Hvað þýðir inndráttarspenna og losunarspenna gengis?

Velkomin í heildarhandbókina okkar um rafmagnsbreytur lykilgengis. Við munum fara yfir kjarnahugtök gengisaðgerða sem skipta máli fyrir áreiðanlega kerfishönnun.

Pull-spenna er einnig kölluð „must operate“ spenna. Það er lágmarks spóluspenna sem þarf til að virkja gengið. Þetta færir tengiliði sína úr venjulegri stöðu í virka stöðu.

Losunarspenna er „verður að losa“ spennan. Það er hámarksspenna þar sem spennt gengi mun örugglega slökkva á-orku. Þetta gerir tengiliðum sínum kleift að fara aftur í eðlilegt hvíldarástand.

Þú verður að skilja þessar tvær breytur til að hanna fyrirsjáanlegar, öflugar og bilunarþolnar- rafrásir. Þessi handbók fer út fyrir einfaldar skilgreiningar. Við munum kanna hagnýtar afleiðingar, umhverfisþætti sem hafa áhrif á þessi gildi og hvernig á að lesa þau rétt úr gagnablöðum.

Í þessari handbók munum við fjalla um:

Grundvallarskilgreiningar og eðlisfræði á bak við inn- og losunarspennu-.

Mikilvæga hugtakið hysteresis og hvers vegna það tryggir stöðugt skipti.

Raunverulegir-þættir eins og hitastig og afbrigði aflgjafa sem breyta afköstum gengis.

Hvernig á að lesa og túlka forskriftir gagnablaðs fyrir áreiðanlega hringrásarhönnun.

Nothæfar hönnunarreglur og hagnýt dæmi.

Grundvallaratriðin

Hvað er Pull-In Voltage?

Pull-spenna kveikir á vélrænni aðgerð gengisins. Þegar spenna er sett á spólu gengisins flæðir straumur og myndar rafsegulsvið.

Togspennan-in er tiltekinn punktur þar sem segulkrafturinn verður nógu sterkur. Það verður að sigrast á sameinuðum andstæðum öflum. Þetta felur í sér spennuna á afturfjöðri armaturesins og stöðuþrýstinginn á venjulega lokuðum tengiliðum.

Við þessa spennu er armaturen dregin í átt að kjarna spólunnar. Þetta veldur því að hreyfanlegu tengiliðir skipta um ástand. Venjulega opnir tengiliðir lokast og venjulega lokaðir tengiliðir opnast.

Gildið á gagnablaði er tryggt hámark. Raunveruleg spenna-ádráttar hvers einstaks gengiseininga getur verið lægri. Gagnablaðið tryggir að gengið virki við eða undir þessari tilgreindu spennu. Til dæmis, "verður að reka spennu sem er minni en eða jafnt og 9,6V".

Fyrir flest stöðluð DC liða er inndráttarspenna-tilgreind sem hundraðshluti af nafnspennu spólunnar. Þetta er venjulega 70% eða 80%. Fyrir algengt 12VDC gengi, væri tryggð togspenna-tilgreind sem minni en eða jöfn 9,6VDC (80% af 12V).

Hvað er losunarspenna?

Losunarspenna táknar þröskuldinn fyrir-virkjun. Þegar spenna yfir rafspennuspólu minnkar minnkar straumflæðið. Segulsviðið veikist.

Losunarspennan er punkturinn þar sem segulkrafturinn verður of veikur. Það getur ekki lengur haldið armaturenu gegn vélrænni krafti afturfjöðrunnar.

Við þessa spennu sigrar endurreisnarkraftur gormsins yfir segulaðdráttaraflið. Þetta dregur armatureð frá kjarnanum. Þessi aðgerð skilar tengiliðunum í eðlilegt-virkt ástand.

Eins og togspenna-í spennu er losunarspennan á gagnablaði tryggt lágmark. Það er tryggt að gengið hafi sleppt þegar spóluspennan lækkar á þetta stig eða undir. Dæmigerð forskrift gæti verið "verður að losa spennu sem er stærri en eða jafn og 1,2V".

Þetta gildi er einnig oft gefið upp sem hundraðshluti af nafnspennu. Fyrir DC liða er losunarspenna venjulega tilgreind sem 10% eða meira af nafneinkunn. Fyrir 12VDC gengi væri tryggð losunarspenna meiri en eða jöfn 1,2VDC.

Hugmyndin um hysteresis

Hvað þýða inndráttarspenna og losunarspenna gengis fyrir stöðugan rekstur? Inndráttarspenna gengis- er alltaf verulega hærri en losunarspenna þess. Þessi munur á þröskuldunum tveimur er þekktur sem hysteresis.

Þessi eiginleiki er ekki galli. Það er grundvallaratriði og nauðsynlegur eiginleiki fyrir stöðuga gengisaðgerð. Hysteresis kemur í veg fyrir að gengið „spjalli“-sveiflast hratt til og frá-þegar stýrispennan sveimar nálægt einum skiptipunkti.

Ímyndaðu þér ef inndráttarspenna-inn og losunarspennan væri eins. Sérhver lítill hávaði eða sveiflur í stjórnmerkinu í kringum þennan eina þröskuld myndi valda því að gengið kveikti og slökkti hratt. Þetta leiðir til snertiboga, ótímabært slits og ófyrirsjáanlegrar kerfishegðun.

Hysteresis lykkjan veitir dauðaband. Þegar gengið hefur dregið inn verður spennan að lækka verulega áður en hún losnar. Þetta tryggir hreina og afgerandi skiptingu.

Við getum séð þetta fyrir okkur með einföldu grafi sem sýnir stöðu gengisins á móti spóluspennunni.

Þetta línurit sýnir greinilega tvær aðskildar leiðir til að kveikja og slökkva á. Þeir mynda lykkju sem táknar hysteresis gengisins.

Raunverulegir-áhrifaþættir um heiminn

Hlutverk spóluhitastigs

Eini áhrifamesti þátturinn sem hefur áhrif á tog-inn og losunarspennu gengis í raunverulegri-heimsrás er hitastig spólu þess.

Eðlisfræðin er einföld. Gengispóla er vafið með koparvír, sem hefur jákvæðan hitastuðul. Fyrir kopar er þetta gildi um það bil +0.4% á gráðu á Celsíus.

Þegar hitastig spólunnar hækkar eykst DC viðnám hennar. Þetta gerist annaðhvort frá háu umhverfi eða vegna sjálfs-hitunar vegna stöðugrar notkunar. Samkvæmt lögmáli Ohms (V=IR), ef viðnám (R) eykst, þarf hærri spennu (V) til að framleiða sama straumstig (I) sem þarf til að mynda segulsviðið.

Eftir því sem spólan verður heitari eykst áhrifaríkt tog-í spennu hennar. Relay sem togar á áreiðanlegan hátt inn á 9V í 25 gráðu rannsóknarstofu gæti þurft 11V eða meira til að draga inn þegar það er notað inni í heitum girðingu við 80 gráður.

Áhrifin á losunarspennu eru svipuð. Heitari spólu með hærri viðnám þýðir að spennan verður að falla niður í lægra stig til að draga nægilega úr segulsviðinu til að armaturen losni. Þess vegna eykst áhrifarík losunarspenna einnig með hitastigi.

Við rannsökuðum einu sinni bilun á vettvangi þar sem stjórneining virkaði fullkomlega á rannsóknarstofunni (25 gráður) en tókst ekki að virkja mikilvæga öryggisgengi í úti girðingu undir sumarsólinni (70 gráður). Hönnunin gaf spennu rétt fyrir ofan kalt tog-í forskrift. Það tókst ekki að gera grein fyrir verulegri aukningu á tog-spennu við háan hita. Lausnin krafðist þess að endurhanna drifrásina til að veita hærri tryggða útgangsspennu við allar hitauppstreymi.

Afbrigði aflgjafa

Aflgjafi hringrásar er aldrei fullkominn. Afbrigði þess hafa bein áhrif á gengisvirkni. Hönnuðir verða að gera grein fyrir þessum veruleika.

Í fyrsta lagi er framboðsþolið sjálft. Aflgjafi sem er metinn fyrir "12V" er oft 12V ±5% eða jafnvel ±10%. Hönnuður verður að vinna með versta-tilfelli. Ef framboðið getur lækkað niður í 11,4V (-5%), verður þessi lágmarksspenna samt að vera þægilega yfir hámarks mögulegri inndráttarspennu gengisins, miðað við áhrif hitastigs.

Í öðru lagi er spennufall, eða I*R fall. Vírarnir og PCB sporin sem tengja aflgjafann við gengispóluna hafa viðnám. Jafnvel lítil viðnám á löngum vírhlaupi getur valdið verulegu spennufalli þegar spólan dregur straum. Spennan á gengispólunni verður lægri en spennan við aflgjafaklefana. Þessi þáttur þarf að reikna út og bæta fyrir í hönnuninni.

Að lokum er spennugára áhyggjuefni, sérstaklega í einfaldari AC-DC aflgjafa. Ef gáran á DC spennunni er nógu stór gæti spennubotninn farið niður fyrir spennu gengisins eða losað. Þetta veldur því að gengið spjallar eða losnar óvænt. Þetta er sérstaklega erfitt fyrir rafrásir sem starfa nálægt losunarspennuþröskuldinum.

Spólubælingaráhrif

Þegar smári slekkur á straumnum í innleiðandi álag eins og gengispólu, veldur hrynjandi segulsviði stóran spennustoð (V=-L * di/dt). Þessi toppur getur auðveldlega eyðilagt drifinn smára ef hann er ekki bældur.

Algengasta bælingaraðferðin er einföld flyback díóða sem er sett samhliða spólunni. Þegar smári slokknar gefur díóðan örugga leið fyrir framkallaðan straum til að dreifast og dreifist. Þetta verndar ökumanninn.

Hins vegar hefur þessi aðferð veruleg viðskipti-. Hringstraumurinn lengir tilvist segulsviðsins. Þetta heldur armature gengisins í spennuástandi lengur. Þetta eykur verulega losunartíma gengisins.

Þessi seinkun getur verið óviðunandi í forritum sem krefjast hraðvirkrar skiptingar. Ennfremur getur hægur rotnun segulsviðsins einnig í raun hækkað spennuna sem gengið losar loksins við.

Fyrir forrit þar sem losunartími er mikilvægur, þarf betri bælinguaðferðir. Zener díóða í röð með venjulegu díóðunni, eða resistor-þétta (RC) snubber net, getur veitt hraðari rotnunarleið fyrir spólustrauminn.

Hér er samanburður á algengum kúgunaraðferðum:

Að velja rétta bælingaraðferð er jafnvægi á milli þess að vernda ökumannsíhlutinn og ná tilskildum afköstum gengislosunar.

Hagnýt notkun og hönnun

Að lesa gagnablað

Að þýða kenningu í framkvæmd hefst með því að túlka gagnablað gengis á réttan hátt. Spólugagnahlutinn inniheldur mikilvægar spennuforskriftir sem stjórna hönnun ökumannsrásar þinnar.

Við skulum brjóta niður helstu færibreytur sem þú munt finna.

Nafnspenna spólu:Þetta er stöðluð, ætluð rekstrarspenna fyrir stöðuga notkun. Relayið er hannað fyrir hámarksafköst og líftíma við þessa spennu.

Verður að virka (draga-inn) spennu:Þetta er tilgreint sem hámarksgildi (td minna en eða jafnt og 9,6V). Hringrásin þín verður að veita að minnsta kosti þessa spennu við allar aðstæður (í versta-tilviki lágt framboð, hámarkshiti) til að tryggja virkjun.

Verður að losa spennu:Þetta er tilgreint sem lágmarksgildi (td Stærra en eða jafnt og 1,2V). Til að tryggja að gengið slökkvi- verður „slökkt“ ástandsspenna rásarinnar að vera undir þessu stigi.

Hámarks samfelld spenna:Þetta er hæsta spenna sem spólan þolir endalaust án þess að ofhitna eða verða fyrir skemmdum. Ef farið er yfir þetta getur það stytt líftíma gengisins verulega.

Hér að neðan er dæmi um dæmigerða spólugagnatöflu fyrir 12VDC „sykurmola“ gengi.

Nákvæmur lestur er nauðsynlegur. Athugaðu að þessar kjarnaforskriftir eru oft gefnar upp við viðmiðunarhitastig, venjulega 25 gráður. Eins og við höfum rætt munu þessi gildi breytast við mismunandi rekstrarhitastig.

Hönnunartilviksrannsókn: UVLO

Við skulum beita þessum hugtökum á hagnýtt hönnunarvandamál: að búa til rafhlöðuundirspennu (UVLO) hringrás.

Markmiðið er að vernda 12V blý-sýrurafhlöðu fyrir djúphleðslu. Hringrásin verður sjálfkrafa að aftengja hleðslu þegar rafhlaðan spenna fer niður í hættustig, til dæmis, 11,5V. Það ætti aðeins að tengja hleðsluna aftur eftir að rafhlaðan hefur verið endurhlaðin í heilbrigðari spennu, eins og 12,5V.

Áskorunin er að velja viðeigandi gengi og hanna stjórnunarrökfræðina. Náttúruleg hysteresis gengis virðist fullkomin fyrir þetta verkefni.

Greining okkar krefst þess að gengið framkvæmi tvær aðgerðir byggðar á spennuþröskuldum:

Relay verðurgefa út(aftengdu álagið) þegar kerfisspennan fer niður í 11,5V.

Relay verðurdraga-inn(tengdu hleðsluna aftur) þegar kerfisspennan fer upp í 12,5V.

Í valferlinu myndum við byrja á því að leita að venjulegu 12VDC nafngengi. Forskriftir gagnablaðsins eru aðalleiðbeiningar okkar. Spennan sem verður að losa verður að vera vel undir 11,5V aftengingarþröskuldinum okkar. Nauðsynleg spenna verður að vera undir 12,5V endurtengjaþröskuldinum okkar.

Hins vegar veit faglegur verkfræðingur að hanna ekki beint eftir þessum víðtæku-umburðarskilgreiningum. Í reynd myndum við aldrei treysta á ónákvæmt inndrátt- og losunarspennu gengisins til að stilla mikilvæga UVLO þröskulda okkar. Uppdráttarspenna og losunarspenna gengisins hafa eðlislæga hysteresis sem er of breytileg og mjög háð hitastigi.

Þess í stað notum við forskriftir gengisins til að búa til öruggan rekstrarglugga fyrir mun nákvæmari ytri kveikjurás. Við myndum hanna samanburðarrás (með því að nota op-magnara eða sérstakan umsjónar-IC) með nákvæmum viðnámsdeili til að stilla 11,5V og 12,5V þröskulda. Þessi samanburðarbúnaður knýr síðan smára, sem aftur knýr gengispóluna.

Fyrir þessa hönnun er gengisval okkar stýrt með því að tryggja að það trufli ekki nákvæmni hringrás okkar. Við myndum velja gengi með spennu sem þarf að losa sem er til dæmis meiri en eða jafnt og 1,2V og verður að virkja spennu sem er minni en eða jafn 9,6V. Þessi breiði, tryggðu gluggi (frá 1,2V til 9,6V) gefur okkur nóg pláss. Nákvæmni hringrásin okkar getur síðan starfað á áreiðanlegan hátt við 11,5V og 12,5V, algjörlega ónæmur fyrir víðtækum vikmörkum gengisins og hitauppstreymi.

Þessi tilviksrannsókn sýnir hvernig eiginleikar gengisins eru mikilvægur hluti af hönnun kerfisins. En þeim er stjórnað og stjórnað af ytri upplýsingaöflun frekar en að treysta sé á nákvæmni sjálfir.

Hönnunarreglur

Fyrir öflugan gengisakstur fylgjum við grunnreglum sem teknar eru saman í þessum gátlista.

Regla 1: Mind the Gaps.Gakktu úr skugga um að lágmarks tryggð úttaksspenna ökumannsrásarinnar sé hærri en hámarks tilgreind-ádráttarspenna gengisins. Gerðu ráð fyrir hæsta mögulega rekstrarhitastigi.

Regla 2: Lágmarkið skiptir máli.Gakktu úr skugga um að „slökkt-ástand“ lekaspenna ökumanns þíns, ásamt hvaða kerfishljóði sem er, sé alltaf lægri en tilgreind lágmarkslosunarspenna gengisins. Þetta kemur í veg fyrir að gengið nái ekki að af-orku.

Regla 3: Hitastig er ekki vinur þinn.Lækkaðu alltaf spennuútreikninga þína fyrir verstu-tilfelli hitauppstreymi. Góð venja er að gera ráð fyrir að minnsta kosti 20-25% aukningu á inndráttarspennu þegar farið er úr 25 gráðu rannsóknarstofuumhverfi yfir í heitt 85 gráðu iðnaðarnotkun.

Regla 4: Keyrðu með heimild.Keyrðu aldrei gengispólu beint frá venjulegu I/O pinna fyrir örstýringu. Þessir pinnar hafa takmarkaða straumöflunargetu og mikla úttaksviðnám. Notaðu sérstakan rekil, eins og BJT eða MOSFET, sem getur veitt spólunni hreint, lítið-viðnám.

Regla 5: Bældu skynsamlega.Flyback díóða yfir spóluna er lágmarkskrafan til að vernda ökumanninn. Ef forritið þitt er viðkvæmt fyrir losunartíma skaltu fjárfesta aukahlutina fyrir Zener-díóða eða RC snubber lausn.

Ítarlegar hugleiðingar

Lokandi liðamót

Það er mikilvægt að greina á milli staðlaðra liða sem ekki eru-læsanlegir frá læsingarliða, sem starfa eftir annarri hugmynd.

Ólíkt -lausu gengi sem krefst stöðugs spóluafls til að halda stöðu sinni, er læsilegt gengi tvístöðugt. Það skiptir um ástand með stuttum spennupúlsi og er síðan áfram í því nýja ástandi með núll orkunotkun.

Þessi gengi hafa ekki hefðbundna inndráttar--spennu eða losunarspennu. Þess í stað tilgreina gagnablöð þeirra stillt spennupúls til að færa tengiliðina í spennustöðu og endurstilla spennupúls (oft á sérspólu) til að koma þeim aftur í venjulega stöðu.

Helsti ávinningurinn er gríðarlegur orkusparnaður. Þetta gerir læsingarliða tilvalin fyrir rafhlöðu-knúin eða orku-viðkvæm forrit þar sem ástandi verður að viðhalda í langan tíma.

AC vs DC Coils

Meginreglurnar sem fjallað er um í þessari handbók eiga fyrst og fremst við um DC-spóluskil. AC-spóluskil eru hönnuð á annan hátt.

Rekstur DC spólu er stjórnað af DC viðnámi þess og straumi sem af því leiðir. Rekstur AC spólu byggist hins vegar á viðnám hans við tilgreinda línutíðni (td 50Hz eða 60Hz).

AC spólur innihalda oft skyggingarhring eða skyggingarspólu. Þetta er stakur, stuttur koparsnúningur innbyggður í andlit kjarnans. Það skapar seinkað segulflæði sem heldur armaturenu sitjandi við núll-þverun AC sinusbylgjunnar. Þetta kemur í veg fyrir heyranlegt suð og snertispjall.

Forskriftir um inndrátt og losun spennu þeirra eru þar af leiðandi gefnar upp í voltum AC (VAC) og verður að meta þær í samhengi við stöðugleika AC aflgjafans.

Niðurstaða: Grunnurinn að áreiðanlegu eftirliti

Pull-inn og losunarspenna er meira en bara tölur á gagnablaði. Þeir skilgreina grundvallaraðgerðarglugga rafvélræns gengis. Hysteresis sem myndast af bilinu á milli þessara tveggja þröskulda er lykillinn að því að tryggja hreint, stöðugt og -laus skipti.

Árangursrík hönnun verður hins vegar að horfa lengra en þessi kyrrstæðu, stofuhitagildi.- Meginskilaboð þessarar handbókar eru að öflug hringrás verður að gera grein fyrir kraftmiklum, raunverulegum þáttum í-heiminum sem hafa bein áhrif á afköst gengis. Þetta felur sérstaklega í sér veruleg áhrif spóluhitastigs og breytinga á aflgjafa.

Með því að fara út fyrir íhlutagagnablaðið og huga að öllu kerfinu-frá aflgjafanum og drifrásinni til umhverfishitaumhverfisins-geta verkfræðingar stjórnað þessum mikilvægu breytum á réttan hátt. Þessi nálgun gerir okkur kleift að nýta grundvallareiginleika liða til að byggja stjórnrásir sem eru ekki bara virkar á rannsóknarstofubekk heldur eru sannarlega áreiðanlegar á þessu sviði.

Sjá einnig

Relay framleiðsluferli og prófunarflæði

Notkun liða í sólarorkuframleiðslukerfum

Hvernig á að greina á milli venjulega opinna og venjulega lokaðra tengiliða gengis

Hvernig á að velja réttu ökutækisliða og öryggiskassa