Controlando uma força do eletroímã com o arduino

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Esta pergunta anterior Controlar um eletroímã com o Arduino trata apenas do controle binário (ON ou OFF). Do meu lado, preciso escolher a força do campo magnético.

É um eletroímã feito em casa, eu consegui alimentá-lo com 12V DC + um resistor de 5ohm que fornece cerca de 2Amps. O campo magnético resultante é grande o suficiente. O resistor fica quente, mas isso é suportável.

Agora eu quero modular a intensidade entre 0 e 2 amperes a partir de algumas leituras do sensor, então estou planejando usar um Arduino.

Posso usar o PWM sabendo que a carga indutiva é significativa? A escolha da frequência do PWM é crítica? Terei problemas com as correntes de Foucault no núcleo mole? (Não posso usar núcleo laminado).

Então, minha pergunta é: o PWM é realmente uma boa escolha? Se sim, devo manter o resistor de 5ohm? Como posso calibrar minha frequência PWM + alfa? Se não, o que eu poderia fazer? Qual circuito?

obrigado

repied2
fonte
O PWM é usado rotineiramente para o controle contínuo da intensidade das cargas do eletroímã; portanto, sim, ele funcionará. Suas preocupações serão o mecanismo usado para alternar a alta corrente necessária para o eletroímã (muitas perguntas neste site abordam isso), retorno indutivo (use um diodo na polarização inversa na bobina) e (talvez) garantir que sua frequência PWM seja não é um harmônico da frequência de ressonância natural que sua bobina possui.
Anindo Ghosh
Motores DC também são indutores. Talvez uma blindagem do motor seja uma solução conveniente?
Phil Frost)
Se você possui um osciloscópio, pode ver facilmente se o indutor está saturado. Nesse caso, considere uma frequência PWM mais alta. Se a frequência ficar alta o suficiente, a corrente através do indutor atingirá seu máximo / mínimo no ciclo de trabalho de 100/0 por cento.
usar o seguinte código
@ippie: isso que eu não entendo. Se esse valor for> 50%, durante cada ciclo, o tempo de 'subida' será maior que o 'tempo de inatividade'; portanto, a corrente termina um pouco mais alto do que onde começou. Então, por que não satura após muitos ciclos? (Eu observei isso não acontecer, mas posso descobrir o porquê)
repied2

Respostas:

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O PWM é uma boa escolha e lembre-se de que a bobina precisa de um diodo conectado reversamente através dele para evitar que as back-fems causem danos ao indutor em circuito aberto. Você também precisará usar um transistor de potência de algum tipo para fazer a interface entre o arduino e a bobina - o arduino não fornece "drive" suficiente para chegar perto de 2A. Aqui está um diagrama que mostra um transistor de um MCU, mas ele tem um motor em vez de uma bobina. Isso não importa - o importante é que ele mostre o diodo e um método de acionamento da bobina: -

insira a descrição da imagem aqui

Também mostra + 5V, mas pode ser + 12V. Pontos a observar: -

1) O diodo precisa ser classificado com uma corrente que exceda a corrente máxima através da bobina.

2) A bobina ainda precisa do resistor em série no caso de curtos-circuitos, mas pode ser reduzida para algo como 1 ohm quando você está mais satisfeito com as operações.

3) O transistor deve ser classificado para alternar a corrente; portanto, provavelmente escolha um que possa manipular facilmente pelo menos 3A.

4) A classificação de tensão no transistor precisa ser apenas 20V ou superior

5) O resistor em série com base pode precisar de 100 ohm - tente isso para começar. De uma linha IO de 3V3, 100 ohm significará uma corrente de base de cerca de 30 mA e, se o HFE do transistor for bom ao alternar cargas de energia (100+), deve estar OK; no entanto, pode ser melhor usar um FET para isso e há muito por onde escolher.

Em seguida, tente colocar um pulso de marca de espaço 50:50 (uma onda quadrada) e alterar a frequência e ver como são as perdas do núcleo com frequências progressivamente mais altas. Eu pensaria que 1kHz é um bom ponto de partida e você pode estar satisfeito com 10kHz.

Andy aka
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Obrigado pela sua resposta completa. Eu trabalhei com o arduino padrão 500Hz PWM e um MOSFET IRF520 (esquenta, então vou tentar um melhor) + diodo flyback + acoplador óptico. Mas ainda não entendo por que a corrente não aumenta progressivamente (após muitos ciclos) quando a taxa de PWM é> 50%, pois durante cada ciclo, o tempo de 'subida' é mais longo do que 'tempo de inatividade' e a corrente deve terminar um pouco mais alta do que onde começou!
usar o seguinte comando
ok, acho que descobri isso graças a algumas simulações circuitlab.com/circuit/73nx5a/ferropwm .
usar o seguinte comando