ответы:

6

ШИМ - хороший выбор, и помните, что катушке необходим диод с обратной связью, чтобы предотвратить обратное электромагнитное излучение от повреждения индуктором с открытой цепью. Вам также потребуется использовать силовой транзистор некоторого типа для взаимодействия между Arduino и катушкой - Arduino не обеспечивает достаточно «привода», чтобы приблизиться к 2A. Вот диаграмма, которая показывает транзистор от MCU, но у него есть двигатель вместо катушки. Это не имеет значения - важно то, что он показывает диод и способ управления катушкой:

введите описание изображения здесь

Он также показывает + 5В, но это может быть + 12В. На что нужно обратить внимание: -

1) Диод должен быть рассчитан на ток, который превышает максимальный ток через катушку.

2) Для коротких замыканий катушке по-прежнему требуется последовательно подключенный резистор, но он может быть уменьшен до 1 Ом, когда вы довольны работой.

3) Транзистор должен быть рассчитан на переключение тока, поэтому, вероятно, выберите тот, который может легко выдержать напряжение не менее 3А.

4) Номинальное напряжение на транзисторе должно быть только 20 В или выше

5) Возможно, резистор последовательно с основанием должен быть 100 Ом - попробуйте это для начала. От линии IO 3V3 100 Ом будет означать базовый ток около 30 мА, и если HFE транзистора хорош при переключении силовых нагрузок (100+), все должно быть в порядке, однако, может быть лучше использовать FET для этого, и там есть из чего выбирать.

Затем попробуйте выдать импульс 50:50 (квадратная волна) и изменить частоту и посмотреть, каковы потери в сердечнике с прогрессивно более высокими частотами. Я бы подумал, что 1 кГц является хорошей отправной точкой, и, возможно, вы будете удовлетворены 10 кГц.

Энди ака
источник
Спасибо за ваш полный ответ. Я установил, что он работает с шинами Arduino 500 Гц по умолчанию и MOSFET IRF520 (нагревается, поэтому я попробую лучше) + диод обратной связи + оптопара. Но я до сих пор не понимаю, почему ток не нарастает постепенно (после многих циклов), когда коэффициент ШИМ> 50%, так как в каждом цикле время «подъема» больше, чем «время спада» и ток должен закончиться немного выше, чем там, где он начался!
ответил2
хорошо, я думаю, что я понял это благодаря некоторым симуляциям circuitlab.com/circuit/73nx5a/ferropwm .
ответил2