Entwerfen eines Schaltsystems für Solenoide auf dem Raspberry Pi

Als Teil eines Projekts, an dem ich arbeite, lasse ich einen Raspberry Pi GPIO-Pin drei Solenoide aktivieren, aber der Pin selbst liefert nicht annähernd genug Strom (jeder Solenoid benötigt mindestens 1 A, optimalerweise fast 1,5 A). Ich versuche, eine Art Schaltsystem mit einer sekundären Stromquelle einzurichten. Meine erste Idee war ein CMOS-Umschalter, aber am Ende habe ich Ersatzteile verwendet, die ich herumliegen hatte, und es hat nicht perfekt funktioniert.

Ist ein CMOS-Setup gut für das, was ich versuche? Wenn ja, welche spezifischen MOSFETs sollte ich untersuchen? Wenn nicht, was wäre ein effizienterer Weg, um dieses Problem anzugehen?

Wie hoch ist die Schienenspannung für das Solenoid?
3.3 v I/O-Spannung und eine Stromverstärkung von mind 1.5 A 16 mA ≈ 94 × . Ich denke, Passerby hat die genauen Grenzen jeder vernünftigen Herangehensweise aufgezeigt. Sie benötigen einen Kleinsignal-NPN-BJT (TO-92- oder TO-18-Gehäuse) und entweder einen Hochstrom-PNP oder einen PMOS (entweder im TO-220- oder ähnlichen Gehäuse) für den High-Side-Schalter. Eine Komplikation könnte sein, wenn Sie sagen würden, dass Ihr Solenoid genau benötigt 10 − 12 v für den Betrieb und auf die Sie nur Zugriff haben 24 v als Stromquelle und dass Sie nur ein einfaches geradliniges Design wünschen.
Die Leute gehen von einem High-Side-Antrieb aus. Irgendein Grund - ich MÖGLICHERWEISE etwas verpasst haben. Wenn Schalter auf der "niedrigen" oder negativen Seite in Ordnung sind, besteht die einfache Möglichkeit darin, einen N-Kanal-MOSFET anzusteuern, der bei Nennstrom mit Vgs = 3 V vollständig eingeschaltet ist. Platzieren Sie zum Schutz vor Spannungsspitzen eine Diode mit umgekehrter Polarität über dem Solenoid. (1N400x normalerweise OK)
@jonk Die Schienenspannung für das Solenoid beträgt 9 V, und wir versuchen, eine Art Relais / Schalter zu verwenden, um es ein- und auszuschalten, da es viel Strom verbraucht.
@Jashaszun Etwas spät zu den Details. Aber es sieht so aus, als hätten Sie eine Antwort.

Antworten (1)

Normalerweise möchten Sie eine NPN-Treiberschaltung mit einem 2n3904 oder ähnlichem verwenden. Der NPN treibt Ihren p-Kanal-Mosfet oder Ihre PNP-Treiberschaltung an. Die Logik wird invertiert, aber es funktioniert mit dem maximalen 16-mA-Ausgang des RPi.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Das gezeigte Schema hat eine 6-mA-Last am RPi-Ausgang. Ändern Sie die Größe der Widerstände nach Bedarf. Der linke Q2 könnte ein BJT PNP oder ein P-Kanal-Mosfet sein. Rechts Q5 ist NPN und N-Kanal Mosfet. Größe für Ihre Magnetleistung.

Wenn es nicht zu viel Mühe macht, könnten Sie einen Beispielschaltplan bereitstellen? Ich bin sehr neu in Transistorschaltungen, also entschuldige ich mich dafür, dass ich etwas langsam in der Aufnahme bin. Vielen Dank für Ihre Antwort!
@Dinesh allgemeiner Schaltplan gezeigt. Ändern Sie die Größe der Widerstände nach Bedarf. Wenn der Ausgang hoch ist, ist Q1 eingeschaltet und Q2 eingeschaltet. Wenn Sie stattdessen einen NPN- oder N-Kanal ansteuern müssen, verschieben Sie das Solenoid und Q2.
@Passerby haben Sie Vorschläge für bestimmte Relais, die hier funktionieren? Ich wüsste nicht, wie ich überprüfen könnte, ob einer, den ich gefunden habe, in dieser Schaltung funktionieren würde.
@Passerby, gibt es auch Einschränkungen hinsichtlich der von uns verwendeten PNP- oder NPN-Transistoren (für Q2)?
@jashaszun das ist ein allgemeiner Schaltplan. Sie würden alle Komponenten basierend auf Ihren Anforderungen dimensionieren. Der erforderliche Relais- oder Solenoidstrom wäre die Konstruktionsspezifikation für den CE-Strom von Q2, die darüber informiert, welcher R2-Widerstand für die Basis benötigt wird und welcher q1-Transistor für diesen Strom benötigt wird, der auch die Eingangsstromgrenze erfüllt. Da q1 oder q3 Allzweck-200-mA-Transistoren sind, funktioniert es für die meisten Q2 oder Q4.
Oh, und das Relais stellt den Magneten dar, da beide elektrisch gleich sind. Du brauchst kein Relais. Vergessen Sie nicht eine Freilaufdiode über dem Solenoid.
@Passerby im Beispiel rechts, machen die spezifischen Widerstandswerte einen großen Unterschied? Wie ich es verstehe, schließt Q3, wenn Output1 hoch ist, und zieht das Gate von Q4 auf Masse (es gibt also einen Pfad von V + nach Masse durch R5). Wenn Output1 niedrig ist, wird das Gate von Q4 auf V+ gezogen und die Magnetspule zieht so viel Strom wie nötig. Solange also Q4 einen deutlich niedrigeren VGS-Schwellenwert als V+ und eine CE-Stromtoleranz größer als die Stromaufnahme des Solenoids hat, sollten die spezifischen Werte von R4 und R5 nicht zu relevant sein, oder?
Macht nichts, ich sehe, dass der 2N3904 eine maximale Stromtoleranz hat. Danke für all deine Hilfe!
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