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Jul 12, 2023

Überdenken der Magnetsteuerung

Keine Schaltung ist so trivial, dass es sich nicht lohnt, intensiv darüber nachzudenken. [Charles Wilkinson] wollte ein Magnetluftventil antreiben, das über lange Zeiträume geöffnet bleibt. Dies bedeutet eine Verringerung des Bestands

Keine Schaltung ist so trivial, dass es sich nicht lohnt, intensiv darüber nachzudenken. [Charles Wilkinson] wollte ein Magnetluftventil antreiben, das über lange Zeiträume geöffnet bleibt. Das bedeutet, den Haltestrom zu reduzieren, um zu verhindern, dass so viel Strom verschwendet wird. Er ist auf diesen Artikel gestoßen, der einen Ansatz unglaublich ausführlich behandelt.

[Charles] hat zwei Videos darüber gemacht, eines, in dem er die Schaltung debuggt und Dinge live vor der Kamera lernt, und ein anderes, in dem er alles zusammenfasst. Wir führen Sie durch den langen Abschnitt, können ihn aber gerne auch überspringen.

Es ist schwieriger, Magnetspulen anfangs zu öffnen, als sie offen zu halten. Also schloss [Charles] seinen Magneten an eine variable Stromversorgung an und testete die Aktivierungs- und Auslösespannungen – denn nichts geht über empirische Daten. Er erhöht die Spannung langsam (ca. Minute 6-7) und löst gerade bei 3,5 V aus. Als er testet, wann sich das Magnetventil wieder schließt, erreicht er den Tiefpunkt seiner variablen Stromversorgung bei 1,25 V. Wie auch immer, Sie verstehen, worum es geht: höhere Öffnungsspannung, niedrigere Haltespannung.

Und das ist der Sinn der Schaltung von Bob Pease im verlinkten Artikel. Der Kondensator lässt zunächst Strom durch, lädt sich dann aber mit der Zeit auf, so dass weniger Spannung über den Magneten abfällt und die Haltespannung sinkt. Der Trick besteht dann darin, den Widerstand und den Kondensator so auszuwählen, dass sie genau zu den Eigenschaften Ihres Magnetventils passen.

Im Video baut [Charles] etwa in Minute 30 die Schaltung auf und stellt fest, dass sie nicht funktioniert. Anstatt das herauszuschneiden, behebt er die Fehler live. (Mutig!) Er scheitert und geht offline. Das letztendliche Problem? Er schaltete den Stromkreis über USB ab und lud gleichzeitig sein Telefon auf. Er hatte einfach nicht genug Strom in seinem Netzteil. Und dann, nach weiteren zehn Minuten des zeitweiligen Debuggens, fügt er einen Pufferkondensator zu seinen Stromschienen hinzu und die Probleme verschwinden.

Aus all dem lassen sich zwei Dinge mitnehmen. Die erste ist eine einfache, aber elegante Schaltung, mit der Sie Magnetspulen, Relais oder alles andere mit einem hohen anfänglichen Strombedarf ansteuern können. Der zweite Punkt ist die Bedeutung einer stabilen Stromversorgung und Pufferung.