Hành vi điện của việc giữ nam châm khi bạn kéo chúng ra

Tôi sẽ mua một nam châm điện và một tấm tấn công để giữ một số thứ, và tôi muốn thiết kế mạch của mình (điều khiển bằng arduino) để không rán như thịt xông khói. Tôi biết rằng vì một nam châm giữ là một cuộn cảm, tôi nên sử dụng một diode flyback và có thể là một tụ điện để xử lý EMF phía sau khi dòng điện bị gián đoạn. Tuy nhiên, điều gì xảy ra nếu nam châm giữ vật lý bị đẩy ra khỏi tấm tấn công? Công việc đang được thực hiện để vượt qua lực từ, vì vậy tôi cho rằng năng lượng đi đâu đó, nhưng sự thay đổi nhất thời đó biểu hiện như thế nào trong mạch điện? Tôi có thấy dòng điện tăng qua cuộn dây không? Giảm dòng điện? Và đối với vấn đề đó, điều gì xảy ra trong mạch khi nam châm gặp và khóa vào tấm tấn công?

Về cơ bản, tôi đang cố gắng xác định xem tôi có cần xử lý tăng đột biến EMF cũng như tăng EMF ngược hay không, và nghiên cứu của tôi đã không dạy tôi đủ về từ trường để tự mình tìm ra.

BIÊN TẬP

Tôi hiện đang sử dụng mạch này:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

L1 là nam châm; Tôi không biết độ tự cảm của nó, nhưng nó có điện trở 20 loạt. D1 là zener bảo vệ chống quá áp; R1 ở đó bởi vì zener duy nhất tôi có chính xác là 12 V và tôi muốn có một mức an toàn để tránh sự thiếu hụt trong trường hợp nguồn điện tăng cao vì một số lý do khác ngoài L1. D2 là flyback; nó bảo vệ chống lại điện áp nhỏ hơn -1V, hy vọng không đủ để phá hỏng nắp (một schottky sẽ tốt hơn, nhưng tôi không có ai nằm xung quanh).

Tôi vận hành điều này bằng cách bật và tắt nguồn điện. Trong tương lai, tôi sẽ đặt Darlington giữa C1 và V1. Nó SEEMS hoạt động và không làm hỏng bất cứ thứ gì ngay cả khi tôi tách các tấm ra, vì vậy điều đó tốt, hy vọng tôi không làm điều gì khó chịu với nguồn điện. Tôi vẫn cần phải xem xét điều này với một phạm vi để đảm bảo.

Tôi đã có ý tưởng đặt cuộn cảm của riêng mình nối tiếp với L1. Điều này sẽ hành động để hạn chế những thay đổi hiện tại gây ra bởi sự thay đổi độ tự cảm của L1. Không chắc chắn nếu tôi làm điều đó.

Bạn có thể biết công thức

• Một hậu quả: nếu bạn dừng dòng điện qua một cuộn cảm, ví dụ bằng công tắc, bạn sẽ có một đỉnh điện áp cao, có thể làm hỏng mọi thứ.

Tuy nhiên, công thức này xuất phát từ sự thay đổi của từ thông theo thời gian:

trong đó L được coi là hằng số theo thời gian. Nếu không, bạn nhận được

Vấn đề là bạn không biết độ tự cảm L thay đổi theo thời gian như thế nào. Nó sẽ thay đổi phi tuyến tính theo khoảng cách giữa cuộn dây và tấm. Ngoài ra, lực tác dụng lên tấm tăng khi nó ở gần cuộn dây, do đó tốc độ sẽ dẫn đến sự thay đổi của L.

Ngay cả khi chúng ta giả sử một tuyến tính theo thời gian, giải pháp của phương trình là xấu.

Tôi đã cố gắng viết một mô phỏng cho phép chỉ định hành vi của L theo thời gian, nhưng tôi phải suy nghĩ về kết quả, vì hiện tại tôi không chắc liệu nó có hợp lý hay không. Tôi sẽ cho bạn biết.

Tuy nhiên , bạn nên xem xét rằng tại một thời điểm, tấm lấy năng lượng từ cuộn dây / mạch của bạn và mặt khác, nó mang lại năng lượng. Điều này có thể dẫn đến tăng đột biến điện áp, thậm chí ở cả hai hướng, vì vậy tôi sẽ không chỉ sử dụng một diode flyback, mà còn là một zener (với điện áp trên điện áp cung cấp).

Tôi cũng đề nghị đo nó với một phạm vi.

Biên tập:

Bây giờ tôi đã có một chuyến lưu diễn dài, nhưng thứ Sáu tuần trước tôi đã có cơ hội chơi trong phòng thí nghiệm của chúng tôi trong một thời gian ngắn.

Chúng tôi có một vài cuộn dây đồng tráng men, vấn đề là tìm một cái có cả hai đầu dây có thể truy cập được. Tôi chỉ tìm thấy cái này:

• đường kính dây: 0,22mm
• điện trở dây: 200 Ohm
• đường kính điện từ: 3cm
• chiều dài điện từ: 3cm

Tôi đã kết nối nó với nguồn cung cấp điện áp không đổi qua điện trở 2kOhm và áp dụng 50V để có ít nhất một dòng điện. Có điện áp trên cuộn dây khi chèn và tháo vít sắt:

Phạm vi được đặt thành khớp nối AC, vì vậy bạn không thấy ca. + Đường cơ sở 5V.

Rõ ràng là có gai ở cả hai hướng . Khi lắp vít, cuộn dây cũng hút nó vào và tiêu thụ năng lượng điện. Khi rút vít ra, tôi đầu tư năng lượng vào hệ thống, và cuộn dây truyền nó thành năng lượng điện, dẫn đến tăng đột biến âm. Điều thú vị là có một số loại hiệu ứng thư giãn với cực tính đảo ngược sau các gai.

Tôi phải đề cập rằng thiết lập này không thể so sánh với nam châm giữ của bạn. Cuộn dây của tôi không thực sự là một nam châm, vì tôi nhận thấy không có lực tác dụng lên vật liệu sắt từ. Cuộn dây của tôi cũng chỉ là một cuộn dây không khí, và vì lỗ trong cuộn dây có đường kính nhỏ hơn 1cm, ốc vít cũng ít hơn. Vì vậy, tôi đã không lấp đầy toàn bộ khối lượng của cuộn dây bằng vật liệu. (BTW: Vì khó có thể chạm vào lỗ đó bằng vít đó, tôi không thể đẩy vít quá nhanh, và do đó, đỉnh thứ nhất nhỏ hơn đỉnh thứ hai)

Nam châm giữ của bạn mạnh hơn bởi một số đơn đặt hàng, và độ tự cảm cũng vậy. Có một cái ngáp được hoàn thành đến một cái ngáp đầy đủ bởi tấm, vì vậy hiệu ứng của tấm cũng sẽ lớn hơn nhiều so với thiết lập của tôi.

Vì vậy, tôi chắc chắn rằng bạn sẽ nhận được những đột biến thực sự lớn ở cả hai hướng, điều này có thể làm hỏng mạch của bạn, nếu nó không xử lý chúng.

Suy nghĩ đầu tiên là nghĩ về điều này giống như một chiếc bán tải guitar điện; Một nam châm vĩnh cửu tạo ra một trường không đổi và khi các chuỗi di chuyển, trường này được điều chế một chút và kết quả là một tín hiệu nhỏ xuất hiện trên các cực của cuộn dây. Sẽ có vấn đề nếu một máy phát dòng không đổi được kết nối với cuộn dây và điều này tạo ra cùng một từ trường tĩnh?

Không, tôi không nghĩ có sự khác biệt - việc tuân thủ nguồn hiện tại vẫn sẽ cho phép tín hiệu tương tự được tạo ra trên các cực của cuộn dây khi chuỗi di chuyển.

Vì vậy, trong câu hỏi, có một nam châm điện DC kéo trên một tấm từ tính. Có một lực hấp dẫn và khi tấm càng gần hơn thì lực càng tăng cũng như mật độ từ thông cục bộ. Nhìn vào điều này theo một nam châm cố định với một cuộn dây quấn quanh nó, tấm di chuyển về phía cuộn dây / nam châm sẽ làm cho từ thông cục bộ tăng lên và điều này sẽ tạo ra một xung emf theo một hướng trong cuộn dây. Khi tấm di chuyển đi, mật độ từ thông giảm và điều này gây ra xung emf theo hướng khác.

Emf là một xung vì nó chỉ được tạo trong khi thông lượng đang được thay đổi. Định luật cảm ứng của Faraday!

Quay trở lại kịch bản nam châm điện (chứ không phải là nam châm và cuộn dây vật lý), hiệu ứng của emf "bên trong cuộn dây" này được nhìn thấy ở các thiết bị đầu cuối nếu nguồn cấp điện là nguồn hiện tại giống như một công cụ gắp đàn guitar hoạt động . Tuy nhiên, vì nam châm điện được cấp điện áp, xung điện áp sẽ buộc một dòng điện vào hoặc ra khỏi nguồn tùy thuộc vào cách tấm di chuyển.

Cho rằng có dòng điện một chiều bình thường của nam châm điện, xung dòng này (bị giới hạn bởi độ tự cảm và điện trở của cuộn dây) sẽ gây ra sự tăng / giảm tạm thời trong dòng điện đó. Điều này sẽ được nhìn thấy dọc theo đường ray điện đến cuộn dây.

Vì vậy, cuộn dây được cung cấp năng lượng và chỉ cần ngồi đó suy nghĩ về việc kinh doanh riêng của mình. Sau đó, tấm đi cùng và nhanh chóng di chuyển đến cuộn dây do lực từ. Điều này gây ra một sự điều biến trong dòng điện được thực hiện bởi cuộn NHƯNG, quan trọng là không có sự tăng vọt điện áp vì cuộn dây được cung cấp năng lượng với một nguồn điện áp thông qua một bóng bán dẫn hoặc một công tắc.

Nếu bạn kéo tấm ra xa thì sẽ có một xung hiện tại khác nhưng vì những lý do trên, sẽ không có sự tăng vọt điện áp.

Tiếp theo, bạn mở mạch cuộn dây và ngay lập tức diode flyback của bạn bắt được back-emf - liệu tấm có bị hỏng ở thời điểm này làm cho mọi thứ trở nên tồi tệ hơn - không!

Có một rơle cần một hình thức bảo vệ cuộn dây đặc biệt khác với diode flyback - không!