В процессе изготовления очередного устройства, столкнулся с проблемой управления соленоидом. В этом устройстве(режущий плоттер) соленоид отвечает за опускание каретки с ножом на расстояние до 8 мм.
При этом возникла сложность с питанием соленоида, так как ток срабатывания значительно выше тока удержания, и длительное питание стабильным током приводило к сильному нагреву катушки.
Если для удержания в рабочем положении оказалось достаточно 3В, то для стабильного срабатывания необходимо подавать не меньше 11В, реальный ток при этом составлял полтора ампера! Понятно, что при таком токе длительная работа неминуемо приведет к выгоранию катушки.
Для того, чтобы катушка не перегрелась и не сгорела необходимо питать соленоид динамическим током. В момент срабатывания подавать напряжение 12В на время около 100 миллисекунд, после чего снижать напряжение до уровня 3В.
Задача оказалось очень простой при использовании в качестве источника тока импульсного стабилизатора типа MP1584. В принципе, можно использовать любой подобный регулируемый стабилизатор, имеющий вход включения (ENABLE).
Схема очень простая. На триггере Шмитта сформирован таймер задержки, который управляет N-канальным полевым транзистором, который в свою очередь через резистор 1 кОм шунтирует вход FB стабилизатора MP1584. На обычных китайских платах стабилизатора, резисторы R2 и R1, как правило образованы одним подстроечным резистором, путем регулировки которого изменяется выходное напряжение стабилизатора.
При подаче логической единицы на вход ON, напряжение приходит также на вход EN, в результате чего стабилизатор включается, а так как в этот момент на выходе триггера Шмитта высокий уровень и полевой транзистор Q1 открыт и резистор R2 стабилизатора зашунтирован резистором R1 платы формирования задержки. На выходе стабилизатора напряжение, в моем случае примерно в 4 раза выше установленного. Естественно, не выше чем напряжение Vin - ~1,5В (установлено эмпирическим путем).
После подачи логической единицы, конденсатор С1 платы формирования задержки начинает заряжаться через резистор R3. Как только напряжение на входе триггера станет выше уровня переключения, триггер переключит выход с высокого уровня на низкий и транзистор закроется, что приведет к снижению напряжения до уровня, установленного делителем R1-R2 стабилизатора (либо установленного подстроечным резистором). И так продолжается до снятия высокого уровня с входа On платы формирования задержки.
Доработка платы стабилизатора минимальна, выпаиваем резистор R5 между входами VIN и EN стабилизатора для исключения фантомного питания логической части, припаиваем два проводника к контактам 2 (в этом модуле сигнал En не выведен) и 4. Плату формирования задержки припаиваем сверху «бутербродом» на штыревые разъемы.
Примечание по управлению: подключать вход On желательно к выходу, работающему в режиме Push-Pull. При подключении к выходу Open-Drain, необходимо либо выпаять резистор R6 стабилизатора, либо рассчитать резистор в цепи подтяжки вывода так, чтобы при высоком уровне, на вход En стабилизатора приходило не меньше 1.5 В. Также, можно снизить сопротивление резистора R2 платы формирования задержки. В данной схеме, номиналы рассчитаны с учетом логических уровней 5В.