¿Cómo enrollar adecuadamente las bobinas de un solenoide?

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Necesito enrollar un pequeño electroimán "solenoide". Aproximadamente 3 cm de alto y 2 ~ 5 cm de ancho funcionando a 5V / 0.5A. Este imán se colocará en una campana de escritorio para que baje el badajo y toque la campana. He encontrado solenoides confeccionados que empujan pero no tiran.

Así que estoy tratando de hacer mi propio imán y he enrollado varios tipos diferentes de tornillos, clavos y tornillos con diferentes tipos de alambre. Y ahora he notado un problema con la precisión :) Puedo enrollar una bobina masiva y funcionará, pero ¿cómo enrollo una bobina pequeña pero potente?

Realmente no puedo encontrar una explicación simple sobre qué diámetro de cable de núcleo usar y cuántos devanados. En general, cuanto más bobinados, más fuerte es el campo, que es común en todos los artículos que leo.

Encontré un artículo en el que alguien dice que los devanados deben enrollarse en la misma dirección (capa en el sentido de las agujas del reloj, capa en el sentido de las agujas del reloj ... etc.) para crear un solenoide realmente más fuerte, pero todos los artículos dicen que solo hay que enrollarlos de un lado a otro (¿imán?)

¿Puede alguien en general sugerir qué tipo de material y diámetro del núcleo sería el mejor y si enrollar las bobinas en la misma dirección realmente ayudaría? ¿También hay alguna diferencia en qué dirección apuntan los extremos o ambos lados emiten el mismo campo?

Por el momento tengo PCB con 3 tapas de 1000 uf en paralelo a la bobina que es activada por un transistor. Usaré un Tiny que dispara el transistor unos 0.2 segundos y necesito una sacudida de energía magnética para tirar del badajo hacia abajo y soltarlo instantáneamente.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

-EDITAR

Este es un proyecto en el que alguien comenzó a trabajar usando una alimentación USB y enrollando su propia bobina. Él usa un transistor Darlington? ¿Influye eso en la bobina de alguna manera? Solo tengo un transistor normal. El espacio debe ser de aproximadamente 1.5 ~ 2 cm para que el badajo pueda golpear la campana. Yo tengo la misma campana. Considera que usó 2 m de cable para enrollar la bobina ... Usé 3,5 metros y lo enrollé mucho más limpio que el suyo ...

  • Transistor Darlington BDX53B
  • 1 x 2200uf 10v cap

ingrese la descripción de la imagen aquí

Youtube

-EDIT2

Terminé usando un solenoide de 5v. Quité 2 condensadores y usé el extremo de empuje del solenoide para patear el badajo. Y DING! Funciona a las mil maravillas. ¡No tengo idea de cómo el tipo hizo que ese electroimán tirara del badajo!

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Piotr Kula
fuente
¿Requiere un solenoide o un electroimán?
JIm Dearden
Un solenoide que empuja generalmente se puede convertir en un solenoide que tira invirtiendo la dirección actual, generalmente conduciéndolo con un puente H.
Phil Frost
Realmente necesito un imán. Pero la mayoría de los artículos que leo hablan de él como solenoide.
Piotr Kula
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"Imán" no calificado significa "imán permanente"; realmente deberías decir "electroimán".
Kaz
youtube.com/watch?v=XJde2GzcAyo&feature=youtu.be Esa es mi solución. Me doy cuenta de que el límite de 1000uf es un problema y necesita ser cambiado a 470uf. Seguirá funcionando bastante bien con el 5v. ¡Creo que eso instructable es falso! ¡No hay forma de que la bobina de cuerda manual pueda tirar de esa chapaleta hacia abajo!
Piotr Kula

Respuestas:

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Los devanados que están uno al lado del otro y que transportan corriente en direcciones opuestas cancelan el campo magnético de los demás: debe enrollar el electroimán para que la corriente viaje en la misma dirección en todas las vueltas de la bobina. No hay un argumento sensato para hacerlo de manera diferente.

La fuerza del campo magnético está relacionada con el número de vueltas y el flujo de amperios. Para el mismo número de vueltas enrolladas en un solenoide más largo, el campo se reduce con la longitud del solenoide.

¡Estas son sus únicas opciones además de usar superconductores! Menos vueltas se pueden compensar con una corriente mayor o una longitud de solenoide reducida (vueltas de apilamiento).

Aquí hay una calculadora que puede usar para estimar la intensidad de campo y utiliza un valor de campo llamado permeabilidad y esto significa que puede verificar varios materiales y elegir uno que ofrezca la mayor resistencia PERO para la bobina doméstica, hacer un trozo de hierro está bien.

También puede ingresar el diámetro de la bobina.

Andy alias
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Como podría no haberme dado cuenta. ¿Es correcto lo que dices sobre los devanados para un imán? o se puede enrollar un imán de un lado a otro. Estaba confundido con la diferencia de un solenoide y una bobina magnética. ¿Son dos tipos diferentes? y requiere un enfoque diferente o se aplica a ambas situaciones? +1
Piotr Kula
Además, si necesito enrollar varias capas de alambre enrollado en la misma dirección, ¿puedo usar un cable separado (como en paralelo. Todos unidos en + y - pero enrollados uno encima del otro en la misma dirección)? ¿O necesita un trozo de cable volver al principio y enrollar la capa anterior?
Piotr Kula
1
@ppumkin lo mismo para un electroimán que un solenoide. Enrollaría todas las vueltas en serie, lo que significa un cable + y un cable, pero no importa si está construido con bobinas paralelas separadas unidas en paralelo. Si la bobina fuera CA, entonces tendría problemas para enrollar bobinas paralelas, pero eso es un asunto diferente.
Andy alias
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Siento cierta confusión aquí, así que simplifiquemos. Es necesario mantener el eje girando en la misma dirección cuando se enrolla, pero está perfectamente bien enrollarlo de derecha a izquierda y viceversa muchas veces. Vea este video: youtube.com/watch?v=yfppXiNRnrc
Mels
En el argumento de más vueltas: el flujo de corriente disminuye con la resistividad de la bobina, y dado que la resistencia se escala linealmente con la longitud, y la fuerza magnética también se escala linealmente, una vez que se obtienen resistencias apreciables, no debería haber ningún beneficio real para agregar más vueltas .
Slater Victoroff
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Use un núcleo de hierro suave en lugar de "tornillos, clavos y pernos" que probablemente sean de acero, la alta permeabilidad ayudará a concentrar el flujo magnético de su bobina. Lo mejor es enrollar con alambre esmaltado, este es un alambre desnudo pintado con un revestimiento aislante.

alambre esmaltado

El cable recubierto de plástico es demasiado grueso para hacer un buen electroimán, toda el área del aislante está diluyendo el efecto de su bobina. No utilice cables pelados, ya que la corriente fluirá a través de las bobinas (cortas) en lugar de en espiral. Haga que la espiral se enrolle lo más firmemente posible y toda la bobina debe girar en espiral en la misma dirección (en el sentido de las agujas del reloj).

Su microprocesador 'aTiny' probablemente necesitará ayuda para manejar una bobina. ¿De dónde sacas '0.5A'? Busque en línea cualquiera de los circuitos del controlador del motor que puedan hundir esa carga. Los condensadores solos no ayudarán. Asegúrese de tener un diodo flyback para proteger al conductor.

shuckc
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¿Cómo puedo encontrar este núcleo de hierro suave? Estoy tratando de seguir insturctables de un tipo que parece acertar sin ningún circuito de conducción de motores. Solo una cosa incrustada de 5v usb con 2200uf cap. Sí, puse un diodo entre la potencia de las bobinas, según el diagrama (pregunta actualizada)
Piotr Kula
El transistor Q1 es el circuito controlador en este caso. La corriente de entrada a través de C1 / C2 / C3 probablemente excede los límites de conexión en caliente USB, por lo que idealmente use un concentrador alimentado o un cargador USB en lugar de una computadora directamente.
shuckc
¿Puedo poner un diodo en el suministro para evitar que la corriente de retorno al USB? Idealmente quiero usar la computadora USB y eso es todo. Me gusta esta guía
Piotr Kula
D1 ya protege contra EMF posterior cuando el campo magnético colapsa. La corriente de entrada a C1 / C2 / C3 es un problema separado: debe limitar la entrada de 100 mA, un volumen de 10uF para cumplir con las especificaciones. Estás a 3mF, 300 veces más. Ver, por ejemplo, corriente de entrada USB . ¡No lo enchufaría a mi computadora portátil! Probablemente hay IC que puede comprar para cargar lentamente la capacitancia masiva con el tiempo si los necesita. ¡Más simple no usaría USB para poder!
shuckc
Sí, ahora entiendo a qué te refieres. Leí un poco y aparentemente hay un temporizador antes de que restablezca el puerto. Algunas personas informan que algunas computadoras lo hacen al instante y otras hacen frente a esta multa. Hasta los valores que tengo. Pero sí: al final podría necesitarse un concentrador USB con alimentación o un circuito RC de arranque suave. Ninguno de los cuales quiero hacer.
Piotr Kula
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Por supuesto, todos los giros en la bobina de un electroimán están en la misma dirección.

El "ida y vuelta" se refiere a la distribución de los devanados a lo largo de la bobina. Una bobina que toma muchas vueltas de alambre puede enrollarse de manera muy ordenada y sistemática, o al azar, en términos del patrón de distribución de los devanados.

Realmente no importa; Las diferencias en el patrón de bobinado están en el área de olfateo de corcho audiófilo, con respecto a los inductores que transportan audio. Por ejemplo, algunos guitarristas eléctricos desprecian las pastillas enrolladas a máquina e insisten en que pueden escuchar una respuesta diferente de las pastillas enrolladas a mano (cuerda manual significa que se usa una máquina para girar la bobina y contar el número de vueltas, pero una persona alimenta el cable a mano, controlando el patrón de bobinado).

Incluso si fuera cierto que el patrón de devanado importa en audio, para los propósitos de hacer un electroimán, lo único que importa es el número de vueltas y su área de sección transversal, no el patrón de devanado.

Kaz
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Gracias por eso. Parece que algo tan simple que aprendemos en la escuela resulta ser muy complicado cuando necesitas aplicarlo :) +1 Terminé usando un solenoide prefabricado de 5v que empuja el badajo. Quité todas las mayúsculas y funciona muy bien. Lástima que no pude hacer funcionar el electroimán :(
Piotr Kula
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Además de otras sugerencias antes mencionadas, para hacer un potente electroimán, ya sea sin núcleo o sin núcleo, ¡debe seguir el camino de Tesla junto con el devanado de condensador!

Por cierto, me refiero a Tesla, Bifillar o Trifillar, Quadfillar o Hexfillar, ya sea en forma enrollada de lado a lado o en forma espermática de lado a lado.

El devanado bifilar significa usar 2 hilos de alambre de cobre recubierto y conectar los extremos de uno de los dos en SERIE no en paralelo. Entonces, si usa 4 hilos, conectará 3 hilos en serie, etc. El estilo de devanado de condensador implica que coloque los hilos uno al lado del otro lo más perfecto posible y separe cada capa de devanado con un aislante a juego como Mylar o cinta de plástico o incluso cinta de tela.

Cualquier solenoide o E. Magnet hecho de esta manera siempre es enormemente poderoso, independientemente de sus tamaños, porque ha condicionado el imán para poder recibir más energía del aire o energía radiante cuando lo enciende.

Atreverse Diamante
fuente
¿Podrías mostrarnos esta energía?
Autista
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¿Seriamente? ¿Energía radiante? ¿Más poder del aire?
JRE
Excelente uso de technobabble y no una fórmula a la vista. Una bobina bifilar es una bobina electromagnética que contiene dos devanados paralelos muy próximos entre sí.-1.
Transistor
Absolutamente correcto con respecto a los devanados bifilares, y refrescantemente sin techno-balbuceo. No he probado el método 'Tesla', aunque tendría el efecto de que la corriente se repita de adentro hacia afuera por el número de devanados paralelos conectados en serie. Casualmente, comparto el mismo cumpleaños que Tesla (10 de julio), así que solo TIENE que probarlo :)
probarlo