Solenoidy to proste elementy, które można wykorzystać do różnych zastosowań. Nazwa solenoid pochodzi od greckiego słowa „Solen”, które oznacza kanał lub rurę. Solenoidy są używane zarówno w sprzęcie domowym, jak i przemysłowym, są dostępne w różnych wersjach, każdy z nich ma swoje specyficzne zastosowania. Chociaż aplikacja się zmienia, ich zasada działania pozostaje zawsze taka sama. Tutaj omówimy działanie solenoidu i różne typy solenoidu.
Co to jest solenoid?
Solenoid to długi kawałek drutu nawiniętego na cewkę. Kiedy prąd elektryczny przepływa przez cewkę, wytwarza w niej stosunkowo jednolite pole magnetyczne.
Solenoid może wytwarzać pole magnetyczne z prądu elektrycznego, a to pole magnetyczne można wykorzystać do generowania ruchu liniowego za pomocą metalowego rdzenia. To proste urządzenie może służyć jako elektromagnes, cewka indukcyjna lub miniaturowa bezprzewodowa antena odbiorcza w obwodzie.
Zasada działania elektromagnesu
Solenoid działa po prostu na zasadzie „elektromagnetyzmu”. Kiedy prąd przepływa przez cewkę, generuje się w niej pole magnetyczne, jeśli umieścisz metalowy rdzeń wewnątrz cewki, magnetyczne linie strumienia skupią się na rdzeniu, co zwiększa indukcję cewki w porównaniu z rdzeniem powietrznym. Ta koncepcja indukcji elektromagnetycznej została bardziej rozwinięta w naszym poprzednim projekcie cewki Tesli.
Większość strumienia koncentruje się tylko na rdzeniu, podczas gdy część strumienia pojawia się na końcach cewki, a niewielka ilość pojawia się na zewnątrz cewki.
Siła magnetyczna solenoidu, może zostać zwiększone przez zwiększenie gęstości zwojów i zwiększając przepływ prądu w cewce.
Podobnie jak wszystkie inne magnesy, aktywowany solenoid ma zarówno biegun dodatni, jak i ujemny, przez które obiekt może być przyciągany lub odpychany.
Rodzaje solenoidów
Na rynku dostępne są różne typy elektrozaworów, klasyfikacja oparta jest na materiale, konstrukcji i funkcji.
- AC - elektromagnes laminowany
- Cewka elektromagnetyczna ramy DC-C
- Elektrozawór ramy DC-D
- Elektrozawór liniowy
- Elektrozawór obrotowy
Laminowany elektromagnes AC
Solenoid laminowany prądem przemiennym składa się z metalowego rdzenia i cewki z drutu. Rdzeń jest zbudowany z laminowanego metalu w celu zmniejszenia prądu błądzącego, co pomaga w poprawie wydajności solenoidu.
Elektrozawór prądu przemiennego ma szczególną zaletę, ponieważ może dostarczyć dużą siłę w pierwszym skoku. Dzieje się tak, ponieważ mają one prąd rozruchowy (chwilowy, wysoki prąd wejściowy pobierany przez zasilacz lub sprzęt elektryczny po włączeniu). Są w stanie wykonać więcej skoków niż elektromagnes laminowany prądem stałym.
Są dostępne w różnych konfiguracjach i zakresach, a podczas pracy emitują czysty brzęczący dźwięk.
AC Laminowane elektromagnesu mogą być wykorzystywane w różnych urządzeniach, które wymagają podjęcia natychmiastowych działań, takich jak zamki, sprzętu medycznego, pojazdów, urządzeń przemysłowych, drukarek, a niektóre z urządzeń gospodarstwa domowego.
Elektrozawór DC C-Frame
Rama C nawiązuje do konstrukcji elektromagnesu. Elektrozawór DC C-Frame ma tylko ramkę w kształcie litery C, która jest zakryta wokół cewki.
Elektrozawór DC C-Frame jest używany w wielu codziennych zastosowaniach ze względu na bardziej kontrolowaną pracę skoku. Chociaż mówi się, że jest to konfiguracja DC, ale mogą być również używane w urządzeniach zaprojektowanych do zasilania prądem przemiennym.
Źródło obrazu:
Ten typ solenoidu jest używany głównie w automatach do gier, migawkach fotograficznych, skanerach, wyłącznikach automatycznych, licznikach monet i zmieniaczach banknotów.
Elektrozawór DC-Frame
Ten typ solenoidu ma dwuczęściową ramę zakrywającą cewki. Mają podobną funkcję jak cewka elektromagnetyczna ramy C, dlatego rama D może być również używana z zasilaniem AC i ma kontrolowany skok.
Cewki elektromagnetycznej DC D ramka jest wykorzystywana zarówno dla konwencjonalnych jak i zastosowań medycznych, takich jak urządzenia do gier, automaty ATM krwi i gazu analizatora.
Elektrozawór liniowy
Liniowe solenoidy są bardziej znane wśród ludzi. Składa się ze zwoju drutu owiniętego wokół ruchomego metalowego rdzenia, który pomaga nam przykładać siłę ciągnącą lub pchającą do urządzenia mechanicznego.
Ten typ elektromagnesów jest najczęściej używany w urządzeniach rozruchowych. Ten mechanizm przełączający pomaga w ukończeniu obwodu i umożliwia przepływ prądu przez mechanizm.
W Elektromagnesy liniowe są szczególnie wykorzystywane w automatyce i wysoko zabezpieczone mechanizmami drzwi i silniki rozruszników samochodów i rowerów.
Elektrozawór obrotowy
Solenoid obrotowy to wyjątkowy rodzaj solenoidu, który jest używany w różnych zastosowaniach, w których istnieje potrzeba łatwego procesu automatycznego sterowania. Działa na tej samej zasadzie, co inne solenoidy i ma te same elementy, cewkę i rdzeń, ale mają inną pracę.
Metalowy rdzeń jest zamocowany do dysku i ma pod nim małe rowki. Wielkość rowków dokładnie odpowiada rowkom w korpusie elektrozaworu. Posiada również łożyska kulkowe ułatwiające ruch.
Po uruchomieniu solenoidu rdzeń zostaje wciągnięty do korpusu solenoidu, a rdzeń dysku zaczyna się obracać. Ta konfiguracja będzie miała miejsce sprężyny pomiędzy rdzeniem a korpusem solenoidu. Po odłączeniu zasilacza sprężyna popycha rdzeń dysku do pierwotnego położenia.
Elektromagnetyczny obrotowy jest bardziej wytrzymała w stosunku do wszystkich innych rodzajów elektromagnesów. Pierwotnie były one przeznaczone wyłącznie do mechanizmów obronnych, ale obecnie można je znaleźć w wielu zautomatyzowanych mechanizmach przemysłowych, takich jak laser i migawka.
Wniosek
Teraz wiesz już o solenoidach, zasadzie działania i różnych typach solenoidów dostępnych na rynku. Elektrozawory są prostym i skutecznym rozwiązaniem do sterowania zaworami i przełącznikami elektromagnetycznymi lub blokadami mechanicznymi.
Ich zasada działania i natychmiastowa reakcja sprawiły, że są one lepszym rozwiązaniem do zastosowań wymagających dużej ilości mocy na małej przestrzeni i tam, gdzie istnieje potrzeba szybkiego, spójnego i niezawodnego działania.
Oto kilka aplikacji wykorzystujących solenoid wraz z obwodem sterownika:
- Obwód sterownika elektromagnesu
- Jak sterować zaworem elektromagnetycznym za pomocą Arduino
- Automatyczny dystrybutor wody wykorzystujący Arduino
Teraz wiesz już wszystko na temat solenoidu, więc możesz zacząć wdrażać tę wiedzę ze swoją kreatywnością, aby wykorzystać właściwości solenoidu do stworzenia kolejnego wynalazku.