Mosfet li yapı mantığı ve selenoid bobin sürme

[Endorfin35+]

Merhaba arkadaşlar. Mosfetle sürülen nispeten yüksek güçlü bir selenoid valfim var. Selenoid 24 volt ile 20-100HZ arasında çalışıyor. sistemin güç kaynağı 24Volt 3Amper ve selenoidin çalışması için yeterli oluyor. Ancak test amaçlı olarak seleonidi doğrudan 24V/5A güç kaynağına bağladığımda 5 Amper çekip voltajı 6-7 volt seviyesine gömüyor. Aslında 5 amperden daha da fazla akım çekecek...

Selenoid içerisinde hareketli demir çekirdek var. Bobin enerjilendiği anda normalde yay ile uzaklaştırılmış olan demir çekirdek manyetik alan sayesinde pozisyon değiştiriyor. Demir çekirdek hareket halinde iken normal bir akım çekerken, hareketini tamamlandığında (valf tam açıldığında) çektiği akım çok artıyor. Bu sebepten güç kaynağında çok yüksek akım çekerken kendi devresinde 3A besleme ile çalışabiliyor. Çünkü genelde 20 hz ile çalışıyor ve çekirdek sürekli hareket halinde... Çekirdeğin sürekli hareket halinde kalması için duty-cycle kullanılmış. Duty-cycle oranını artırdığımda yine çekilen akım artıyor. Selenoid valfin açma anında (çekirdeği hareket ederken) az akım tam açtıktan sonra yüksek akım çekmesini DC motorun boşta iken normal ama motor mili durdurulmak istenirse aşırı akım çekmek istemesine benzettim. Birde demeraj akımı var. Eldeki bu veriler ile bu bobinin gücü hakkında ne söylenebilir.

Bu bobini süren devreyi kendim yapmak istiyorum şu an prototip aşamasında. Orjinal sürücü kartında 4 adet irf540 ile H-Bridge yapısı kullanılmış.

Neden böyle bir yapı kullanmışlar anlayamadım. Sonuçta sürülen selenoid. Akım yönünün ters çevrilmesinin ne avantajı olabilir. Ayrıca HIP4080A datasheetindeki şemayı birebir uygulamışlar(sadece çıkıştaki L2-L2 boboinleri yok belkide akım yönünü çevirmiyorlar (kart arızalı ölçemiyorum). Ben yaptığım kart ile tek mosfet ve flyback diyot ile sistemi çalıştırdım. Mosfetim biraz ısınıyor ama çözerim. Esas takıldığım konu flayback diyot ısınıyor. Yukarıdaki yapıda flyback diyot kullanmamışlar. H-bride flyback diye arama yapıtımda diyot eklenmiş bağlantı örnekleri görüyorum. Bu şemada flyback voltajını sönümleyen bir mantık varmı? Flyback diyot için Bazı kaynaklarda en az yükün çektiği akımda diyot tavsiye edilmiş. Ben 3A shoctky diyot kullandım. flyback diyotu eldeki verilere göre nasıl seçmeliyim.

 

[kesmez]

Selenodi H bridge ile sürmenin sebebi selenoid akımını azaltmak olabilir. tek mosfet ile sürdüğünüzde bobin üzerinde ters yönde oluşan gerilim diyot üzerinden kısa devre olarak yok olur. H bridge sürücüde bu akım kaynağa geri dönüyor gibi görülüyor. Bobin akımını ters çevirmek yay gücüne katkı sağlayıp valfin daha hızlı hareket etmesini sağlayabilir. Eklediğiniz resimi göremedim.

https://e2e.ti.com/blogs_/b/motordrivecontrol/archive/2014/02/28/tips-for-solenoid-driving

 

[binbaşı]

Merhaba. Böyle bir yapıyı şu nedenle kullanmışlardır; selenoid valfin bobini ve çekirdeğindeki hareketli nüvesi seledoidin bu akım tipi gereği sadece AC akımla sıkıntısız olarak çalışıbiliyor, DC akımla ise ayni şekilde çalışamıyor. Bu nedenle de siz düşük frekansta AC yerine DC akımını uyguladığınızda ve nüvesi çekilip bu bobinle akuple olarak dolaşan bu mağnetik akısı sadece DC alanı şeklinde olacaktır, özindüksiyon akımı AC’de olduğu gibi oluşamayacak ve bu nedenle çok daha fazla amper çekilecek, AC’deki AC akımın oluşturduğu tepki (Bobinden geçen akımı azaltma) akımları ayni şekliyle oluşamadığı için çekilen DC akımda bir azalma olamayacaktır. Nüve bu bobindeki yuvasına tam çekilip oturduğunda, AC akımdaki özindüksiyon akımlarıyla çekilen akımı ilk hareketteki (demerajdaki) kadar yüksek olamayıp düşebilecektir, AC mağnetik akısının tam akuple olabilme durumuna göre, ayni kontaktör bobinlerindeki sabit ve hareketli nüvelerin tam birleşip AC akımda çok daha az akımı çekebilmesindeki gibidir.

AC ile bu selenoidi sürebilmek ve belirli frekansta AC’yle çalışan selenoidin bu bobinini beslemede PWM çıkışlı HIP480A ‘lı full bridge (H köprülü FET) entegresi kullanılmıştır, ancak bu amacı ters yönde DC akımı çevirmek şeklinde değildir, aslında lineinteraktif UPS’lerin çoğunda trafodan önce aküden alınan elektriğin bir sağdan, bir soldan H MOSFET höprüsü içinde sırayla ters - yüz edilerek bu köprünün ortasındaki “yük” kısmında, sizinkinde ise bir röle bobini, UPS’lerde ise trafo primer sargısı için bu işlem için benzer uygulamaları yapılmıştır. Bu sistemin bir benzerini yapmak istiyorsanız sizin de H köprülü 4 adet FET veya MOSFET kullanmanız gerekir. Çünkü bu yapı datasheetinden açıklandığı gibi selenoid bobinlerini sürebilmede başarıyla uygulanıyor.

Diyotun ters paralel olarak MOSFET'e eklenmesi ise bu bobinde oluşan öz-indüksiyon (self) akımlarını komütasyon amaçlı kendi içinden yok edebilmek içindir. Çoğu MOSFET'lerin kendi iç yapısında veya anahtarlama görevli çalışan CRT TV' lerin yatay saptırma katındaki yatay saptırma bobinini anahtarlayan güç transistörlerinden bazılarının kendi iç yapısında bu ters paralel diyotu bulunur. Çalışan transistör – röle bobini bağlantılarında yine yer almak zorundadırlar. Yoksa bobin enerjilendirilirken DC akımıyla oluşan ters (öz-indüksiyonlu) ters yönde oluşan bu akımlar transistörleri kolayca bozabilmiş olur. Kolay gelsin.

 

[Endorfin35+]

Yorumlar icin cok tesekkur ederim. Tam olarak eksik oldugum noktada cok faydali oldular.

AC ile bu selenoidi sürebilmek ve belirli frekansta AC’yle çalışan selenoidin bu bobinini beslemede PWM çıkışlı HIP480A ‘lı full bridge (H köprülü FET) entegresi kullanılmıştır, ancak bu amacı ters yönde DC akımı çevirmek şeklinde değildir

Doğru anladıysam eger. H bridge ile alternatif akim yaratılmıyor. Sadece flyback voltajini kaynağa atıyor. Bu sebepten haricen flyback diyot kullanmaya gerek kalmıyor. (flyback voltajı kaynağa atılınca kaynağı etkilemiyor demekki. Flyback voltajının max seviyesi kaynak voltajının altında mıdır acaba ?)

H-Bridge yapısını kullanmaya karar verdim. logic level 4 adet mosfet (ayrıca sürücü kullanmak gereklimi emin değilim) yada fiyat perfomansa göre, TB6549HQ veya MC33886 gibi 5 amperlik hazır bir köprü araştıyorum.

 

[binbaşı]

Merhaba. Bakın, burada PWM modülasyonuyla duty-cycle oranı değişken kare dalgalar oluşturulup bu seleonoide öyle veriliyor, ancak bu aralıkları değişen kare dalga apsis-ordinat (x, y) ekseninin sadece (+) bölgesinde kalan şekliyle değildir, örneğin DC motorlarının PWM ile hız kontrolünde olduğu gibi değildir. Düşey eksenin her iki yanında, yani (+) ve (-) bölgede ilerleyen ve örneğin frekansı 20 HZ olabilen kare dalgaları şeklindedir. Örneğin bu formdaki kare dalga bir trafonun primerinden girince sekonderden yalancı sinüs (Modifiye sinüslüsü, yani bu kare dalganın kenarları kırılıp yuvarlatılmışı çok doğal olarak) alınıyor, çok iyi bildiğiniz gibi. Diğer bir uygulanabilme yeri örneğin AC bileziksiz, sincap kafes rotorlu asenkron motorlarının PWM ile hız kontrolüyle sürülmesinde yine vardır. Çünkü asenkron motorlar AC ile çalıştığından her iki bölgede de kontrol edilen kare dalgalı PWM ile sürülmelidir, apsis-ordinat (x, y ekseninin) ilk başlangıçtaki 0 noktasına göre her iki (Düşey eksenin pozitif ve negatif) yanında ilerleyen kare dalgalı PWM modülasyonuyla hız kontrolü için mevcut olmak zorundadır. Ancak DC fırçalı motorların H köprüsü ile yön değiştirilmesi ve hız kontrolünün yapılmasındaysa x, y ekseninin sadece üst (+) bölgesinde bu PWM modülasyonunun yer alması yeterlidir, yani oluşturulan PWM' nin sadece düşey eksenin (+) bölgesinde kalıp ilerlemesi yeterlidir. İki uygulama arasındaki bariz fark sadece budur.

Bu selenoid valf AC ile çalışmayıp DC ile çalışmış olsaydı AC'li kare dalgaya (PWM'li) değil, DC'li kare dalgaya DC motor hız kontrolündeki gibi ihtiyaç olabilirdi. Ama selenoid valf bobin sarımlarının DC ile fazla amper çekilmesine neden olup kare dalgalı AC' de ise normal amperi çekmesinden AC ile çalışanı (Doğalgaz alarm cihazlarının röle kontağı çıkışında kullanılan, 220 volt AC ile çalışanları gibi) olduğunu anlıyoruz. Kolay gelsin.

 

[Endorfin35+]

Hocam gec cevap icin kusura bakmayin. Kafayi toparlayip anca yazma firsati buldum Verdiginiz bilgiler epey aydinlatici oldu. H bridge kullanmadan tek mosfet ile 2. Prototipe karar verdim. Temel sikintim isinma konusuydu. Ilk tasarima gore Rds direnci oldukca dusuk mosfet ve ayrica bobindeki enerjiyi sonumlemek isin daha uygun flyback diyot siprais ettim.

Pwm e gerek kalmiyor cunku bobinun maksimum gucune ihtiyacim var. Dc pwm (20 hz pals uzerine pozitif bolgede dc 1khz pwm) ile deneler yaptigimda elde ettigim guc azaldi. Eldeki veriler ile 24V 10A baz alarak 240 watt surekli guc harcanacak sekilde tekrar tasarim yaptim. Bu guc degeri baz alindiginda onceki tasarimda mosfet uzerinde (irf540 ile) 30-35w guc isi olarak kayba ugrarken hesaba gore bu kayip 4-5w civarina dusucek. Sogutucu destegi ile stabil olmasini umuyorum. Yazilim (mcu) tarafinda rahatim. Hareketli nuve hareketini tamamladiginda yukselen asiri akimi onlemek icin ayarlanabilir duty-cycle orani ile palsi kesiyorum. Zaten hareket tamamlandiginda selenoid de gorevini tamamlamis oluyor. Yine istedigim sonucu alamazsam h bridge kullanacagim.

Su andaki durum ihtiyacimi karsilasada verdiginiz bilgiler isiginda aklima soyle birsey geldi. Selenoidin 20hz de (sn.de 20 mekanim hareket.) calismasini istiyorum. 20 hz de herbir peryot icin cikisin aktif oldugu (selenoidin dc ile enerjilendigi) anda ki puls genisligi icerisinde h-bridge ile dc nin yonunu degistirerek yuksek frekansta ac kare dalga uygulasam bobinde olusacak manyetik alan kuvvetini arttirimiyim. Olursa akim arttikca manyetik alan artar prensibine gore bu calisma sekli bana yuksek akim olarak mi yansir yoksa mevcut enerjiyi verimli kullanma mi saglar?

Bu dusuncedeki Nihai amacim selenoidin tepki suresini hizlandirarak darbe gucunu arttirmak. Sizce mantikli mi

 

[kesmez]

20 hz de herbir peryot icin cikisin aktif oldugu (selenoidin dc ile enerjilendigi) anda ki puls genisligi icerisinde h-bridge ile dc nin yonunu degistirerek yuksek frekansta ac kare dalga uygulasam bobinde olusacak manyetik alan kuvvetini arttirimiyim.

Olmaz gibi. frekans arttıkca bobinin yüksek henri değeri yüzünden akım azalır. Gücüde azalır.

 

[huseyin3342]

merhaba.

bir makineci olarak yazdıklarınızı tek tek okudum. ama maalesef aşina olduğum konu ya da terimler değil.
özür dileyerek bir kaç sorum olacak. yardımınız için teşekkür ederim.

elimde 24 volt 8 Watt selenoid bobin ve bir valf var.
bu valfi saniyede 250-300 kere açıp kapatmak istiyorum. ( üretici bu hızlara çıkabileceğini belirtiyor )
hem elektrik, hem de mekanik anlamda iş yapabilmesi için bahsettiğiniz mosfet den mi kullanmam gerekiyor?
bu hızlara elektrik olarak çıkabilir miyiz?
elektrik devresinde yapmam eklemem gereken ekipmanlar nelerdir?
teşekkürler ilginiz için.

 

[serkan_48]

@Endorfin35+ ilk mesajdaki resmi gonderebilir misiniz mesajda yenileyelim.

 

[silvestir]

Üretici yanlış anlamıştır. Saniyede 300, otomobil enjektörü bile bu hıza erişemez.