Controlar una fuerza de electroimán con arduino

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Esta pregunta anterior Controlar un electroimán con Arduino trata solo con el control binario (ON u OFF). Por mi parte, necesito elegir la fuerza del campo magnético.

Es un electroimán hecho en casa, logré alimentarlo con 12V DC + una resistencia de 5ohm que da alrededor de 2Amps. El campo magnético resultante es lo suficientemente grande. La resistencia se calienta, pero esto es soportable.

Ahora quiero modular la intensidad entre 0 y 2 amperios a partir de la lectura de algunos sensores, así que estoy planeando usar un Arduino.

¿Puedo usar PWM sabiendo que la carga inductiva es significativa? ¿Es crítica la elección de frecuencia del PWM? ¿Tendré problemas con las corrientes de Eddy en el núcleo blando? (No puedo usar núcleo laminado).

Entonces mi pregunta es: ¿es realmente PWM una buena opción? En caso afirmativo, ¿debo mantener la resistencia de 5 ohmios? ¿Cómo puedo calibrar mi frecuencia PWM + alfa? Si no, ¿qué podría hacer en su lugar? Cual circuito

Gracias

repied2
fuente
PWM se usa habitualmente para el control continuo de la intensidad de las cargas de electroimán, por lo que sí funcionará. Sus preocupaciones serán el mecanismo que utiliza para cambiar la alta corriente necesaria para el electroimán (muchas preguntas en este sitio abordan eso), retorno inductivo (use un diodo en polarización inversa a través de la bobina) y (tal vez) asegurarse de que su frecuencia PWM sea no es un armónico de la frecuencia de resonancia natural que tenga su bobina.
Anindo Ghosh
Los motores de CC también son inductores. ¿Quizás un protector de motor sería una solución conveniente?
Phil Frost
Si tiene un osciloscopio, puede ver fácilmente si el inductor se satura. Si es así, debe considerar una frecuencia PWM más alta. Si la frecuencia aumenta lo suficiente, la corriente a través del inductor solo alcanzará su máximo / mínimo con un ciclo de trabajo del 100/0 por ciento.
jippie
@jippie: esto es lo que no entiendo. Si esto es> 50%, entonces, durante cada ciclo, el tiempo de "subida" es más largo que el "tiempo de bajada", por lo que la corriente termina un poco más de lo que comenzó. Entonces, ¿por qué no se satura después de muchos ciclos? (
Observé

Respuestas:

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PWM es una buena opción y recuerde que la bobina necesita un diodo conectado a través de ella para evitar que la fem de retorno del inductor de circuito abierto dañe las cosas. También necesitará usar un transistor de potencia de algún tipo para interactuar entre el arduino y la bobina; el arduino no proporciona suficiente "unidad" para acercarse a 2A. Aquí hay un diagrama que muestra un transistor de una MCU pero tiene un motor en lugar de una bobina. Esto no importa: lo importante es que muestra el diodo y un método para accionar la bobina:

ingrese la descripción de la imagen aquí

También muestra + 5V pero puede ser + 12V. Cosas a tener en cuenta: -

1) El diodo necesita ser clasificado a una corriente que excede la corriente máxima a través de la bobina.

2) La bobina todavía necesita la resistencia en serie en caso de cortocircuitos, pero tal vez se reduzca a algo así como 1 ohm cuando esté más feliz con las operaciones.

3) El transistor tiene que estar clasificado para cambiar la corriente, por lo que probablemente elija uno que pueda manejar fácilmente al menos 3A.

4) La clasificación de voltaje en el transistor solo necesita ser de 20V o más

5) Es posible que la resistencia en serie con base deba ser de 100 ohmios. Intente esto para comenzar. De una línea 3V3 IO, 100 ohmios significará una corriente base de aproximadamente 30 mA y si el HFE del transistor es bueno al cambiar las cargas de potencia (100+), debería estar bien, sin embargo, puede ser mejor usar un FET para esto y para allá hay mucho para elegir.

Luego, intente emitir un pulso de espacio de marca 50:50 (una onda cuadrada) y cambie la frecuencia y vea cómo son las pérdidas del núcleo con frecuencias progresivamente más altas. Pensé que 1kHz es un buen punto de partida y es de esperar que esté satisfecho con 10kHz.

Andy alias
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Gracias por tu respuesta completa. Lo hice funcionar con el PWM arduino 500Hz predeterminado y un MOSFET IRF520 (se calienta, así que intentaré uno mejor) + diodo flyback + optoacoplador. Pero todavía no entiendo por qué la corriente no se acumula progresivamente (después de muchos ciclos) cuando la relación PWM es> 50%, ya que durante cada ciclo, el tiempo de "subida" es más largo que el "tiempo de bajada" y ¡la corriente debería terminar un poco más alta que donde comenzó!
repied2
ok, creo que lo descubrí gracias a algunas simulaciones circuitlab.com/circuit/73nx5a/ferropwm .
repied2