Электромагнит в линейном режиме

[RedBull]

Есть соленоид с втягиваемым якорем и возвращающей его пружиной. Идея такая: сделать управление, позволяющее управлять втягиванием в линейном режиме. Т.е насколько глубоко соленоид втянет в себя якорь (с датчиком положения, разумеется). Само управление будет скорее всего на AVR. Насколько реальна такая задумка и какие советы могут быть по её реализации ?

[pyzhman]

Жрать будет много. Не проще движок использовать?

[RedBull]

Питание - не проблема, да и свехсиловую установку я городить не буду. Хочу использовать шприц для регулировки уровня жидкости в трубке (декоративная индикация чего-либо). А поршень на электромагните - куда проще, чем двигатель.

[pyzhman]

Тогда совет один - взяться и удивить результатом.

[ppp]

А поршень на электромагните - куда проще, чем двигатель.

Не торопитесь с выводами.

Прежде, чем заморачиваться со схемой управления, нужно рассчитать механику. А лучше собрать весь механизм в железе, потому что в механике, как и в электронике, иногда легче измерить, чем рассчитать. А рассчитать Вам нужно будет усилие сжатия возвратной пружины в каждом интересующем положении штока. Именно по этому усилию нужно будет потом рассчитывать соленоид. При этом нужно учитывать, что зависимость хода штока от усилия этого привода весьма нелинейная (больше похожа на параболическую).

После того, как определитесь с усилиями и размерами соленоида, можно приступать к расчету катушки. Можно погуглить программку Coil для этого расчета.
Как раз от того, насколько правильно рассчитаете и будет зависеть и потребляемая мощность и перегрев обмотки соленоида.

Для ориентира: когда этой фигней баловался, то для усилия в 17 ньютон катушка соленоида у меня получилась около 4000 витков провода 0,27мм. Рассеивала около 2Вт, ток потребляла около 0,15-0,2А от 12V аккумулятора.

Ну, а после того, как со всем этим наиграетесь, вспомните совет pyzhman'а и посмотрите на 3" или 5" дисковод изнутри. На механизм позиционирования головок. Всякие сомнения в том, что он дал очень мудрый совет сразу развеяться, т.к. там обнаружите уже готовую механику для Вашей задачи . Рассчитать нужный поворот шагового двигателя для нужного хода планки и управлять им с помощью МК сразу покажется куда как проще .

[RedBull]

"Для ориентира: когда этой фигней баловался, то для усилия в 17 ньютон катушка соленоида у меня получилась около 4000 витков провода 0,27мм. Рассеивала около 2Вт, ток потребляла около 0,15-0,2А от 12V аккумулятора." - ценный совет.

Соленоид куда шустрее, чем двигатель и шуметь будет меньше. Чем меньше механики, тем надёжнее, к тому же конструкция будет немного компактнее. Скорее всего, в качестве основного элемента управления, можно будет операционный усилитель использовать и вообще без контроллера обойтись.

Сейчас собираю опытный образец с ползунковым переменником в качестве датчика положения.

[N1X]

Тогда уже не пружина, а неодимовый магнит в качестве якоря... Тогда направление будет меняться полярностью, а жрать ток в статике не будет...

[pyzhman]

жрать ток в статике не будет

Это как это? Можно подробнее?

[ppp]

Соленоид куда шустрее, чем двигатель и шуметь будет меньше.

Ни в коей мере не отговариваю Вас от соленоида. Задача интересная. Но чтобы результат не разочаровал, о подводных камнях лучше знать заранее.

Чтобы избежать первого, самого большого, камня - нужно рассчитывать соленоид. Наугад попасть практически невозможно. Либо не будет срабатывать, либо будет гореть обмотка. Поэтому пример, который я приводил выше, никакой ценности для Вас не представляет, зря благодарили .

Второй камень - нелинейность усилия. Соленоиды хорошо работают в задачах триггерного типа - либо включен, либо выключен. А Вам нужно заставить работать его в линейном режиме, что конечно усложняет расчеты.

Я, собственно, только об этом. Ведь по всему миру работают тысячи, если не миллионы, стрелочных приборов на том же принципе - отклонение рамки на нужный угол путем создания магнитного поля в катушке. И ничего, никого же это не удивляет . А у Вас все тоже самое, только наоборот - вместо подвижной рамки неподвижная катушка, а подвижный якорь.

Поэтому - удачи в творчестве.

[RedBull]

Соленоид куда шустрее, чем двигатель и шуметь будет меньше.

Ни в коей мере не отговариваю Вас от соленоида. Задача интересная. Но чтобы результат не разочаровал, о подводных камнях лучше знать заранее.

Чтобы избежать первого, самого большого, камня - нужно рассчитывать соленоид. Наугад попасть практически невозможно. Либо не будет срабатывать, либо будет гореть обмотка. Поэтому пример, который я приводил выше, никакой ценности для Вас не представляет, зря благодарили .

Второй камень - нелинейность усилия. Соленоиды хорошо работают в задачах триггерного типа - либо включен, либо выключен. А Вам нужно заставить работать его в линейном режиме, что конечно усложняет расчеты.

Я, собственно, только об этом. Ведь по всему миру работают тысячи, если не миллионы, стрелочных приборов на том же принципе - отклонение рамки на нужный угол путем создания магнитного поля в катушке. И ничего, никого же это не удивляет . А у Вас все тоже самое, только наоборот - вместо подвижной рамки неподвижная катушка, а подвижный якорь.

Поэтому - удачи в творчестве.

Так по сути я горожу стрелочный вольтметр, получается. Только вот есть проблема с расчётом: у шприцов, сделанных по непревзойдённой китайской технологии ну никак не будет одинаковый коэффициент трения, значит от датчика положения не избавлюсь, либо нужно будет настолько сильную пружину, что сопротивление самого шприца не будет иметь значения, а это большой ток.

Мне рекомендовали использовать магнит в качестве якоря, но когда мне понадобиться с десяток таких соленоидов, магнит - слишком жирно будет, дешевле электромагнит намотать.

Есть ещё одна мысль: вместо одной катушки в соленоиде использовать две. Одна вверху, другая внизу и в зависимости от направления движения, будет работать какая-то одна...или вторая будет в качестве тормоза, дабы якорь далеко не убежал. Только вот как такой расчёт проводить, ума не приложу.

[Сэр Мурр]

По сути, автор хочет сделать линейный электродвигатель. Была у нас аналогичная тема, и автор той темы даже что-то делал, но о результатах информации не было.

[Meteor]

Были какие-то начальные результаты, но потом всё стихло

[ypppu]

Хочу использовать шприц для регулировки уровня жидкости в трубке (декоративная индикация чего-либо).

Можно взглянуть на фотографию или чертёж? Что за декоративная индикация такая в виде жидкости в трубке?

[Meteor]

Видимо нечто подобное

[RedBull]

Хочу использовать шприц для регулировки уровня жидкости в трубке (декоративная индикация чего-либо).

Можно взглянуть на фотографию или чертёж? Что за декоративная индикация такая в виде жидкости в трубке?

Что -то вроде U-образного манометра, но видна будет только его половина.

[ypppu]

С каждым миллиметром сжатия пружины величина силы, необходимая для дальнейшего сжатия пружины, будет увеличиваться.
Сила, развиваемая электромагнитом, с каждым миллиметром втягивания якоря будет увеличиваться.

Если каким-то чудом Вы с достаточной точностью проведёте расчёт тяговой характеристики проектируемого электромагнита, и она совпадёт с механической характеристикой пружины, тогда, пожалуй, будет линейная зависимость между силой тока и втягиванием якоря.

[RedBull]

С каждым миллиметром сжатия пружины величина силы, необходимая для дальнейшего сжатия пружины, будет увеличиваться.
Сила, развиваемая электромагнитом, с каждым миллиметром втягивания якоря будет увеличиваться.

Если каким-то чудом Вы с достаточной точностью проведёте расчёт тяговой характеристики проектируемого электромагнита, и она совпадёт с механической характеристикой пружины, тогда, пожалуй, будет линейная зависимость между силой тока и втягиванием якоря.

Я думаю, что сложность та же, что и управление полевиком в линейном режиме. К тому же я с обратной связью в виде датчика положения делаю. Без этого не выйдет, потому как разница токов между полным и частичным втягиванием скорее всего очень маленькая и точно попасть будет очень сложно.