Простая схема защиты соленоида ограничивает время включения

Простая схема защиты соленоида ограничивает время включения

Нескольким критичным для безопасности соленоидам в лазерной измерительной системе на линии сборки автомобилей требовалась защита от внутреннего перегрева во время штатной работы. После 60 с активности было необходимо в течение 180 с охлаждать соленоиды до следующего включения. Вероятно, один из вариантов простой схемы защиты мог бы содержать таймер на основе микроконтроллера, несколько вспомогательных компонентов и короткую программу, написанную на C++. Однако такой проект потребует оценки и выбора подходящего микроконтроллера, покупки или аренды программатора и значительного времени на программирование микроконтроллера и анализ эксплуатационных рисков.

 

 

 

В качестве альтернативы я вспомнил слова своего наставника: «Чтобы снизить риск опасности, уменьшите количество опасных компонентов». Простая аналоговая схема будет безопаснее, меньше и проще в обслуживании. В схеме на Рисунке 1 используется традиционный аналоговый метод измерения времени, основанный на заряде и разряде резистивно-емкостной цепи.

В запускаемом внешним сигналом драйвере соленоидов используется аналоговый ограничитель времени включения.
Рисунок 1. В запускаемом внешним сигналом драйвере соленоидов используется аналоговый
ограничитель времени включения.

На Рисунке 2 отдельно показаны времязадающие компоненты схемы. RC-цепь образована танталовым электролитическим конденсатором C2 с допуском ±10%, диодом D1 и резисторами R2, R5. При активированных соленоидах R2 обеспечивает путь заряда конденсатора C2, а диод D1 защищает C2 от разряда через соленоиды. Когда соленоиды выключаются, конденсатор разряжается через R2 и Rс постоянной времени большей, чем при заряде. Разница между двумя постоянными времени определяет длительности периодов работы и восстановления соленоида. Триггер Шмитта, сделанный на половине микросхемы сдвоенного операционного усилителя AD822, в соответствии с напряжением на конденсаторе C2, задает интервалы выключения и включения соленоидов. Промежуточный буферный каскад IC1B управляет драйвером MOSFET TC4432, который, в свою очередь, управляет затвором мощного N-канального MOSFET Q1, нагрузкой которого является соленоид, питающийся напряжением 24 В.

Эта резистивно-емкостная цепь определяет длительности  интервалов включения и выключения.
Рисунок 2. Эта резистивно-емкостная цепь определяетдлительности
интервалов включения и выключения.

Когда транзистор Q1 открывается, напряжение на C2 увеличивается, и по истечении 60 с уровень выходного напряжения триггера Шмитта опускается с 12 В до 0 В. Соответственно, на выходе буферного каскада и на катоде диода D2 напряжение также становится равным 0 В. При этом напряжение на аноде D2 составляет 0.7 В, что недостаточно для запуска драйвера MOSFET IC2. Теперь Q1 выключается, питание с соленоидов снимается, и диод D1 закрывается. Конденсатор C2 начинает разряжаться через Rи R5, и входное напряжение триггера Шмитта уменьшается, но медленнее, чем на интервале заряда. Через 180 с на выходе триггера Шмитта устанавливается высокий уровень 12 В, и схема переходит в режим ожидания поступления через резистор R3 следующего внешнего импульса запуска.

Материалы по теме

  1. Datasheet Analog Devices AD822
  2. Datasheet Microchip TC4432
  3. Datasheet Infineon IRL3705N
 
 
Оригинал здесь.

Комментарии

Чтобы оставить комментарий, Вам нужно авторизоваться.