Блок питания для двух соленоидов 50 В/12,5 А

Я нахожусь на стадии планирования создания собственного стола для пинбола, и одним из камнем преткновения является питание флипперных катушек. Это катушки на 50 В постоянного тока с сопротивлением всего 4 Ом во время хода. Это 12,5 ампер, и их два, поэтому потенциально до 25 ампер.

Тем не менее, они имеют высокую мощность только для длины хода, когда переключатель «конец хода» использует полную катушку, что приводит к сопротивлению 133 Ом, снижая его до гораздо меньшего 0,376 ампер, что является все, что нужно, чтобы удерживать ласты вверх. .

В «настоящих» автоматах для игры в пинбол используется массивный трансформатор с мостовым выпрямителем. Они нерегулируемые (я полагаю), что нормально, и имеют несколько ответвлений для других напряжений, генерирование которых меня не интересует (гораздо более простые способы). Но мне не очень повезло найти что-то подобное на 48-50 вольт за несколько сотен баксов.

Пытаюсь что-то спроектировать, хотя не знаю, к чему стремиться. 12,5 ампер (каждый) рассчитаны на такое короткое время, что кажется излишним проектировать что-то, что может непрерывно выдерживать такую ​​большую мощность. Однако я не знаю, как современный импульсный блок питания справится с таким импульсом. Я чувствую, что он подумает, что произошло короткое замыкание, и отключится, чтобы защитить себя.

Я слышал о людях, использующих блоки питания ATX от ПК, просто последовательно соединяя 4 из них, чтобы получить напряжение +12 В до 48 В (что достаточно близко). Они могут быть довольно дешевыми (~ 15 долларов за штуку) и имеют большую мощность (25+ ампер).

Как они справятся с такой импульсной нагрузкой? Могут ли они быть подключены последовательно без других проблем? Есть ли более простое решение?

Ответы (4)

Проблема с SMPS заключается в том, что номинальный импульсный ток обычно ненамного превышает средний номинальный ток, поэтому в конечном итоге вам придется платить за очень мощный источник питания, который вы будете использовать только при нажатии кнопок на своем пинболе.

В отличие от SMPS, трансформатор может быть без проблем перегружен, пока рабочий цикл остается низким. Он тяжелый, поэтому требуется время, чтобы перегреться.

Самым дешевым источником для такого трансформатора является старый аудиоусилитель, вытащенный из мусорного бака. Если это усилитель мощностью 50 Вт, последовательное подключение обеих вторичных цепей должно давать достаточно близкое к 50-60 В. Вы также получите несколько состаренных конденсаторов бесплатно. Прежде чем разбирать его на запчасти, поищите в интернете, не коллекционная ли это модель...

Другим вариантом могут быть несколько бывших в употреблении свинцово-кислотных аккумуляторов на 12 В с маломощным источником питания на 48 В в качестве поплавкового зарядного устройства. В этом случае батареи используются как конденсаторы. Они не должны быть в отличной форме, поэтому вы также можете получить их бесплатно.

Блоки ATX для этого не годятся.

Прежде всего, источники питания ATX не могут быть соединены последовательно, если только их внутренняя схема не изменена таким образом, чтобы выходное заземление было плавающим, или они оставались незаземленными со стороны сети, что опять же не следует делать.

Другое дело, что они почти не работают при нагрузке только на одно из выходных напряжений, а при импульсных нагрузках работают крайне плохо, особенно если вдруг просто отключить нагрузку. Таким образом, им требуется много дополнительной работы, чтобы они могли справляться с произвольными импульсными нагрузками от одного выходного напряжения.

Почти любое другое решение было бы проще, например, иметь конденсатор для обеспечения большого импульсного тока и сглаживать ток, взятый из источника, с помощью катушки индуктивности.

Во-первых, вам могут не понадобиться эти полные 12,5 ампер, потому что у соленоида есть индуктивность, и вы рассчитываете максимальный ток через некоторое время. Соленоид будет действовать быстро и коротко, поэтому фактический ток будет ниже.

Ток еще больше снижается, когда соленоид движется, создавая противо-ЭДС. Как вы упомянули, после движения концевой выключатель увеличит сопротивление, чтобы поддерживать низкий ток в установившемся режиме.

Тогда вам может не понадобиться 50 В. Соленоиду нужен ток, а не напряжение. Так почему бы не зарядить хорошую катушку индуктивности, скажем, 5 А и подать ее через соленоид? Как ответ Дрю, но тогда другой. Эффективное преобразование низкого напряжения 5 В в более высокое напряжение на соленоиде.

введите описание изображения здесь

Блок питания ATX дает много ампер при 5 вольтах. Убедитесь, что сопротивление постоянному току L1 ограничивает ток примерно до 5 А. Когда вы размыкаете переключатель, ток через L1 будет продолжаться через диод и соленоид.

Индуктивность соленоида может вызвать повышение напряжения, скажем, до 50 В, но кого это волнует. Амперы заставят соленоид двигаться, чего вы и хотите.

Возможно, вы захотите реализовать переключатель с полевым транзистором, который может быть дешевле, чем механический переключатель. И для управления вашей машиной для пин-балла вы, вероятно, используете больше вещей, таких как Arduino, которые могут хорошо взаимодействовать с FET. Но это детали реализации. Суть в том, что просто попробуйте катушку индуктивности L1 и скромный блок питания вместо чрезмерных 50 В постоянного тока и 12,5 А.

Удачи!

Так не пойдет. Приемлемая катушка индуктивности не будет накапливать достаточно энергии для работы соленоида в течение 10 миллисекунд. Кроме того, эта схема не была бы совместима с существующими элементами управления соленоидами.
Затем используйте больший индуктор. Размер будет сопоставим с соленоидом. Хорошо, что вы можете использовать (1) дешевый блок питания ATX. Проблема, однако, в том, что после нажатия на ласты он не может удерживать ласты. Но это забавная схема

Трансформатор, пожалуй, самый простой вариант. Это не обязательно должно быть точно «110 из 50». Трансформаторы ратиометрические, поэтому вам нужно примерно 2:1. Я бы взял трансформатор от 110 до 230 В и включил его в обратном направлении. 110*(110/230)=52,6в. Я видел на ebay несколько дешевых трансформаторов большой мощности, отвечающих всем требованиям.

Вы почти определенно не можете подключить 4 блока питания atx последовательно, потому что они, вероятно, заземлены.

Возможно, вы сможете использовать блок питания меньшего размера, а также банк крышек. Вы правы, подача, вероятно, сработает почти мгновенно, если вы перетянете ее, даже с кучей крышек. Причина в том, что для того, чтобы конденсаторы обеспечивали питание, напряжение должно падать. Если с поставками все в порядке, он будет бороться с этим падением и, по сути, сам возьмет на себя всю нагрузку.

Способ противодействия этому состоит в том, чтобы поместить мощный токоограничивающий резистор между блоком питания и конденсаторами.

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Расчет точного резистора на самом деле довольно сложен. Но вы можете просто купить несколько резисторов мощностью 1 Ом и выяснить это методом проб и ошибок. Вы также можете поиграть с симуляцией схемы, но вам нужно знать индуктивность катушек. Я думаю, что если вы нажмете на эту схему, она откроет лабораторию схем, в которой есть функция моделирования.

Моделирование схемы здесь

Если у вас есть источник постоянного тока 48 В, вам вообще не нужны конденсатор и резистор. Просто закройте кнопку на короткое время, и соленоид сработает. Индуктивность ограничивает пусковой ток. На самом деле пускового тока нет. Ток будет увеличиваться от нуля до максимального значения в зависимости от сопротивления постоянного тока соленоида, но задолго до того, как он приблизится к максимальному значению, соленоид двигается, и вы можете разомкнуть переключатель. Что вам ДЕЙСТВИТЕЛЬНО нужно, так это коммутационный диод над соленоидом, чтобы избежать скачка напряжения при размыкании переключателя, что может привести к дуговому разряду переключателя и испортить контакты.
Вы пробовали симуляцию? Я предполагаю, что это невозможно, потому что переключатель, включенный последовательно с индуктивностью, приводит к уравнению, которое невозможно решить, «сингулярности». Хороший рисунок однако
Я могу заверить вас, что мощный соленоид может отключить блок питания, я делал это раньше. Мне не хватало обратноходового диода, который я добавил.
По вашей логике пусковой ток двигателя не имеет значения, поскольку двигатели также имеют значительную индуктивность. Дело в том, что это может уменьшить ток на несколько микросекунд, но соленоид будет работать гораздо дольше.
Пусковой ток двигателя возникает не из-за индуктивности, а из-за того, что ротор имеет инерцию, и ему требуется некоторое время, чтобы вращаться достаточно быстро, чтобы создать достаточную противо-ЭДС для снижения входного тока.
@ jp314 Да, я знаю. Вот что я пытаюсь сделать. Пусковой ток имеет место в течение (электрически) длительного времени. Индуктивность нагрузки относительно незначительна для расчетов постоянного тока.
Расчет постоянного тока никто не просил. Когда вы замыкаете переключатель, вы получаете не «постоянный ток», а переходный процесс. Что такое «электрически» долгое время? Откуда взялось значение 50 мГн? Преимуществом вашего решения является использование одного PS на 48 В. R1 и C1 просто добавляют стоимость и потери.
@Roland Это индуктивность соленоида. У меня его нет, но я измерил клапан, который у меня лежит, и он показал 90 мГн, поэтому, используя это значение, он достиг бы 90% постоянного тока после 36 мс. Так что да, значения постоянного тока имеют значение. Поиграйте с этим в симуляторе, если не верите мне.
Добавьте зарядный резистор на 8 Ом, и вы сможете управлять соленоидом почти со 100% мощностью в течение 150 мс и потреблять от блока питания только пиковое значение 2 А (не считая включения).
Ошибка большинства нетехнических людей состоит в том, что они думают о соленоиде как о катушке индуктивности. Этот соленоид приводит в движение что-то, поэтому его следует рассматривать как омическую нагрузку с паразитной последовательной индукцией. Когда нет движения, омическая нагрузка мала, просто сопротивление медных обмоток. В движении омическая нагрузка намного выше из-за противо-ЭДС. Хороший, эффективный соленоид должен иметь низкое сопротивление обмоток и низкую последовательную индукцию по сравнению с омической нагрузкой во время движения. (Кроме того, когда движение останавливается, концевой выключатель добавит больше R). Тот же принцип, что и с двигателями и трансформаторами.
По моему опыту, соленоиды очень и очень неэффективны. Полагаю, одному из нас пришлось бы подключить один к прицелу, чтобы уладить это.