Skocz do zawartości

Solenoid - pomiar wysuwu


gajowy

Pomocna odpowiedź

Cześć wam, mam pewien problem, który nie wiem jak w łatwy i tani sposób rozwiązać, otóż: chciałbym mierzyć wysuw "rdzenia" w solenoidzie z dokładnością powiedzmy do jednego centymetra. Czy ktoś ma jakiś pomysł jak można to zrobić? Rozwiązanie ma być jak najtańsze. Jeżeli nie dałoby się mierzyć wysuwu, to czy chociaż macie pomysł jak określić czy rdzeń osiągnął swoje finalne położenie (czy nie napotkał żadnego oporu i całkowicie się wysunął).

Moim pierwszym pomysłem było mierzenie prądu jaki pobiera cewka. Założyłem, że jeżeli rdzeń napotka na jakiś opór (nie będzie mógł się wysunąć) to pobrana zostanie większa ilość prądu, natomiast jeżeli się wysunie to prąd będzie trochę mniejszy i ustali się na określonym poziomie. Przeprowadziłem jakieś próby, ale niestety za bardzo się ta teoria nie sprawdziła... Jeżeli ktoś ma jakieś pomysły to jestem otwarty. Dzięki!

Tak wygląda solenoid:

https://www.forbot.pl/forum/upload_img/obrazki/IMG_5ac356abcc9205802.png

Link do komentarza
Share on other sites

Położenie rdzenia wpływa na indukcyjność cewki. Tego nie zmierzysz w warunkach statycznych, tj. przy użyciu prądu stałego i w sytuacji nieruchomego rdzenia. Gdy przez Twój solenoid przepływa prąd stały widzisz tylko rezystancję drutu nawojowego a ta zależy jedynie od temperatury, materiału, długości i przekroju drutu - w stałym polu magnetycznym żadne rdzenie się nie liczą do prądu. Musi się coś zmieniać: albo musisz napędzać elektromagnes prądem zmiennym albo możesz wykrywać tylko ruchy rdzenia a nie jego położenie bezwzględne.

Zauważ, że zmiany prądu to nie tylko prąd zmienny w swojej czystej postaci (np. z transformatora 230V/12V/50Hz), ale także załączanie i wyłączanie prądu "stałego". Możesz np zrobić coś takiego:

a. Zasilać elektromagnes z napięcia stałego przez tranzystor.

b. Wstawić szeregowo z cewką pomiar płynącego przez nią prądu

c. Po załączeniu prądu, co jakiś czas (np. raz na sekundę) wyłączać na chwilę prąd (np. na 1/100 sekundy) i sprawdzać w jaki sposób prąd w indukcyjności zanika. Przebieg tego zanikania (stromość zbocza, czas) będzie zmieniał się z położeniem rdzenia pod warunkiem, że obwód magnetyczny jest zrobiony tak, by zmiany położenia rdzenia istotnie zmieniały indukcyjność.

Oczywiście rozwiązanie z zasilaniem prądem zmiennym też jest OK o ile tylko Twój solenoid jest do tego przeznaczony (a może wyłącznie? sprawdź to):

a. Zasilasz cewkę z transformatora 50Hz,
b. Mierzysz napięcie i prąd przetwornikiem A/C procesora,
c. Liczysz przesunięcie fazy między tymi wielkościami (prąd będzie zawsze później) - ono jest zależne od indukcyjności.

Czy to jest proste i tanie? Gdybym musiał tak zrobić bo z jakichś powodów wykluczone byłyby wszelkie rozwiązania mechaniczne (np. te zaproponowane przez deshipu) to bym tak zrobił, ale jeśli niewiele z tego rozumiesz to bym odpuścił.

  • Lubię! 1
Link do komentarza
Share on other sites

Cześć, niestety w moim przypadku zastosowanie czujnika krańcowego, czy potencjometru jest niemożliwe ze względu na małą ilość miejsca jakie mam do wykorzystania, oraz to że solenoid będzie wykorzystywany do dopychania (zamykania) czegoś. Nie widzę sposobu wykorzystania tutaj krańcówki (nad którą już wcześniej się zastanawiałem), natomiast jeżeli chodzi o potencjometr suwakowy to ciężko byłoby go jakoś "spiąć" razem z rdzeniem, poza tym tak jak wspomniałem ogranicza mnie dostępne miejsce.

@marek1707

Solenoid, który chcę wykorzystać zasilany jest prądem stałym.

Ogólnie rozumiem o co chodzi. W pierwszej sytuacji mam rozumieć że podczas załączania prądu raz na sekundę, nastąpi zmiana wartości prądu w zależności od poziomu wysunięcia rdzenia? Prąd będzie malał wraz z wysuwem?

Czy Twoim zdaniem te zmiany będą na tyle zauważalne, że będzie się to dało zmierzyć? Jest to wykonalne bez użycia mikrokontrolera?

Może macie inne rozwiązanie (zamiast solenoidu) które będzie relatywnie tanie i które będzie wykorzystane do "dopchnięcia" czegoś z określoną siłą (w solenoidzie w zależności od wysuwu da się określić wartość siły na podstawie wykresu dostarczonego przez producenta), oraz aby dało się określić czy nastąpił całkowity wysuw czy opór był zbyt duży i całkowite wysunięcie nie było możliwe?

Z góry dziękuję za odpowiedzi.

Link do komentarza
Share on other sites

Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.
Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.

jlcpcb.jpg

jlcpcb.jpg

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

gajowy, poczytaj o efekcie i czujnikach hall-a. Wtedy zobaczysz, że wcale nie musisz używać prądu zmiennego jak niektórzy twierdzą, wszystko możesz spokojnie pomierzyć używając prądów stałych. Oczywiście będzie to nieco skomplikowane, więc przemyśl jeszcze raz użycie czujników mechanicznych, proponowałbym również rozważyć czujniki optyczne (odbiciowe, szczelinowe itd).

Link do komentarza
Share on other sites

"jak niektórzy twierdzą"

Nawet nie chce mi się tego komentować. A jak wielu ich było?

gajowy: Opisz o jakich wymiarach, przesunięciach, prądach i siłach mówimy. Teoretyczne dyskusje muszą kiedyś schodzić na Ziemię a tutaj jak widzisz własnie nadszedł ten czas. Jeżeli Twój elektromagnes ma 10cm średnicy i pobiera 5A to raczej wydaje się niemożliwe, by nie dało się tam wcisnąć jakichś wyłączników. Wtedy zastąpienie tego np. siłownikiem liniowym (silnik+śruba) też nie powinno być trudne. Z kolei gdy robisz mechanizm o wielkości 10mm to faktycznie trudno tam coś dołożyć, choć wyłączniki mechaniczne czy hallotrony potrafią być bardzo małe a czujnik optyczny to malutka fotodioda (2x3mm?) plus taka sama LED lub gotowy transoptor szczelinowy. Jeśli ten solenoid jest gotowym podzespołem a Ty go gdzieś montujesz, najprościej pokaż nam jego datasheet i ten fragment projektu w którym ten element siedzi. Wtedy odpadną (albo i nie) dywagacje o czujnikach, hallotronach itp. Co możemy więcej poradzić? To tylko technika, zestaw rozwiązań jest ograniczony. No i ważne pytanie: czy chcesz znać przesunięcie rdzenia (liczbowo), czy interesuje Cię tylko odpowiedź tak/nie? To o razu eliminuje pewne metody, a inne nie.

Pomiar indukcyjności polegałby na pomiarze prędkości narastania lub opadania prądu a nie na jego bezwzględnej wartości. To oczywiście może sprowadzić się do pomiaru np. czasu po którym prąd osiągnie jakąś zadaną wartość (od góry lub od dołu) lub na pomiarze wartości tego prądu po zadanym czasie. W obu przypadkach musisz jednak znać wartość początkową, ale to przecież może być wyznaczone tylko raz na początku i przyjęte jako stała. Im rdzeń jest głębiej w uzwojeniu tym indukcyjność jest większa i tym prąd narasta/opada wolniej. Konkretne wielkości zależą od samej indukcyjności i rezystancji uzwojenia (patrz: szeregowy obwód RL). To są proste wzory. Nawet jeśli w czasie normalnej pracy rdzeń się nasyca, to poprzez komutowanie prądu wyprowadzasz go z tego stanu i początkowe wartości prędkości narastania będą poprawne.

Link do komentarza
Share on other sites

Cześć Wam, link do karty solenoidu: http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/500000-524999/506213-da-01-en-LINEARMAGNET_ITS_LS_4035_D_24VDC.pdf.

Chodzi mi o uzyskanie siły w granicach 35N - zgodnie z wykresem, w tym solenoidzie jest to możliwe w zakresie kilku milimetrów. Napięcie 24V DC - z tego co ja rozumiem, to żeby uzyskać tą siłę trzeba podać prąd około 5A.

Sam wysuw który mnie interesuje będzie opiewał na max 5mm - nie musze znać dokładnego położenia rdzenia, chodzi tylko o to żeby sprawdzić czy te 5 mm zostało osiągnięte. Dlatego przy tak małych wartościach wysuwu i małej ilości miejsca raczej ciężko będzie to sprawdzać mechanicznie.

@marek1707 dzięki, sporo mi rozjaśniłeś. Jeszcze takie pytanie: czy dałoby się mierzyć czas narastania prądu bez użycia mikrokontrolera?

Dzięki wszystkim za pomoc!

Link do komentarza
Share on other sites

Oczywiście, że to się da zrobić bez użycia mikrokontrolera. Jak inaczej działałby cała elektronika w latach 50 czy 60? Niestety brak zaszytego programu będzie okupiony większym skomplikowaniem układu więc trzeba wymyślić taką metodę pomiaru w której nie ma żadnego "algorytmu" tj. jakiejś kolejności wykonywanych czynności a proces jest ciągły.

W przypadku sterowania impulsowego z krótkimi czasami wyłączeń musisz wygenerować sygnał wyzwalający, który będzie kluczował tranzystor, potem trzeba odmierzyć czas "wzorcowy" po upływie którego musisz "złapać" wielkość prądu, porównać ją komparatorem z wartością odniesienia nastawioną jakimś potencjometrem, wynik porównania zatrzasnąć w jakimś przerzutniku itd.. Niby prosta ideowo rzecz w praktyce poważnie się rozrasta. Nie twierdzę, ze to niemożliwe, ale trzeba mieć do takich układów trochę doświadczenia. Jeśli masz ochotę, spróbuj narysować do tego schemat blokowy - tylko klocki realizujące taki pomiar, na razie bez szczegółów implementacji.

Inną drogą jest właśnie zrobienie tego w sposób ciągły, np:

- na prąd stały zasilający elektromagnes nakładasz cały czas słabą składową zmienną (np. 1VAC w stosunku do 24VDC)

- małe wahania napięcia zasilającego cewkę wywołują małe wahania płynącego przez nią prądu, ale opóźnione w czasie

- zmiany prądu wzmacniasz i robisz z nich prostokąt

- sygnał prostokątny od napięcia i tak samo prostokątny (ale opóźniony) sygnał od prądu mnożysz w cyfrowej bramce AND i dostajesz (znów prostokątny) sygnał którego wypełnienie (lub wartość średnia) jest przesunięciem prądu i napięcia

- uśredniasz to w prostym filtrze RC i masz analogowy wynik pomiaru indukcyjności czyli - pośrednio - obwodu magnetycznego wokół cewki.

EDIT: Tak jak ja rozumiem datasheet to - rzeczywiście, jesteś w stanie uzyskać siłę ok. 35N na długości nawet i 20mm, ale kosztem mocy strat rzędu 120W. Producent dopuszcza wtedy wypełnienie 10% i maksymalny czas załączenia 32s. Z tego wynika, że będziesz musiał po czymś takim odpoczywać przez prawie 5 minut. A jeśli elektromagnes jest standardowo zasilany z 24V i wtedy pobiera 12.7W to aby wydzielić na nim moc 10x większą musisz podnieść napięcie ponad 3 razy. Musisz więc dysponować źródłem zasilania 76V/5A i odpowiednim do tego sterowaniem a pod koniec tych 30 sekund cewka będzie parzyć i śmierdzieć.

Link do komentarza
Share on other sites

Dołącz do dyskusji, napisz odpowiedź!

Jeśli masz już konto to zaloguj się teraz, aby opublikować wiadomość jako Ty. Możesz też napisać teraz i zarejestrować się później.
Uwaga: wgrywanie zdjęć i załączników dostępne jest po zalogowaniu!

Anonim
Dołącz do dyskusji! Kliknij i zacznij pisać...

×   Wklejony jako tekst z formatowaniem.   Przywróć formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Twój link będzie automatycznie osadzony.   Wyświetlać jako link

×   Twoja poprzednia zawartość została przywrócona.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz wkleić zdjęć bezpośrednio. Prześlij lub wstaw obrazy z adresu URL.

×
×
  • Utwórz nowe...

Ważne informacje

Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym może działać lepiej. Więcej na ten temat znajdziesz w Polityce Prywatności.