PWM eine AC-Pumpe mit MOSFET

Die Schaltung ist möglicherweise in Ordnung, ABER es gibt keine Gewissheit, dass sie funktionieren wird.

Wenn die PWM-Frequenz >> Netzfrequenz ist, reduzieren Sie effektiv die Antriebsamplitude.
Das Hinzufügen von Vorwiderständen in der Wechselstromleitung gibt Ihnen einen Hinweis darauf, wie effektiv dies sein wird.

Eine Alternative wäre, einige Halbzyklen auszulassen.
Dies wäre akustisch störend und die Pumpe KANN elektromechanische Resonanzen aufweisen, die einige Zyklen erfordern, um den Druck zu erreichen.

Wenn Sie es "subzyklieren" und ein Reservoir geeigneter Größe füttern, so dass Sie einen geglätteten durchschnittlichen Durchfluss erreichen, würde dies eine Druckreduzierung erreichen.

Eine Alternative, die funktionieren würde, besteht darin, die Pumpe kontinuierlich in ein Reservoir zu betreiben und dann ein Entlüftungsventil zu modulieren, das den Druck in die Umgebung ablässt. Durch Ändern der Entlüftungsrate würden Sie den verfügbaren Druck ändern. Sie können kleine Magnetventile kaufen, die für eine Reihe von Zwecken bestimmt sind, und es sollte möglich sein, etwas selbst herzustellen. Wenn "alles andere fehlschlägt", könnten die in den meisten Waschmaschinen verwendeten Füllmagnete für diesen Zweck umfunktioniert werden. Fügen Sie eine entsprechend kleine Entlüftungsöffnung auf der Ausgangsseite hinzu oder speisen Sie sie mit einem halbgeklemmten flexiblen Schlauch oder ... . Diese Ventile werden normalerweise ein/aus betrieben, können aber mit Gleichstromspeisung teilweise geöffnet werden. Einige haben Wechselstrom-Netzspulen, andere werden mit Niederspannungs-Gleichstrom betrieben. Vergessen Sie nicht eine Sperrdiode über der Magnetspule.

HINZUGEFÜGT:

F: > Wäre also ein SSR mit zufälligem Einschaltmodus anstelle des MOSFET in Ordnung?

A: Wahrscheinlich nicht.
Wie Phil sagte und wie ich angedeutet habe, geht es bei der Arbeit mehr um die Pumpe als um die Fahrweise. Lesen Sie seine Kommentare zum Pumpenbetrieb und meine, die einen Vorwiderstand erneut versuchen.
ABER ein SSR ist wahrscheinlich weniger effektiv als Ihr MOSFET-CCT, da sie fast immer TRIAC-basiert sind und nach dem Einschalten für den Rest eines Halbzyklus eingeschaltet bleiben. Wenn Sie es zufällig mit der Auslöserate >> Fmains auslösen, erhalten Sie ~ = 100% eingeschaltet, und wenn Sie es zufällig mit etwa 2Fmains (Halbzyklusrate) auslösen, erhalten Sie etwa 50% in der mittleren Periode, aber mit einer Streuung von Perioden - was Ihre Pumpe mag oder nicht mag. Feuern Sie zufällig mit <halber Zyklusrate und Sie erhalten 0 bis 1 1/2 Zyklus bei jedem Feuern.

Ein einfacher Test für den Anfang besteht darin, mehrere Leistungswiderstände mit unterschiedlichen Werten (oder eine geeignete Länge von Nichrome oder ähnlichem Draht) zu besorgen (achten Sie darauf, sich nicht durch Stromschlag zu töten) und versuchen Sie, diese in Reihe mit der Pumpe hinzuzufügen und zu sehen, welche Wirkung sie hat. Dies ist kein direkter Ersatz für Ihren PWM-FET, sollte aber eine Vorstellung davon geben, wie die Pumpe reagiert.

Ich glaube nicht, dass es funktionieren wird, aber der Grund ist nicht elektrisch, sondern mechanisch.

Die Pumpe in einer Nespresso-Maschine ist eine Art Verdrängerpumpe. Diese Arten von Pumpen sind besser geeignet als Zentrifugalpumpen, um den Flüssigkeitsstrom mit hohem Druck und geringem Volumen zu erzeugen, der für die Zubereitung von Espresso benötigt wird.

Nach dem lauten 60 Hz (oder 50 Hz, in einigen Teilen der Welt) Stöhnen und den starken Vibrationen zu urteilen, die meine Nespresso-Maschine erzeugt, wette ich, dass es sich um eine Vibrationskolbenpumpe handelt . Es gibt einen Kolben, der fest in einen Zylinder passt, und es gibt einen Einlass und einen Auslass, die durch Rückschlagventile mit diesem Zylinder verbunden sind. Wenn die Eingangsdiode in Sperrrichtung vorgespannt ist, drückt eine Feder den Kolben zurück und saugt Wasser durch den Einlass an. Wenn der AC-Zyklus die Polarität umkehrt, wird die Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt und ein Solenoid wird erregt, der den Kolben drückt, um Wasser mit hohem Druck aus dem Auslass zu treiben. Dann kehrt der AC-Zyklus die Polarität erneut um und der Zyklus wiederholt sich.

Bei jedem Zyklus liefert diese Pumpe also ein gewisses Flüssigkeitsvolumen, wobei dieses Volumen durch die Verschiebung des Kolbens bestimmt wird. Die Frequenz der Zyklen wird durch Ihre AC-Frequenz bestimmt.

Folglich ist die Wassermenge, die diese Pumpe pro Zeiteinheit fördert, ungefähr konstant. Das Wasser wird mit dem gewünschten Druck gefördert, je nachdem, gegen welchen Flüssigkeitswiderstand die Pumpe arbeiten muss. Wenn dieser Widerstand nicht zu hoch ist, wird der Motor blockieren, brechen oder ein Sicherheitssiegel aufbrechen.

Normalerweise machen wir hydraulische Analogien zu elektrischen Systemen, aber hier mache ich das Gegenteil. Diese Pumpe ist eine Stromquelle: Der Durchfluss ist konstant und der Druck wird durch den Widerstand bestimmt, gegen den sie arbeiten muss, um diesen Durchfluss zu erreichen.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

PWMing des Motors macht ihn nur unfähig, gegen höhere Widerstände zu arbeiten, die eine höhere Kraft erfordern, um den Kolben zu bewegen. Das klingt nicht nach dem, was Sie wollen.

Wenn Sie den Druck am Ausgang der Pumpe variieren möchten, möchten Sie wahrscheinlich den Widerstand des Ausgangs steuern (oder eine andere Pumpe finden). Um den Widerstand zu verringern, könnten Sie einen Bypass hinzufügen, der einen Teil des Flüssigkeitsausgangs zum Eingang umleitet. Dadurch wird wiederum der Ausgangsdruck reduziert.

Alternativ können Sie den Pumpenfluss reduzieren, indem Sie Zyklen überspringen. Normalerweise fördert die Pumpe ihr Flüssigkeitsvolumen bei jedem AC-Zyklus. Sie können dies verringern, indem Sie den Kolben bei jedem zweiten Zyklus mit Energie versorgen. Das Problem, das Sie hier haben werden, ist, dass der Ausgangsdruck in dem langen Intervall zwischen den Hüben schwankt. Dies ist jedoch bereits bei der Nespresso-Pumpe ein Problem, und die Lösung erfordert wahrscheinlich eine ganz andere Art von Pumpe .

Sie können den Strom nicht sofort abschalten, weil die Induktivität Ihres Motors ausgeschaltet ist. Die Schaltung als Unentschieden wird enorme Spitzen verursachen, vielleicht bis zu max. Sperrspannung Ihrer Dioden, katastrophaler Ausfall bevorstehend.

Ein Widerstand (einige Ohm) zwischen den AC-Anschlüssen Ihres Gleichrichters würde einen Weg für die Fortsetzung des Stroms bereitstellen. Dadurch wird die Untergrenze Ihrer PWM begrenzt, aber ich vermute, dass Sie nicht an 0% -100%, sondern an 50% -100% PWM-Operationen interessiert sind. Eine kleine Induktivität zwischen dem + Anschluss des Gleichrichters und dem FET begrenzt die Stromspitze, wenn Sie den FET einschalten, aber vergessen Sie nicht, eine Freilaufdiode hinzuzufügen.