Circuito acionador de solenóide

Os solenóides são atuadores comumente usados ​​em muitos sistemas de automação de processos. Existem muitos tipos de solenóide, por exemplo, existem válvulas solenóides que podem ser usadas para abrir ou fechar tubos de água ou gás e existem êmbolos de solenóide que são usados ​​para produzir movimento linear. Uma aplicação muito comum de solenóide que a maioria de nós teria encontrado é a campainha ding-dong. A campainha da porta tem uma bobina de solenóide do tipo êmbolo dentro dela, que quando energizada por uma fonte de alimentação CA moverá uma pequena haste para cima e para baixo. Esta haste atingirá as placas de metal colocadas em cada lado do solenóide para produzir o som suave ding dong.

Embora existam muitos tipos de mecanismos de solenóide disponíveis, a coisa mais básica permanece a mesma. Ou seja, ele tem uma bobina enrolada sobre um material metálico (condutor). Quando a bobina é energizada, esse material condutor é submetido a algum movimento mecânico que é então revertido por meio de uma mola ou outro mecanismo quando desenergizado. Como o solenóide envolve uma bobina, ele geralmente consome uma grande quantidade de corrente, tornando obrigatório ter algum tipo de circuito acionador para operá-lo. Neste tutorial, aprenderemos como construir um circuito driver para controlar uma válvula solenóide.

Materiais requisitados

• Válvula solenoide
• Adaptador 12V
• 7805 Regulador IC
• IRF540N MOSFET
• Diodo IN4007
• 0.1uf Capacious
• Resistores 1k e 10k
• Fios de conexão
• Tábua de pão

O que é um solenóide e como funciona?

Um solenóide é um dispositivo que converte energia elétrica em energia mecânica. Tem uma bobina enrolada sobre um material condutor, esta configuração atua como um eletroímã. A vantagem de um eletroímã sobre o ímã natural é que ele pode ser ligado ou desligado quando necessário, energizando a bobina. Assim, quando a bobina é energizada, de acordo com a lei moderna, o condutor de corrente tem um campo magnético ao seu redor, uma vez que o condutor é uma bobina, o campo magnético é forte o suficiente para magnetizar o material e criar um movimento linear.

Durante este processo, a bobina puxa uma grande quantidade de corrente e também produz problemas de histerese, portanto, não é possível acionar uma bobina solenóide diretamente através de um circuito lógico. Aqui, estamos usando uma válvula solenóide de 12 V, comumente usada para controlar o fluxo de líquidos. O solenóide consome uma corrente contínua de 700mA quando energizado e um pico de quase 1,2A, então temos que considerar essas coisas ao projetar o circuito do driver para esta válvula solenóide específica.

Diagrama de circuito

O diagrama completo do circuito do acionador do solenóide é mostrado na imagem abaixo. Nós entenderemos porque é projetado assim, uma vez depois de dar uma olhada no circuito completo.

Como você pode ver, o circuito é muito simples e fácil de construir, portanto, podemos testá-lo usando uma pequena conexão de placa de ensaio. Um solenóide pode ser simplesmente ligado ligando 12 V em seus terminais e desligado desligando-o. Para controlar esse processo de ligar e desligar usando um circuito digital, precisamos de um dispositivo de comutação como o MOSFET e, portanto, é o componente importante neste circuito. A seguir estão os parâmetros que você deve verificar ao selecionar o MOSFET.

Gate Source Threshold Voltage V _{GS (th)}: Esta é a tensão que deve ser fornecida ao MOSFET para ligá-lo. Aqui, o valor de tensão limite é de 4 V e estamos fornecendo uma tensão de 5 V, que é mais do que suficiente para ligar o MOSFET completamente

Corrente de drenagem contínua: A corrente de drenagem contínua é a corrente máxima que pode fluir através de um circuito. Aqui, nosso solenóide consome uma corrente de pico máxima de 1,2 A e a classificação de nosso MOSFET é 10 A a 5 V Vgs. Portanto, estamos mais do que seguros com a classificação atual do MOSFET. É sempre recomendado ter alguma diferença marginal superior entre o valor real e o valor nominal da corrente.

Resistência no estado da fonte de drenagem: Quando o MOSFET está totalmente ligado, ele tem alguma resistência entre o pino de drenagem e a fonte, essa resistência é chamada de resistência de estado. O valor disso deve ser o mais baixo possível, caso contrário, haverá uma grande queda de tensão (lei dos ohms) nos pinos, resultando em tensão insuficiente para o solenóide ligar. O valor da resistência no estado aqui é apenas 0,077Ω.

Você pode consultar a folha de dados de seu MOSFET se estiver projetando o circuito para alguma outra aplicação de solenóide. Um IC Regulador Linear 7805 é usado para converter a alimentação de entrada de 12 V em 5 V, esta tensão é então fornecida ao pino do Gate do MOSFET quando a chave é pressionada através de um resistor limitador de corrente de 1K. Quando a chave não é pressionada, o pino do gate é puxado para baixo até o aterramento por meio de um resistor de 10k. Isso mantém o MOSFET desligado quando a chave não é pressionada. Finalmente, um diodo é adicionado na direção anti-paralela para evitar que a bobina solenóide descarregue no circuito de força.

Funcionamento do Circuito do Driver Solenóide

Agora que entendemos como funciona o circuito do driver, vamos testar o circuito construindo-o em uma placa de pão. Usei um adaptador de 12 V para fonte de alimentação e minha configuração de hardware se parece com isso quando concluída.

Quando o interruptor intermediário é pressionado, a alimentação de + 5 V é fornecida ao MOSFET e ele liga o solenóide. Quando o interruptor é pressionado novamente, ele desconecta a alimentação de + 5 V do MOSFET e o solenóide volta ao estado desligado. O ligamento e desligamento do solenóide pode ser notado pelo som de clique feito por ele, mas para torná-lo um pouco mais interessante conectei a válvula solenóide a um cano d'água. Por padrão, quando o solenóide está desligado, o valor é fechado e, portanto, nenhuma água sai pela outra extremidade. Então, quando o solenóide é ligado, o valor se abre e a água sai. O funcionamento pode ser visualizado no vídeo abaixo.

Espero que você tenha entendido o projeto e gostado de construí-lo. Se você teve algum problema, fique à vontade para postá-lo na seção de comentários ou usar o fórum para obter ajuda técnica.