Ich plane, eine Wasserventilsteuerung mit einer MCU und einem Satz magnetgesteuerter Ventile zu erstellen. Die Solenoide laufen mit 24 VAC (40 mA Einschaltstrom, 20 mA Halten).
Die MCU befindet sich auf einer Platine, die ~ 100 mA zieht, und sie hat einen integrierten Regler, sodass ich sie entweder direkt mit 5 V (unter Umgehung des Reglers) oder 6-12 V über den integrierten Regler versorgen kann. Ich möchte auch einige andere 5-V-Peripheriegeräte betreiben (z. B. Sensoren, ein Display, einige LEDs und so weiter), also sagen wir, ich brauche 500 mA geregelte 5 VDC.
Ich könnte theoretisch den gleichgerichteten / gefilterten Ausgang des 24-VAC-Transformators nehmen und ihn auf ~ 12 V herunterregeln und den integrierten Regler verwenden, um ihn weiter auf 5 V zu regeln, aber ich würde (vergleichsweise) viel Strom als Abwärme abführen. Meine Regler müssten gekühlt und möglicherweise aktiv gekühlt werden (dies würde alles in einer Kiste in einer Garage landen, wo es regelmäßig ~ 110F erreichen würde ...). Ich habe auch überlegt, einen Schaltregler anstelle eines Linearreglers zu verwenden, aber ich habe NULL Erfahrung damit, und ich würde nicht wissen, wie ich einen Schaltplan zusammenstellen soll, um das zu tun, was ich will, oder ob es theoretisch überhaupt so realistisch ist als die Linearregler-Idee.
Ich habe mit der Idee gespielt, einen 24-VAC-Transformator mit Mittelabgriff zu verwenden und die 12 V vom Mittelabgriff auf 5 VDC gleichzurichten / zu regeln, um die MCU zu betreiben, und die 24 VAC über den vollen Ausgang zu verwenden, um die Solenoide anzusteuern.
Ist das ein angemessenes Design? Ist es in Ordnung, den Mittelhahn auf diese Weise zu verwenden?
Ihre Lösung begann als erträglich (5 V bei 100 mA), endete jedoch bei 500 mA als völlig inakzeptabel. Sie sagen, dass Ihre "Wandwarze" mit 300 mA bewertet ist. Wenn Sie mit einem Linearregler eine Spannung liefern, ist der eingehende Strom derselbe wie der ausgehende Strom - der Regler verringert die Spannungsdifferenz. Wenn Sie hier also 500 mA bei 5 V ziehen, müssen Sie 500 mA bei 12 V oder 24 V liefern. Der Trafo wird in jedem Fall überlastet.
Wenn die Nennwerte Ihren Angaben entsprechen, besteht eine potenziell akzeptable Lösung darin, einen Schaltregler (SR) zu verwenden, der mit 24 V Eingang betrieben wird. .
. Wenn der SR 80 % effizient ist (leicht erreichbar), steigt dieser auf 260 mA. Da dies gelegentlich erforderlich sein kann, ist der Gesamtstrom bei 24 V wahrscheinlich mit einer 300-mA-Versorgung akzeptabel - je nachdem, wie viele Magnete Sie beibehalten möchten.
Wenn Sie nur einen Magneten gleichzeitig einschalten, ist die Stromentnahme mit N aktiviert . Der Stoßstrom ist im Wesentlichen unerheblich.
Wenn Sie mehr als 3 oder 4 Solenoide wünschen, muss die Stromentnahme bei 5 V möglicherweise begrenzt werden.
z.B
Beachten Sie, dass bei Verwendung eines Schaltreglers die Verwendung einer höheren Eingangsspannung zu einer geringeren Eingangsstromentnahme führt. Daher ist es hier besser, die volle 24V-Versorgung zu nutzen.
Beachten Sie auch, dass, wenn der Transformator echte 24 VAC ist, der gleichgerichtete Gleichstrom ungefähr ausreicht "ein bisschen"
Weil:
.
Ein Vollbrückengleichrichter fällt um etwa 1,5 V ab.
34 VDC ist die Spitzenspannung und der verfügbare Gleichstrom ist etwas niedriger - abhängig von der Last. Es wird "ein bisschen" Welligkeit und Verdrahtungsverlust und Transformatorabfall geben und ...
Bei einem Wirkungsgrad von 80 % ergibt dies eine Stromverstärkung von 24 VAC bis 5 VDC
z.B
Sie erhalten also ungefähr 10 Magnetspulen plus fast 500 mA bei 5 V DC :-)
Eine Lösung von vielen:
Es gibt viele SR-ICs und Designs. Hier genügt ein einfacher Buck-Regler. Sie können kommerzielle Einheiten kaufen oder Ihre eigenen rollen. Es gibt viele moderne ICs, aber wenn die Kosten hoch sind, können Sie sich den alten MC34063 ansehen. Ungefähr der billigste verfügbare Schaltregler-IC, der im Wesentlichen jede Topologie handhaben kann. Es würde diese Aufgabe ohne externe Halbleiter und mit einem Minimum an anderen Komponenten bewältigen.
MC34063. 0,62 $ von Digikey in 1er-Schritten. Ich zahle in China etwa 10 Cent pro 10.000 Stück (etwa die Hälfte des Preises von Digikey).
Abbildung 8 im Datenblatt, auf das unten verwiesen wird, ist zufällig eine "perfekte Übereinstimmung" mit Ihrer Anforderung. Hier 25 VDC rein, 5V bei 500 mA raus. 83 % effizient. 3 x R, 3 x C, Diode, Induktivität. Es würde ohne Änderung bei 30 VDC funktionieren.
Datenblatt - http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/mc33063a.pdf
Preise - http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=296-17766-5-ND
Abbildung 8 im LM34063-Datenblatt zeigt ALLE Komponentenwerte mit Ausnahme des Induktordesigns (nur die Induktivität ist angegeben). Wir können den Induktor für Sie von Digikey (siehe unten) oder wo auch immer spezifizieren und/oder Ihnen beim Design helfen. Im Grunde handelt es sich um einen 200-uH-Induktor, der für allgemeine Leistungsschaltzwecke mit einem Sättigungsstrom von beispielsweise 750 mA oder mehr ausgelegt ist. Dinge wie Resonanzfrequenz, Widerstand usw. sind wichtig, ABER sind wahrscheinlich in jedem Teil in Ordnung, der die grundlegenden Spezifikationen erfüllt. ODER Sie können Ihren eigenen für sehr wenig Geld auf z. B. einen Micrometals-Kern wickeln. Design-Software auf ihrer Website.
Ab Digikey 0,62 $/1. Auf Lager. Bourns (dh gut).
Preis: http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=SDR1005-221KLCT-ND
Datenblatt: http://www.bourns.com/data/global/pdfs/SDR1005.pdf
Etwas bessere Spezifikation
0,75 $/1.
Oberflächenmontage.
Bourns.
Selbst wenn Sie die Mittelanzapfungslösung verwenden, benötigen Sie einen Schaltregler. Ein Linearregler würde immer noch 5 W verbrauchen, und es lohnt sich nicht. Ich komme gleich auf den Umschalter zurück.
Wenn Sie den Mittelanzapfungs-Transformator verwenden würden, müssen Sie zwei Dinge beachten:
Das Arbeitsprinzip von Umschaltern ist etwas komplizierter als das eines Linearreglers, aber nicht extrem schwierig. Dank ihres Vorteils hoher Wirkungsgrade werden sie heutzutage überall eingesetzt, und es gibt eine Fülle von Reglern . Olin erwähnte Linear Technology , sie sind einer der führenden Anbieter auf diesem Gebiet. Sie sind nicht die billigsten, aber wenn Sie nur 1 brauchen, ist das kein so großes Problem wie zum Beispiel für 100.000/Jahr. Ihre Website bietet eine parametrische Suche, die mit meinen Parametern ungefähr 16 Teile zurückgegeben hat, also gibt es eine große Auswahl. Ich habe die feste Ausgangsspannung LT1076-5 gewählt (ohne Berücksichtigung der Kosten):
Wie Sie sehen können, ist dies kaum komplizierter als ein linearer Regler. Wo liegt also das Problem?
Entscheidende Bauteile sind die Spule, die Diode und C1. Sie sind auch die Teile, die im Layout beachtet werden müssen: Die Schleife L1-C1-D1 muss so kurz wie möglich gehalten werden, ebenso die Verbindung zwischen IC und Spule. Verwenden Sie breite Leiterbahnen, da diese hohe Ströme führen.
Auf den zweiten Blick ist dies nicht das ideale Datenblatt. Tatsächlich ist es ziemlich kurz für ein LT-Datenblatt. Es hat kein einziges Diagramm, und viele andere Datenblätter geben Ihnen viele Informationen zur Komponentenauswahl. Überprüfen Sie andere Teile , wenn Sie mehr erfahren möchten. ( Update: Das Datenblatt für den LT1076-5 scheint eher eine Ergänzung zu dem des LT1076 zu sein , der umfangreicher ist )
Die Datenblätter für den LT1766 und LT3430 sind eher LT-ähnlich, mit fast 20 Seiten Anwendungsinformationen, einschließlich Berechnungen und Platinenlayout. Lies sie und lerne! :-)
OK, hier ging es um LT. Ja, ich bin ein Fan (auch sehr gute Unterstützung, zumindest für Profis), aber es gibt natürlich noch andere. National hat seine Reihe von einfachen Umschaltern und einen Webench-Designer, der Ihnen Schaltpläne komplett mit BOM liefert. Deutlich günstiger als LT.
Es hört sich so an, als hätten Sie bereits das, was Sie in der 24-VAC-300-mA-Wandwarze benötigen.
Der 500-mA-Bedarf Ihres 5-V-Systems ist hoch genug, dass dies wirklich nach einem Umschalter verlangt. Sie können die Solenoide weiterhin wie vorgesehen mit 24 VAC betreiben, aber auch dies korrigieren und dann auf 5 V herunterregeln, um den Prozessor zu betreiben. Die Spitzen des 24-VAC-Sinus betragen 34 V, daher sollten Sie das System so auslegen, dass es mit bis zu 40 V funktioniert.
Es sollte viele handelsübliche Chips geben, die bis zu 40 V aufnehmen und 500 mA bei 5 V ausgeben können. Diese Dinge sind in der Regel überraschend teuer (mehrere $ pro Stück), aber wahrscheinlich gering im Vergleich zu den Kosten eines einzelnen Ventils. Auch der Umgang mit der Hitze ist sonst nicht umsonst. Es ist möglich, Ihren eigenen Abwärtswandler zu rollen und ein paar Dollar zu sparen, aber es wird mehr Zeit in Anspruch nehmen und wahrscheinlich keine gute Idee sein, wenn Sie hier grundlegende Fragen stellen müssen.
Der Transformator mit Mittelanzapfung ist keine gute Idee. 12 V AC sind 17 V Spitze, mit 15,5 nach der Vollwellenbrücke. Selbst wenn es nach Abfall und Impedanzabfällen nur 13 V im Durchschnitt sind, sind immer noch 4 Watt Wärme zu bewältigen. Es stehen den Solenoiden auch 4 W weniger zur Verfügung.
Auf jeden Fall einen Schaltregler verwenden. Ich verwende 34063, einen gewöhnlichen, billigen Schaltregler. Apropos Wasserventilsteuerung, ich habe ein Open-Source-Design auf meiner Website:
Meine unmittelbaren Gedanken:
Das sollte Ihnen genug Strom für die Solenoide und die MCU liefern.
Wenn Sie mehr Strom wollen, verwenden Sie einfach einen kräftigeren Transformator, der mehr als 300 mA liefert. Der LM317T kommt mit bis zu 1,5A zurecht, wenn man ihn damit versorgen kann.
Natürlich gibt es „effizientere“ Schaltkreise, aber dieser ist schnell und einfach zusammenzubauen.
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Olin Lathrop
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