testrigg för en snabb pushspole

[Elektriskbanan]

Hej

Jag håller på å bygger en testrigg för en pushspole som stänger en ventil väldigt fort. Spolen drivs av en förstärkare och får en impuls av en läsgaffel. Ni kan se hur det ser ut just nu i bilden nedan. Min fråga är om det kommer fungera i stort och även vilken typ av monostabil vippa man borde ha. Jag fick ett tips om en 555 med en RC-krets som ställer tiden, känns det smartast? Dessutom undrar jag om det är någon som kan ha en fundering på huruvida man skulle kunna parallell koppla BTS 133 för att öka effekten eller om det kan uppstå problem då...
Jag är ingen elektro eller mekatronikersnubbe utan konstruktör och känner mig lätt handikappad vad avser elektronik så feel free too hacka ner på lösningarna (måttligt iallafall)

http://www.m.kth.se/asplu/problem.jpg

[Nihilim]

Vad han undrar är alltså om en monostabil vippa byggd kring en 555 duger för att hålla en signal till en logiknivåFET hög en kortare tid.

Grundproblemet är att detektera en vinkelposition mha. en läsgaffel och då se till så att en krallig solenoid klämmer till en ventil.

[gunne]

Jag kan tyvärr inte hjälpa till men jag lägger in bilden i tråden så kanske nån annan kan säga hurvida det kommer att funka.

[Marta]

Vad är "väldigt fort"?

Skall det verkligen vara "väldigt fort" måste Du nog även mata spolen med en mycket högre spänning än vad som är lagom med DC konstant pålagt och sedan ha ett seriemotstånd att bränna av effekten i, eller ännu bättre en konstantsrömgenerator. Annars hindrar induktansen att komma upp i rätt ström "väldigt fort".

Fast "väldigt fort" är kanske sekunder och inte millisekunder? Eller är det hektoskunder eller decisekunder?

Sedan är det nog på sin plats att även repetera avsnittet om hur man skyddar en tansistor förinduktiv last. Även den avancerade delen av detta om även frånslaget skall vara "väldigt fort".

[Elektriskbanan]

Ni ska få lite mer info så blir allt enklare

Väldigt fort är i detta fall att ventilen ska stänga sig på 0,2 ms. För att ha en chans att utföra detta så läggs 60 V över spolen som är specad till 6 V. Då inga vettiga specifikationer finns att få tag på för spolen (transmotec T3864 om jag kommer ihåg rätt) så får jag helt enkelt hoppas på att tidkonstanten är tillräckligt låg ;( (Eller rättare sagt mäta när jag väl får den i nästa vecka och se till att det teoretiskt borde fungera )

driften kommer bestå av att läsgaffeln kommer få en impuls/varv och sedan hålls spänningen med d-vippan i en konstant tid (0.2 ms eller mer så att den hinner stänga ventilen). denna tid kommer behöva modifieras om nu inte ventilen hinner stänga så fort som det behövs men det blir ett senare problem. Läsgaffel får maximalt 100 impulser/sek.
Nu hoppas jag helt enkelt att tiden som spolen inte körs räcker för att den ska hinna ladda ur sig, vilket torde bli över jord, vad jag förstår (?). En resistor i serie torde väl ge en högre tidskonstant vilket jag inte riktigt vill.

Transistorn jag använder ska tydligen ha visst skydd mot den induktiva "backströmmen" eller vad det kan heta, men jag vet inte riktigt hur.

[Marta]

200µs låter extremt kort för något mekaniskt. Vad är det Du skall göra, eller är det hemligt kanske?

Givetvis går det snabbare utan motstånd, men då måste det finnas något annat som håller ner strömmen när den ökat färdigt upp till önskad nivå. En aktiv strömbegränsning är givetvis bäst.

För att hantera spänningspulsen vid frånslag så måste Du ha en diod över spolen. Skall den slå ifrån snabbt måste det även finnas ett motstånd i serie med dioden så den upplagrade energin bränns av så snabbt som möjlligt.

Jag har inte läst datablad för trissan, men finns där en zenerdiod för att skydda den så är väl det närmast ett transientskydd för tillfälliga händelser och inte något för normal drift?

Går det för sakta att få upp strömmen eller någon mekanisk tröghet ger problem så kanske det ändå kan fungera genom att ändra givarens position. Är där bra repeternoggrannhet på stängningstiden kan Du initiera stängningen lagom antal mikrosekunder innan den skall ske.

[xxargs]

dragkraften i ankaret och därmed omslagstid begränsas också av hur mycket magnetflöde ankaret kan ta upp och därmed dragkraft - du kan inte räkna med mycket mer än 1.8 - 2 tesla genom järnankaret innan hård mättning oavsett hur mycket ström du matar genom spolen.

frågan vad den gränsen ligger - 10 ggr strömmen som du provar med eller uppnås det redan vid 2 ggr strömmen - du märker i allafall att du nått gränsen om omslagtiden inte minskar trots allt högre ström genom spolen...

[Elektriskbanan]

Kul att få massa feedback!

Jag vet inte riktigt hur hemligt alla är ännu så jag kan nog inte berätta mer på ett öppet forum.

Ja, 200µs är mycket kort för en mekanisk pryl! det är helt stört kort tid och ger accelerationer (och därmed krafter) och mekaniska-tribologiska problem som jag inte sett förut

Har du något tips för en zenerdiod som skulle kunna fungera, om det nu visar sig att inte skyddet är nog? Eller är det någon slags standardkomponent i sammanhanget?

Tanken är att kunna förskjuta givaren för att på så sätt kunna "förladda" spolen, men detta kan ge lite mekaniska problem så jag misstänker att det blir lite av ett moment 22. (vilket hela projektet känns som ibland )

Jag har haft svårt att hitta trovärdigt beräkningsunderlag för att beräkna den kraft som jag kan ge en järnkärna för en given spännings-ström och tid. De program jag hittat för att göra simuleringar verkar kosta en massa pengar, varför jag har förlitat mig på att jag kan testa mig fram när jag väl fått hem grejerna. Detta känns självklart trist eftersom man inte riktigt vet vad man har att göra med men jag har inte haft så mycket val. Men jag får helt enkelt mäta strömmen genom spolen och kolla mot den acceleration jag kan få ut, precis som xxargs säger!

[gunne]

Menar du sä här med motstånd i serie med och över spolen? Motstånden måste ju klara ett par watt om det ska funka.

[xxargs]

Nu är väl ankar/stator-konstruktionen samt dess rörliga vikt väldigt avgörande vad som går att göra där - dom flesta dragmagnetlösningar brukar starta med en ganska stor luftgap (och låg mangentiskt flöde trots en massa strömm i spolen, när ankaret börja röra sig så minskar luftgapet och därmed ökar magnetflödet och förljdaktligen dess dragkraft - som ökar ju närmare ankaren kommer till statorns polsko - och maximal dragkkraft precis när det slår ihop.

Det man kan göra med (mycket) ökad ström är att tvinga stator/ankare att nästan vara i mättad magnetflödesnivå redan när ankaren börja röra sig och därmed nära maximal dragkraft från början när det accelererar, men man får räkna med att sista 30% för att det skall vara mättat hela rörelsevägen kräver en jäkla massa spolström, dvs 'förbättringsfaktorn' avseende tidmässigt förkortning med mer ström inte är kopplat linjärt med ökad spolström utan kanske kvadratiskt elle ännu mera ström gentemot tid-förhållande

---

Det finns en mekaniskt aspect förutom att få grejorna att börja rör sig tillräkligt fort - vad händer med rörelseenergierna vid smällen när det tar mekanisk stopp igen - har man otur så kan strukturer börja spricka, ventiler/kontakter slits fort och ha sig efter ett antal växlingar.

Tex. RF-reläer som kostar tusentals kronor styck så är det noggrant deklarerat hur många växlingar den klarar vid olika spolspänningar - och det händer mycket även vid 10% ändring på spolströmmen och har just med hur hård mekaniska chocken och vibrationerna blir vid omslag och fördelar ut sig till konatktelementen...

Skall man ha snabba rörelse så handlar det om att lätta alla rörliga delar viktmässigt - utom ankaret då mängden järn och dess utseende i magnetiska slingan är avgörande för möjlig dragkraft. Kan man modda så bör man minska rörelssträckorna typ att ventiler är halvöppna/halvstängda och kontaktavstånd sätts mindre, och i samband med detta så kommer förhoppningsvis ankare och stator närmare varandra och ge mer dragkraft inledningsvis samt att transportsträckan minskas.
.
Man kan också behöva titta på dämpning av vibrationer mm. på kontakter etc. för att få bort/minska kontaktstudsar mm.

[Elektriskbanan]

De mekaniska aspekterna du tar upp har vi tagit oss igenom med ungefär samma resonemang som du har, så det tror jag vi har genomtänkt. detta gäller även att lätta alla rörliga massor så mycket som möjligt. detta kommer ju helt enkelt ur rörelseekvationen. Problemet i detta är att veta vilken kraft man får ut ur solenoiden. det är svårt att göra optimeringar utan mer exakta data Detta ger ju underlaget till vilka spänningar man får i material vid både impulser och vibrationer och mindre transienta förlopp.

Skulle man haft mer tid på sig så hade hela styrningen gjort med en mikoprocessor, vilken då hade kunnat rampa upp spänningen mycket kraftigt för att på så sätt få upp strömmen i spolen, varefter den sänker drivspänningen till något mer modest värde.

[xxargs]

kommer du åt inkromet i utrustningen - dvs. kan du mäta dragkraften på ankaret vid olika positioner över rörelsesträckan?.

ett sätt är att den får lyfta en känd vikt och notera vid vilken ström som krävs för detta från olika startpositioner (börja i svagaste ändläge då den bara kommer att smälla till när den väl orka lyfta eftersom dragmagneten blir starkare ju närmare draget lägen den rör sig).

är rörelsen linjär i magnetfältet så är dragkraften typ F=BIL gånger någon konstant - men i ditt fall så är dragkraften över rörelseträckan förmodligen starkt olinjär, och vill man ha snabba data att arbeta med vid dimensionering så får man helt enkelt försöka mäta upp det. Du kommer förmodligen få olika värden om den lyfter tungt resp lätt då den i tidiga fallet kör med mer ström i spolen och därmed närmare mättad järnkärna över längre distans och ger jämnare dragkraft över rörelssträckan.

är systemet byggd med permanetmagnet ala moving-coil som hårddiskhuvudförflyttning så kan du med polvändning också bromsa rörelsen efter halva sträckan och den vägen minska ändläges-anslaget