Радиосхемы. — Управление электромагнитным клапаном

Управление электромагнитным клапаном

категория

Электроника в быту

материалы в категории

А. БУРЦЕВ, г. Новороссийск
Радио, 1998 год, №7

Электромагнитные клапаны в системах водоснабжения, предотвращающие возможное затопление квартир, подвалов или иных подсобных помещений, пока, к сожалению, не нашли широкого применения а быту. Отчасти объясняется это тем, что время работы электромагнита под напряжением не ограничено, что может повлечь выход его из строя или даже возгорание. В связи с этим представляет интерес предлагаемая электронная система управления электромагнитным клапаном, которая, по мнению автора статьи, позволяет избежать подобных неприятностей.

Отличительной особенностью описываемого устройства является весьма малое потребление им тока от источника питания в рабочем режиме, когда клапан открыт. Это дает возможность использовать автономный источник энергии в течение длительного времени.

Схема системы управления электромагнитным клапаном показана на рис. 1, а доработанная конструкция клапана — на рис. 2. Принцип действия системы основан на взаимодействии полей электромагнита клапана и дополняющего его постоянного магнита.

Устройство состоит из четырех блоков функционального назначения: сигнализатора влажности, таймера с электромагнитным реле на выходе, преобразователя напряжения источника питания и блока управления электромагнитным клапаном. Чтобы клапан включить, надо нажать на кнопку SB1 и удерживать ее в таком состоянии 4…5 с. В это время замкнувшиеся контакты SB1.1 кнопки подключают к источнику питания преобразователь напряжения, собранный на элементах микросхемы DD2. С выхода умножителя на 3, образованного диодами VD2 — VD5 и конденсаторами С7— С10, напряжение, повышенное до 27 В, поступает через контакты SB1.4 на конденсатор С11 и заряжает его. Спустя 4…5 с, когда конденсатор накопит энергии, достаточной для включения электромагнитного клапана Y1, пусковая кнопка должна быть отпущена.

Заряженный конденсатор С11 разряжается на электромагнит клапана через контакты SB1.3. Вокруг него возникает магнитное поле, которое перемещает золотник в штоке клапана, и он открывается. Когда же воздействие электромагнитного поля прекратится, золотник станет удерживаться магнитным полем постоянного магнита. В открытом состоянии клапан может находиться неограниченно долгое время, не потребляя энергии от источника питания, пока на контакты датчика, подключенного ко входу сигнализатора влажности, не попадет влага.

Элементы DD1.1 и DD1.2, генератор импульсов, собранный на элементах DD1.3, DD1.4, тринистор VS1 и, конечно, датчик, установленный в точке контроля влажности, образуют сигнализатор влажности. Светодиод HL1, подключенный к выходу генератора импульсов, сигнализирует о наличии влаги периодическими вспышками. Их частота (примерно 1 Гц) зависит от номиналов резистора R3 и конденсатора С2.

При срабатывании сигнализатора влажности напряжение источника питания через открытый тринистор VS1 и контакты SB1.2 пусковой кнопки поступает на интегральный таймер DA1 и датчик запускающих сигналов, функцию которого выполняет транзистор VT1. В цепи базы транзистора возникает ток, который заряжает конденсатор СЗ и открывает этот транзистор на время, определяемое параметрами цепочки C3R5. Импульс отрицательной полярности с коллектора транзистора VT1 поступает на вход интегрального таймера DA1 и запускает его. При этом на выходе таймера появляется напряжение высокого уровня, в результате чего загорается светодиод HL2, открывается транзистор VT2 и срабатывает реле К1 на время, определяемое номиналами времязадающей цепи C4R8. Теперь через замкнувшиеся контакты реле К1.1 энергия источника питания снова поступает на преобразователь напряжения, но заряжается конденсатор С12 через контакты SB1.3 пусковой кнопки, контакты К1.2 реле и обмотку электромагнита клапана.

По истечении 4…5 с таймер переключится в исходное состояние, обмотка реле К1 обесточится и конденсатор С12 разрядится на электромагнит клапана Y1 через контакты реле К1.3, но теперь в обратном направлении по отношению к разрядке конденсатора С11. Возникнет противодействие магнитных полей, и золотник штока клапана под воздействием пружины перекроет воду.

Детали блоков устройства смонтированы на четырех самостоятельных платах размерами 40×40 мм (рис. 3), выполненных из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Все резисторы — МЛТ-0,125. Конденсаторы СЗ, С4 и С7 — С12 — оксидные К50-6, а С1, С2, С5 и С6 — КМ, КЛС. Диоды VD2 — VD5 — германиевые серий Д311, ГД402. Реле К1 — РЭС9 (паспорт РС4.524.202). Переключатель SB1 — П2К без фиксации в нажатом положении.

Электромагнитный клапан, рассчитанный на постоянное напряжение 24 В, желательно применить промышленного производства, например, клапан от автоматической стиральной машины «Вятка». Пригодна и самодельная конструкция, открывающая воду при подаче напряжения на обмотку электромагнита клапана. Доработка готового электромагнитного клапана заключается в дополнении его магнитной системой и изготовлении цилиндрического тонкостенного кожуха из дюралюминия или другого немагнитного материала. Магнитная система, показанная на рис. 2, может быть от динамической головки прямого излучения 1ГД-48-140 (ГОСТ 9010 — 78), предварительно освобожденная от фланца и керна. Магнит с ярмом крепят внутри кожуха винтами или клеем. В кожухе просверливают два отверстия для проводников обмотки электромагнита, после чего конструкцию устанавливают на штоке клапана.

Датчик влажности представляет собой два металлических стержня длиной по 10 мм, изолированных один от другого, которые соединяют с входом сигнализатора отрезками тонкого многожильного провода в изоляции длиной до 5 м. К сигнализатору допустимо подключить параллельно несколько датчиков и расположить их в разных местах помещения.

Конденсатор С1 защищает сигнализатор от помех электромагнитных излучений, наводимых в соединительных проводах датчика с сигнализатором.

Для питания устройства можно использовать маломощный сетевой блок, работающий совместно с батареей «Корунд» или аккумуляторной 7Д-0,125 в буферном режиме, или две батареи 3336, соединив их последовательно.

Ток, потребляемый устройством, столь мал, что источник из двух батарей 3336 будет работать в течение всего срока их хранения.

Налаживание устройства сводится к подбору конденсатора С4 и резистора R8 во входной цепи таймера DA1 таким образом, чтобы конденсатору С12 хватало времени накопить достаточно энергии, необходимой для выключения клапана. За 4…5 с он должен зарядится до напряжения 20…22 В.

При исправных деталях и безошибочном монтаже устройство готово к работе. А если после включения питания клапан не откроется, это укажет на необходимость поменять местами подключение проводников электромагнита на разъемах Х1 и Х2.

Клапан устанавливают на трубопроводе в горизонтальном положении.

Следует отметить, что клапан такой конструкции можно применить для автоматической поливки грядок на приусадебном или садоводческом хозяйстве или создать на его основе регулятор уровня воды в баке водокачки.

Описание, Управление pwm (электромагнитным клапаном с широтно-импульсной модуляцией) | Система корпуса клапана

Описание, Управление pwm (электромагнитным клапаном с широтно-импульсной модуляцией) Hyundai Solaris

Описание

БУТ рассчитывает наилучшее условие, используя информацию от всех типов датчиков. Если электромагнитный клапан получает информацию по давлению масла, он работает в зависимости от управляющего сигнала. Все виды регуляторов в корпусе клапана используются для изменения масляного канала. БУТ также управляет линейным давлением.

PWM (электромагнитный клапан с широтно-импульсной модуляцией)

Структура и функции

В трансмиссии Hyundai Solaris имеется пять электромагнитных клапанов, управляемых с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Пропускная способность таких клапанов меняется в зависимости от скважности сигнала ШИМ, направляемого на клапан блоком TCM. Под действием давления рабочей жидкости, поступающей через коробку клапанов, происходит включение и отключение фрикциона блокировки гидротрансформатора. Электромагнитные клапаны служат для подачи рабочего давления на фрикционы и тормоза трансмиссии соответственно определенному рабочему диапазону. Кроме того, с помощью этих клапанов происходит регулирование давления рабочей жидкости с целью смягчения толчков при переключении передач.

PWM (электромагнитный клапан с широтно-импульсной модуляцией)

Управление PWM (электромагнитным клапаном с широтно-импульсной модуляцией)

Электромагнитный клапан PWM управляется линейно в зависимости от коэффициента заполнения.

Диапазон давления масла: 0 ~ 4,3 кгс/см² (0 ~ 422 кПа, 0 ~ 61,2 фунтов/кв. дюйм)

Руководство по обслуживанию и ремонту Хендай Солярис

Авторские электронные модули — Блок управления пропорциональным клапаном.

Блок управления пропорциональным клапаном гидравлической системы.
Этот модуль был специально разработан мною, для восстановления работоспособности техники, после отказа работы электроники ЭБУ (Электронного Блока Управления), и по какой-то причине невозможно его восстановить. ЭБУ отвечало за разные решения по безопасности, и плавности управления пропорциональными клапанами гидравлической системы , плавного старта — рабочий режим — плавная остановка. Если вы попытаетесь управлять пропорциональным клапаном напрямую, просто подав питание на электромагнитную катушку, то клапан откроется сразу, и появится мощное «дёргание», при старте — и при остановке. Что-бы устранить проблему поможет этот модуль. Модуль самостоятельный, и не нуждается в ЭБУ. То-есть с помощью таких модулей вы решаете проблему плавного старта — рабочего режима — плавной остановки, и фактически можете отказаться от ЭБУ. Управлять модулем можно: Тумблерами, кнопками, аналоговыми джойстиками, радио управлением, просто подав плюс питания на модуль как управляющий сигнал. Модуль управляет пропорциональным клапаном при помощи ШИМ. Принципы работы ШИМ и пропорциональным клапаном описываю ниже:
Принцип работы пропорционального электромагнитного клапана (Рисунок 1).
В этом устройстве (рис. 1) в отличие от дискретных электромагнитов постоянного тока предусмотрена конусная вставка 1 из немагнитного материала, изменяющая форму линий магнитного поля. В результате управляющий ток в катушке 2 создает электромагнитное поле, вызывающее продольное смещение ферромагнитного якоря 3 с силой, пропорциональной силе тока. Якорь взаимодействует с подпружиненным запорно-регулирующим элементом гидроаппарата (золотником, конусом предохранительного клапана, втулкой дросселя), причем наложение линейной характеристики пружины на силовую характеристику магнита показывает, что осевое смещение (ход) якоря пропорционально току управления. Управление пропорциональным электромагнитным клапаном производится с помощью электронной схемой управления с ШИМ сигналом,и достигается за счет широтно-импульсной модуляции.
Принцип регулирования мощности в нагрузке с помощью ШИМ.
Широтно-Импульсная Модуляция — это способ кодирования аналогового сигнала путём изменения ширины (длительности) прямоугольных импульсов несущей частоты. На Рис. 2 представлены типичные графики ШИМ сигнала при разной скважности.
Описание модуля.
Модуль подключается согласно выставленной схемы. После подключения модуля, пропорциональным клапаном возможно управлять двумя способами: 1. Ручном режиме. 2 .Автоматическом режиме. После подключения модуля его надо отрегулировать под вашу гидравлическую систему. У модуля есть 4 канала AЦП (аналого-цифровой преобразователь, далее АЦП). В чем заключается принцип работы АЦП микроконтроллера? Аналого-цифровые преобразователи являются приборами, которые физическую величину превращают в соответствующее числовое представление. То-есть при помощи изменения сопротивления трех резисторов, превращают физическую величину в соответствующее числовое представление. Каждый канал АЦП отвечает за свой параметр:
Первый канал АЦП — При помощи переменного резистора (потенциометра) подключённого к этому каналу АЦП, можно регулировать в РУЧНОМ РЕЖИМЕ
Второй канал АЦП — отвечает за минимальную выдаваемую мощность. И можно отрегулировать их в пределах: от 0% — до 100% с дискретностью 0,39%. И служит для регулировки притягивания якоря катушки ДО зоны начала открывания. Регулировки используются как в ручном так и в автоматическом режиме.
Третий канал АЦП — отвечает за максимальную выдаваемую мощность. И можно отрегулировать их в пределах: от 0% — до 100% с дискретностью 0,39%. И служит для регулировки притягивания якоря катушки и ограничения открывания канала пропорционального клапана. Регулировки используются как в ручном так и в автоматическом режиме.
Четвертый канал АЦП — отвечает за плавность старта и остановки. И может быть отрегулирован в пределах: от 1 секунды — до 60 секунд, то-есть полная скорость развивается плавно в АВТОМАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ, за время выставленное этим параметром (параметр активен только в автоматическом режиме), остановка происходит автоматически после отсутствия последнего положительного сигнала на терминал блоке, с плавной остановкой, в 10 раз быстрее чем старт, чтобы смягчить возможный гидроудар. Если плавная остановка не нужна — укажите это при заказе, будет откорректирована прошивка.
Все регулировки делаются путём прокручивания отвёрткой винтиков много-оборотистых резисторов для точной настройки параметров. Прокручивание по часовой стрелки — увеличивает параметр, прокручивание против часовой стрелки — уменьшает параметр. После настройки трёх параметров АЦП, модуль готов к работе. Клапан нужен именно пропорциональный (ну это и так понятно), ведь обычный электроклапан имеет только два состояния: Открытый и закрытый. Модуль имеет защиту от переплюсовки, неправильной подачи питания.
Для перевода управления модуля в автоматическом режиме, надо на плате установить перемычку (JAMPER), как только установите перемычку рядом с ним начнёт светится красный светодиод LED1, сигнализируя вход в автоматический режим управления, плавное возрастание ШИМ сигнала начнётся в тот момент когда на любой контакт терминала Т1-Т8 поступит +12 или +24 вольта от команд управления спецтехники. На терминалах присутствует диодная развязка. При поступления положительного сигнала — зажигается красный светодиод LED2. Когда автоматический режим активен — первый канал АЦП отключён, и на него микроконтроллер не реагирует, но активен четвёртый канал АЦП которым можно отрегулировать скорость возрастания ШИМ сигнала. Второй и третий канал АЦП активны как в ручном, так и в автоматическом режиме. В ручном режиме, наоборот, Первый-второй-третий канал АЦП активны а четвёртый отключён. Для подключения ручного режима — надо удалить перемычку с платы, при этом LED1 погаснет.
Модуль снабжен 10 сегментным LED индикатором (сейчас в продаже есть 10 сегментные индикаторы в одном корпусе, и они дешевле чем собирать их из 10 отдельных светодиодов и эстетически смотрятся лучше, но в случае выхода из строя одного сегмента, придется менять весь индикатор, и затрудняет ремонт). Каждый сегмент индикатора соответствует 10% выдаваемой мощности. На LED индикаторе выводится одночасно информация по трём параметрам, В РУЧНОМ РЕЖИМЕ: АЦП-2 (Минимально), АЦП-3 (Максимально), АЦП-1 (Рабочий ручной режим). И В АВТОМАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ: АЦП-2 (Минимально), АЦП-3 (Максимально), и мощность нарастания и уменьшения ШИМ сигнала. И это всё в реальном времени. На видео можно более наглядно увидеть суть чтения параметров, хоть индикатор не задумывался для получения высокоточной информации, и так понятно что с 10 сегментного индикатора невозможно этого добиться… Индикатор предназначен для приблизительного понятия что происходит в момент работы или настройки модуля, но для работы высокой точности вывода информации и не нужно, но каналы АЦП имеют достаточно высокую дискретность чтобы добиться тонкой настройки параметров.
Модуль можно заказать с частотой ШИМ в трёх вариантах: 244 Hz, 976 Hz, 3,90 КHz, если клиент не указывает этот параметр при заказе — тогда будет отправлен вариант 244 Hz.
Модуль управляется путём подачи плюса питания (+12V, +24V).
Технические характеристики:
Рабочее напряжение: от 12V — до24V
Выход: 1
Максимальная нагрузка на выход: 20А
АЦП каналов: 4
1 АЦП (ручной режим): от 0% — до 100% с дискретностью 0,39%. 255 шагов.
2 АЦП (мин): от 0% — до 100% с дискретностью 0,39%. 255 шагов.
3 АЦП (мах): от 0% — до 100% с дискретностью 0,39%. 255 шагов.
4 АЦП (авто. режим): от 1 секунды — до 60 секунд с дискретностью 0,24сек. 255 шагов.
Индикация LED: Да, 10 сегментный, от 0% — до 100% с дискретностью 10%
Частота ШИМ: 244 Hz*, 976 Hz*, 3,90 КHz*. (*указать нужное)
Габаритные размеры, ДхШхВ, мм: 95х65х30
Код товара (артикул): UPK

Цена: Договорная.

 
Комплектация: Инструкция, схема подключения, модуль. 

Проверка блока управления электромагнитным клапаном карбюратора | ВАЗ 2110