Stromversorgung für zwei Magnetspulen 50 V/12,5 A

Ich bin in der Planungsphase, einen benutzerdefinierten Flippertisch zu bauen, und einer der Knackpunkte ist die Stromversorgung der Flipperspulen. Es sind 50-V-Gleichstromspulen mit einem Widerstand von nur 4 Ohm während des Hubs. Das sind 12,5 Ampere, und es gibt zwei davon, also möglicherweise bis zu 25 Ampere.

Sie haben jedoch nur für die Länge des Hubs eine hohe Leistung, wenn ein "End of Stroke" -Schalter die volle Spule verwendet, was zu einem Widerstand von 133 Ohm führt, der ihn auf viel kleinere 0,376 Ampere senkt, was alles ist, was er braucht, um die Flossen hochzuhalten .

"Echte" Flipperautomaten verwenden einen massiven Transformator mit Vollbrückengleichrichter. Sie sind ungeregelt (glaube ich), was in Ordnung ist, und haben mehrere Abgriffe für andere Spannungen, mit deren Erzeugung ich mich nicht befasse (viel einfachere Möglichkeiten). Aber ich habe nicht viel Glück, etwas Ähnliches für die 48-50 Volt zu finden, das nicht mehrere hundert Dollar kostet.

Ich versuche, etwas zu entwerfen, obwohl ich mir nicht sicher bin, was ich anstreben soll. Die 12,5 Ampere (jeweils) sind für eine so kurze Dauer, dass es wie ein Overkill erscheint, etwas zu entwerfen, das so viel Leistung kontinuierlich verarbeiten kann. Ich weiß jedoch nicht, wie ein modernes Schaltnetzteil mit einem solchen Impuls umgehen würde. Ich habe das Gefühl, es würde denken, dass es einen Kurzschluss gibt, und sich abschalten, um sich selbst zu schützen.

Ich habe von Leuten gehört, die ATX-Netzteile von PCs verwenden, indem sie einfach 4 davon verketten, um die +12-V-Schienen auf 48 V zu bringen (was nahe genug ist). Diese sind ziemlich günstig zu haben (~ 15 $ / Stück) und haben viel Leistung (25+ Ampere).

Wie würden diese mit einer solchen Impulsbelastung umgehen? Können sie ohne andere Probleme seriell verbunden werden? Gibt es eine einfachere Lösung?

Antworten (4)

Das Problem mit SMPS ist, dass die Impulsstromstärke normalerweise nicht viel höher ist als die durchschnittliche Stromstärke, sodass Sie am Ende für eine sehr leistungsstarke Versorgung bezahlen, die Sie nur verwenden, wenn Sie die Tasten an Ihrem Flipper drücken.

Im Gegensatz zu einem SMPS kann ein Transformator problemlos überlastet werden, solange die Einschaltdauer niedrig bleibt. Es ist schwer, daher dauert es eine Weile, bis es überhitzt.

Die billigste Quelle für diese Art von Transformator ist ein alter Audioverstärker, der aus einem Müllcontainer gezogen wurde. Wenn es sich um einen 50-W-Verstärker handelt, sollte die Verdrahtung beider Sekundärteile in Reihe nahe genug an 50-60 V liegen. Sie erhalten auch ein paar gealterte Kondensatoren kostenlos. Bevor Sie es nach Teilen zerlegen, schauen Sie online nach, ob es sich nicht um ein Sammlermodell handelt ...

Eine andere Option wären ein paar gebrauchte 12-V-Blei-Säure-Batterien mit einer 48-V-Versorgung mit geringer Leistung als Erhaltungsladegerät. In diesem Fall werden die Batterien ein bisschen wie Kondensatoren verwendet. Sie müssen nicht in Topform sein, also könntest du sie auch kostenlos bekommen.

ATX-Zubehör ist dafür nicht gut.

Zunächst einmal können ATX-Netzteile nicht in Reihe geschaltet werden, es sei denn, ihre interne Schaltung wird so modifiziert, dass die Ausgangsmasse erdfrei ist, oder sie werden auf der Netzseite ungeerdet gelassen, was wiederum etwas ist, was nicht getan werden sollte.

Eine andere Sache ist, dass sie kaum funktionieren, wenn nur eine der Ausgangsspannungen geladen wird, und sie arbeiten extrem schlecht mit gepulsten Lasten, insbesondere wenn die Last plötzlich einfach getrennt wird. Sie erfordern also eine Menge zusätzlicher Arbeit, um sie in die Lage zu versetzen, willkürliche gepulste Lasten aus einer einzigen Ausgangsspannung zu handhaben.

Fast jede andere Lösung wäre einfacher, wie z. B. einen Kondensator zu haben, der den großen Stoßstrom bereitstellt, und den aus der Versorgung entnommenen Strom mit einer Induktivität zu glätten.

Erstens benötigen Sie möglicherweise nicht die vollen 12,5 Ampere, da ein Solenoid eine Induktivität hat und Ihre Berechnung nach einiger Zeit für den maximalen Strom gilt. Der Magnet reagiert schnell und kurz, sodass der tatsächliche Strom niedriger ist.

Der Strom wird weiter gesenkt, wenn sich das Solenoid bewegt, wodurch eine Gegen-EMK erzeugt wird. Nach der Bewegung erhöht der Endschalter den Widerstand, um den Dauerstrom niedrig zu halten, wie Sie erwähnt haben.

Dann benötigen Sie möglicherweise keine 50 V. Was der Magnet benötigt, um sich zu bewegen, ist Strom, keine Spannung. Warum also nicht einen schönen Induktor mit, sagen wir, 5 A aufladen und das durch die Magnetspule zwingen? Wie die Antwort von Drew, aber dann doch anders. Effektive Umwandlung einer niedrigen Spannung von 5 V in eine höhere Spannung über dem Solenoid.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ein ATX-Netzteil liefert bei 5 Volt viele Ampere. Stellen Sie sicher, dass der Gleichstromwiderstand von L1 den Strom auf etwa 5 A begrenzt. Wenn Sie den Schalter öffnen, fließt der Strom durch L1 weiter durch die Diode und den Magneten.

Die Induktivität des Solenoids könnte dazu führen, dass die Spannung auf beispielsweise 50 V ansteigt, aber wen interessiert das schon. Die Ampere bringen den Magneten dazu, sich zu bewegen, was Sie wollen.

Möglicherweise möchten Sie den Schalter mit einem FET-Transistor implementieren, der möglicherweise billiger ist als ein mechanischer Schalter. Und um Ihren Flipper zu steuern, verwenden Sie wahrscheinlich mehr Zeug, wie ein Arduino, das sich gut mit einem FET verbinden lässt. Aber das sind Implementierungsdetails. Der Hauptpunkt ist, versuchen Sie einfach einen Induktor L1 und eine bescheidene Stromversorgung, anstatt 50 VDC und 12,5 A zu übertreiben.

Viel Glück!

Das wird nicht funktionieren. Ein vernünftiger Induktor speichert nicht genug Energie, um das Solenoid für 10 Millisekunden zu betreiben. Außerdem wäre diese Schaltung nicht kompatibel mit den bestehenden Solenoidsteuerungen.
Verwenden Sie dann eine größere Induktivität. Die Größe ist vergleichbar mit dem Solenoid. Schön ist, dass Sie ein (1) billiges ATX-Netzteil verwenden können. Das Problem ist jedoch, dass es nach dem Drücken der Flossen die Flossen nicht hochhalten kann. Aber das ist eine lustige Schaltung

Ein Transformator ist wahrscheinlich die einfachste Option. Es muss nicht genau „110 in 50 out“ sein. Transformatoren sind ratiometrisch, Sie brauchen also nur etwa 2:1. Ich würde einen 110- bis 230-V-Transformator besorgen und ihn umgekehrt betreiben. 110 * (110/230) = 52,6 V. Ich habe bei ebay einige billige Hochleistungstransformatoren gesehen, die in die Rechnung passen.

Sie können fast definitiv nicht 4 ATX-Netzteile in Reihe schalten, da sie wahrscheinlich geerdet sind.

Möglicherweise können Sie ein kleineres Netzteil plus eine Cap-Bank verwenden. Sie haben Recht, die Versorgung wird wahrscheinlich fast sofort ausgelöst, wenn Sie sie überziehen, selbst mit einem Haufen Kappen. Der Grund dafür ist, dass die Spannung abfallen muss, damit die Kappen Strom liefern können. Wenn die Versorgung gut ist, wird sie diesen Rückgang bekämpfen und im Grunde die gesamte Ladung selbst übernehmen.

Die Möglichkeit, dem entgegenzuwirken, besteht darin, einen kräftigen Strombegrenzungswiderstand zwischen der Stromversorgung und den Kappen zu platzieren.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Die Berechnung des genauen Widerstands ist tatsächlich etwas schwierig. Aber Sie können einfach eine Handvoll 1-Ohm-Leistungswiderstände kaufen und es durch Versuch und Irrtum herausfinden. Sie könnten auch mit einer Schaltungssimulation herumspielen, aber Sie müssen die Induktivität der Spulen kennen. Ich denke, wenn Sie auf diesen Schaltplan klicken, werden Schaltkreislabore angezeigt, die eine Simulationsfunktion haben.

Simulation der Schaltung hier

Wenn Sie eine 48-V-Gleichstromversorgung haben, benötigen Sie den Kondensator und den Widerstand überhaupt nicht. Schließen Sie einfach den Knopf für einen kurzen Moment und der Magnet wird aktiviert. Die Induktivität begrenzt den Einschaltstrom. Tatsächlich gibt es keinen Einschaltstrom. Der Strom steigt abhängig vom Gleichstromwiderstand des Solenoids von Null auf einen Maximalwert an, aber lange bevor er sich dem Maximum nähert, bewegt sich das Solenoid nicht mehr und Sie können den Schalter öffnen. Was Sie brauchen, ist eine Kommutierungsdiode über dem Solenoid, um einen Spannungsstoß beim Öffnen des Schalters zu vermeiden, der Lichtbögen über dem Schalter verursachen und die Kontakte zerstören könnte.
Hast du es mal mit einer Simulation versucht? Ich würde vermuten, dass dies nicht möglich ist, da ein Schalter in Reihe mit einer Induktivität zu einer nicht lösbaren Gleichung führt, einer "Singularität". Aber schöne Zeichnung
Ich kann Ihnen versichern, dass eine kräftige Magnetspule ein Netzteil auslösen kann, ich habe es schon einmal gemacht. Mir fehlte die Flyback-Diode, die ich hinzugefügt habe.
Nach Ihrer Logik spielt der Einschaltstrom des Motors keine Rolle, da Motoren auch eine erhebliche Induktivität aufweisen. Tatsache ist, dass dies den Strom für einige Mikrosekunden reduzieren kann, aber das Solenoid wird viel länger laufen.
Der Einschaltstrom des Motors liegt nicht an der Induktivität - es liegt daran, dass der Rotor Trägheit hat und einige Zeit braucht, um sich schnell genug zu drehen, um genügend Gegen-EMK zu erzeugen, um den Eingangsstrom zu senken.
@ jp314 Ja, ich weiß. Das ist der Punkt, den ich versuche zu machen. Der Einschaltstrom erfolgt über eine (elektrisch) lange Zeit. Die Induktivität der Last ist für Gleichstromberechnungen relativ unbedeutend.
Niemand hat nach einer Gleichstromberechnung gefragt. Wenn Sie den Schalter schließen, erhalten Sie nicht "DC", sondern einen Transienten. Was ist eine "elektrisch" lange Zeit? Woher kommt der Wert von 50 mH? Der gute Punkt Ihrer Lösung ist die Verwendung eines PS von 48 V. R1 und C1 fügen nur Kosten und Verluste hinzu.
@Roland Es ist die Induktivität des Solenoids. Ich habe seines nicht, aber ich habe ein Ventil gemessen, das ich herumliegen habe, und es war 90 mH, also würde er mit diesem Wert nach 36 ms 90 % des Gleichstroms erreichen. Also ja, die DC-Werte sind relevant. Spielen Sie damit in einem Simulator herum, wenn Sie mir nicht glauben.
Fügen Sie einen 8-Ohm-Ladewiderstand hinzu, und Sie können das Solenoid mit fast 100 % Leistung für 150 ms ansteuern und nur 2 A Spitze aus dem Netzteil ziehen (ohne das Einschalten zu zählen).
Der Fehler, den die meisten Nicht-Techniker machen, besteht darin, das Solenoid als Induktor zu betrachten. Dieser Elektromagnet setzt etwas in Bewegung, ist also als ohmsche Last mit parasitärer Serieninduktion zu sehen. Im Ruhezustand ist die ohmsche Last klein, nur der Widerstand der Kupferwicklungen. Bei Bewegung ist die ohmsche Last aufgrund der Gegen-EMK viel höher. Ein guter, effizienter Solenoid sollte im Vergleich zur ohmschen Last während der Bewegung einen niedrigen Wicklungswiderstand und eine niedrige Serieninduktion haben. (Auch wenn die Bewegung stoppt, fügt der Endschalter mehr R hinzu). Gleiches Prinzip wie bei Motoren und Transformatoren.
Nach meiner Erfahrung sind Solenoide sehr, sehr ineffizient. Ich schätze, einer von uns müsste einen an ein Zielfernrohr anschließen, um es zu regeln.