Construyendo un pulsador magnético de frecuencia variable

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Estoy comenzando un pequeño proyecto que ejecutará una onda cuadrada a través de una bobina de cobre para hacer pulsos magnéticos. Me imagino que el proyecto sería bastante sencillo si tuviera un poco más de experiencia en la fabricación de productos electrónicos.

Las especificaciones exactas de la bobina y los impulsos magnéticos no son tan importantes. No quiero entrar en demasiados detalles acerca de por qué, pero basta con decir que el dispositivo debería "funcionar", es decir, debería generar pulsos magnéticos que sean fácilmente detectables con, por ejemplo, una arandela de acero. El rango de frecuencia al que me dirijo es de aproximadamente 50-120Hz, que generaré con el módulo PWM en el PIC.

Esto es lo que tengo hasta ahora:

Usaré un formador 2155 tipo 1A, y usaré los grifos de 6.3 y 15V.

Usaré el 6.3V para conducir un VR de 5V para alimentar un PIC16F877A (creo que esos son los que ya he leído). El PIC utilizará un potenciómetro configurado como un divisor de voltaje en un pin analógico para controlar la frecuencia entre un rango dado (nunca he hecho nada análogo o ADC antes). El PIC también manejará una pequeña pantalla de 8 segmentos para mostrar la frecuencia, y usaré un oscilador de cristal para darle al PIC un reloj más estable (he tenido problemas con la sincronización en los PIC antes). La onda cuadrada estará entre 0 y 5V.

Para la bobina, básicamente quiero tanto como sea posible, así que usaré la 15V para conducir una VR de 12V. Usaré la salida de onda cuadrada del PIC (solo positivo) como una entrada de 5 V a un OpAmp. 5V - > 12V es una ganancia de 2.4, así que usaré una resistencia de 240K y 100K para la retroalimentación del OpAmp (nunca antes he usado un OpAmp). También usaré un diodo schotky, invertido, para evitar que el campo colapsado queme algo.

Espero que todo tenga sentido y suene más o menos razonable. Sé que no necesito usar un PIC, pero los he usado antes y son fáciles de programar, y confío mucho menos en el ajuste de la frecuencia analógica con, por ejemplo, un 555 (también nunca usado estos antes de cualquiera de los dos, lol), y usando un controlador de 8 segmentos. Solo quiero algo que funcione y eso está dentro de mis capacidades.

Aquí hay algunas partes que tengo hasta ahora: (estaré usando una red de alimentación de 240 V)

  • Transformador 2155 tipo 1A con 6.3, 7.5, 8.5, 9.5, 12.6 y 15V.
  • 7805T regulador de 5V
  • 7812T 12V regulador
  • BR104 10A 400V rectificador x2 (uno para el 6.3 y otro para el 15V)
  • Cristal de 8Mhz para el PIC
  • potenciómetro VCU lineal de 1K
  • SB560 diodo schottky 60V 5A
  • alambre de cobre esmaltado de 0.5mm 500g (aproximadamente 180m de longitud)

También tendré algunas tapas electrolíticas antes y tapas de cerámica después de los rectificadores en las secciones de la fuente de alimentación. Ya tengo un montón de estos en mi cajón.

Tengo algunas preguntas:

  • Si he dicho algo absurdo hasta el momento, indíquelo.
  • Déjame saber si alguno de estos componentes parece excesivamente excesivo, por ejemplo. el diodo o rectificador schottky, por ejemplo.
  • No estoy seguro si incluso necesito un regulador de voltaje para la sección de alto (er) voltaje. Si puedo evitarlo y solo uso mayúsculas más grandes, puedo conducir la bobina a 15 V, lo que sería "mejor".
  • No tengo idea de qué opAmp obtener. Estoy mirando el LM301AN que parece razonable.
  • Envolveré la bobina razonablemente apretada. Mide ~ 180 m y mi objetivo es tenerlo en un paquete pequeño de aproximadamente 4x4x2cm aprox. No sé cuántos turnos será, pero probablemente "mucho". Solo puedo asumir que conducir una bobina de cobre de 0.5 mm a 15 V a 120 hz debería estar bien. (es decir, no se quemará)

Lo siento por ser tan vago. Si comentas con una pregunta que realmente pueda responder, lo haré.

Gracias por tu ayuda.

Si aclaro algunas cosas aquí, ordenaré las partes en línea y publicaré un diagrama de circuito en los próximos días, y luego todos podremos reírnos de lo mal que están.

    
pregunta Ozzah

2 respuestas

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Parece que la bobina no está bien definida y mi primer pensamiento es que un amplificador operacional no cortará la mostaza al conducirlo con éxito. El LM301 solo es realmente adecuado para conducir cargas de kohm, por lo que creo que debería invertir en un transistor de potencia para conectar el op-amp al solenoide / bobina.

Pero espera, pierde el amplificador operacional y usa un mosfet de nivel lógico manejado desde la salida PIC'c PWM. Conecte la fuente a 0 V, conecte la salida PIC y coloque la bobina entre el drenaje y el suministro positivo. Esto le dará un mejor impulso a la bobina y no se olvide de colocar el diodo a través de la bobina con polarización inversa para atrapar los emfs cuando el transistor está apagado: -

La resistencia de 100k es para asegurar que el mosfet permanezca apagado cuando la entrada no esté conectada a nada (importante). El 1k es para limitar el estrés en la salida PIC porque el MOSFET probablemente tendrá capacitancia de entrada en el orden de 1nF. Debe encontrar un MOSFET que se encienda por completo con el nivel de unidad positivo del PIC (probablemente 5 V).

    
respondido por el Andy aka
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1) Recomiendo usar la toma de 7.5 voltios para su sección de 5 voltios. Mirando el voltaje máximo de 6.3 voltios (8.8) y restando dos gotas de diodo (1.5 voltios) en el rectificador, se dejan 7.3 voltios en el regulador. Con una salida de 5 voltios, esto solo deja 2,3 voltios a través del regulador. Con algunos reguladores, esto estaría bien, pero es dudoso para un 7805.

2) Asegúrese de colocar al menos una tapa de 1000 uF en la salida de ambos rectificadores. De hecho, no se perderá usar más en su toma de 15 voltios.

3) Sí, el uso de un rectificador de 400 V en su caso lo está sobreestimando enormemente, pero no ahorra mucho dinero con un voltaje más bajo, por lo que si ya los tiene, úselos.

4) .El cable de 5 mm tiene una resistencia de aproximadamente 36 ohm / km, por lo que 180 m solo tendrá una resistencia de aproximadamente 6,5 ohmios. En el peor de los casos, esto requerirá aproximadamente 2.5 amperios a 15 voltios, por lo que debería obtener un transformador más grande o usar un cable más delgado. Es cierto que conducirás esta CA, lo que reducirá el flujo de corriente, pero sin saber la inductancia final de tu bobina es difícil saber que esto será suficiente. "Las especificaciones exactas de la bobina no son importantes" están mal.

Pero digamos que sus 4 x 4 x 2 cm tienen un diámetro de 4 cm con una longitud de 2 cm y una dimensión central de 1 cm de diámetro. Luego, el área de la sección transversal de la bobina es de 1.5 cm x 2 cm, o 300 mm2. Entonces, el cable de .5 mm solo puede caber 600 vueltas. Suponiendo que un diámetro de giro promedio de 3 cm da una longitud máxima de cable de aproximadamente 56 m, así que no veo cómo obtendrá lo que desea.

Esta calculadora enlace proporciona una inductancia nominal de 4 mH y, a 120 Hz, la impedancia inductiva es $$ Z = 2 \ pi fL = (6.3) (120) (.004) = 3 \ Omega $$

así que realmente no creo que tu configuración pueda funcionar.

    
respondido por el WhatRoughBeast

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