Alimentare solenoide con onda quadra positiva

Daniele, se devi usare un solenoide detto induttanza reale, per esercitare su di un nucleo ferromagnetico una forza di trazione, l'unica via è usare un PWM, pulse width modulator, ovvero, un circuito a variazione di larghezza di impulso. Ma se come mi hai detto la bobina ha una resistenza interna di 272 ohm, e tu vuoi ottenere 1.8A, magari poi ci spieghi anche perchè sei costretto da queste caratteristiche, ti occorrerà un PWM con tensione molto di alimentazione molto alta considerando anche la reattanza induttiva in serie della bobina stessa.
Quindi, o ci dici cosa ci vuoi fare e da dove vengon fuori quei valori oppure più di questo non ti sappiamo dire.
Per il generatore di funzioni è uno strumento generico da laboratorio che serve un pò per tutto. Le domande che poni indicano che ti serve molto studio di elettronica. Se sei uno studente di meccanica, trovati un compare studente di elettronica che ti segua passo passo. Altrimenti, se ti affascina l'elettronica ti devi rimboccare le maniche ed iniziare a studare e sperimentare. Ma tieni presente che elettronica e meccanica sono molto distanti con una buona dose di fisica nel mezzo. Prendilo come un consiglio gratuito.

Me lo ricordo Daniele, e sto cercando di aiutarti, ma credimi, non è facile...

Per quanto riguarda il generatore quello non va bene per il PWM, l'idea del generatore è venuta prima, quando tu mi hai chiesto come avevo fatto io a fare il riscaldamento a induzione e quando tu mi hai chiesto come far passare una corrente da 1.8A quadra nel tuo solenoide. Io, infatti ho usato qualcosa di simile.
Ad ogni modo, 1:6 = dal 16% circa sull'impulso positivo fino a 6:1 84% circa del duty cycle. Poco per fare un buon PWM, ma non è detto che per te non sia sufficiente. Non saprei, perchè ancora non ho capito, e non ci hai chiarito cosa diamine ci vuoi fare ed in elettronica prima si deve capire e dopo fare.

Le uscite del generatore sono a 50Ohm di impedenza perchè quello è lo standard dei carichi applicati.
L'offset DC sarebbe la componente continua sovrapponibile al segnale.
I dB sono il 20logV1/V2... è una storia lunga da spiegare.
Di solito un attenuatore attenua tutto il segnale DC compresa.

Poi veniamo al tuo solenoide. Se meccanicamente a te interessa una forza tra solenoide vincolato ed un nucleo ferromagnetico vincolato in senso opposto, il solenoide può essere alimentato in corrente continua e fare da elettromagnete, senza troppi sbattimenti. La resistenza interna dipende esclusivamente dal tipo di avvolgimento e dalle dimensioni fisiche dell'oggetto e non dalla sua impedenza. Puoi avere decine di induttanze da 35mH di diverse dimensioni e con resistenza interna diversa, da 1000 ohm fino a qualche ohm. Dipende da come è stato costruito.
All'inizio chiedevi di come si comportava la corrente nel solenoide in un circuit RLC. Questo ha poco senso, perchè se non alimenti quel circuito con qualcosa questo non fa nulla, non ci passa corrente in quanto non c'è tensione da nessuna parte. A seconda della forma della tensione applicata questo circuito si comporterà in modo diverso. Poi abbiamo tolto il condensatore, ma una capacità parassita rimane sempre ai capi della bobina, cioè in parallelo alla bobina.
Abbiamo anche detto però che la tensione applicata sarà variabile ma con una frequenza per cui la capacità sarà trascurabile. Poi siamo arrivati all'onda quadra e agli impulsi del PWM. Tutto questo discorso non ha nè capo nè coda, stiamo ravanando tra argomenti sparsi. Cosa dovevi farci non l'hai ancora detto. Io ho sempre presunto ciò di cui tu hai l'aria di non voler rivelare.
Se vuoi tutelarti dai ladri di idee sappi che è da un pezzo che esistono attuatori magnetici di ogni tipo per ogni utilizzo. E che questi attuatori non sono altro che delle semplici bobine o solenoidi, come preferisci, che si alimentano in corrente continua. Oppure si simula il valore medio della corrente continua tramite un PWM che si ottiene nei modi più disparati per fare un controllo di forza di trazione. Un integrato L294 fa questo lavoro fino a 2A, mi sembra di ricordare. Cerca STM L294 e trovi il datasheet. Gli attuatori li trovi quà:

http://it.rs-online.com/web/search/searchB...7&Ntt=solenoidi

L'integrato L294 lo trovi quà:

www.st.com/stonline/books/pdf/docs/1331.pdf

Se i valori di quell'induttanza ti vengono fuori da calcoli teorici, questi dovranno pur essere basati su dei dati di progetto. Basandoti su questi puoi optare per un'induttanza diversa ed evitare di avere una stufa da 272 ohm di resistenza interna. Un'induttanza essenzialmente deve essere un'induttanza non un calorifero...

Lo so che non volevi essere scortese, sei solo un pò caotico...

Iiziamo dall'inizio.

1:6 è il rapporto tra tempo su e tempo giù dell'onda. Quindi il tempo minimo è di 1/6 del tempo totale ovvero 0.1666 del totale cioè 16.6% di duty cycle. 6:1 è l'inverso.

Per i decibel, non vanno per ordine di grandezza decimale lineare ma per ordine logaritmico. P.es.

G(dB)=20logVo/Vi

Il guadagno G di tensione è definita in dB come il logaritmo del rapporto di tensione in uscita su tensione in ingresso. Un'amplificazione A di 10 vuol dire un guadagno di 20dB cioè il segnale in uscita è di 20dB più alto di quello in ingresso, in tensione. Se A=100 il guadagno G in dB è di 40dB. Per A=1000 G=60dB. Questo non vale per i segnali espressi in potenza per cui:

G(dB)=10logPo(W)/Pi(W)

Poi, ritornando alla bobina. La forza esercitata dall'attrazione magnetica dal nucleo della bobina su di un nucleo ferromagnetico nelle vicinanze dipende da tanti fattori tutti ormai arcinoti nel settore degli altoparlanti e degli azionamenti magnetici. La densità di spire per unità di volume non è tanto determinante quanto il numero di spire per la corrente che le attraversa. Questo è fondamentale. Il numero di spire determina l'induzione ma questa non necessariamente è in correlazione con la forza esercitata sul tuo nucleo ferromagnetico. La disposizione geometrica del campo di forze invece si. Per questo motivo si usano bobine con nucleo in ferro. Il ferro serve a focalizzare il campo di forze in modo da esercitare la massima attrazione sul nucleo. Una bobina avvolta in aria ha un'efficienza veramente scarsa. Inoltre, il campo magnetico, anche se incanalato in un nucleo in ferro diverge velocemente all'aumentare linearmente della distanza tra nucleo fisso e ancora (si chiama ancora il nucleo mobile attratto da quello fisso).

Quì c'è una buona descrizione di come funziona la cosa:

http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnet

Ed ecco il datasheet di una serie commerciali di solenoidi con le curve di forza/corsa. Come puoi vedere, l'andamento è tutto meno che lineare.

In ogni caso, un buon integrato per la regolazione della forza di trazione è l'L294 della STM. Più semplice non c'è nulla.

Uhm... che vuol dire che gli input sono tutti uguali?
Rileggi il datasheet e poi rileggilo e poi rileggilo... e così via...

Allora, se stai scrivendo una tesi sulla forza esercitata da un elettromagnete su di un nucleo ferromagnetico esterno e sulla geometria del campo ti consiglio di discutere un cambiamento e presentare qualcosaltro.
Se invece vuoi realizzare un eletromagnete che eserciti una forza a te nota su di un nucleo esterno in modo utile allora ti conviene comprare un elettromagnete già fatto e alimentarlo con un L298 in modo da controllare la forza in questione che puoi misurare con un dinamometro al variare della distanza dal nucleo.
Vedi, normalmente non si fa una bobina avvolta completamente in aria, il campo si disperde ovunque e non arriva al nucleo in trazione esterno all'avvolgimento come mi pare tu intenda.
Se si vuole ottenere delle forze decenti senza avvolgimenti spaventosi e correnti da paura, devi fare un circuito magnetico in ferro dolce con un traferro sufficiente alla corsa che il nucleo deve fare. Il nucleo deve stare all'interno della bobina proprio prima del traferro. In questo modo le linee di forza sono impegnate al meglio.
Ora, se devi calcolarti questa forza e non trovarla in modo sperimentale, stai fresco. Se invece intendi usare un avvolgimento in aria per attrarre un ferro che sta all'esterno, stai fresco due volte.
Nella realtà reale (non in quella virtuale della scuola) quando si deve usare un attuatore magnetico, quindi per corse molto brevi, qualche millimetro, si sceglie qualcosa di commercio che abbia una forza almeno doppia di quella che serve a vincere la forza o l'inerzia dell'oggetto da spostare. Poi, quando l'oggetto è stato spostato, per mantenerlo basta poca corrente in quanto la distanza tra ancora e nucleo è pressochè zero. A questo punto, tramite un sensore o semplicemente un temporizzatore si riduce la corrente ad un valore di mantenimento usando un regolatore switching tipo L294. Per corse lunghe più di qualche millimetro, i magneti non sono adatti e l'impiego di un cilindro pneumatico o un motore lineare o a vite o di altro tipo si fa d'obbligo.

Il circuito molto in teoria è corretto. Ma... molto in teoria. Il generatore di onda quadra e pilotaggio lo devi comunque costruire con qualcosa o comprartelo già fatto. Che ti devo dire? Prova. Provando e riprovando alla fine ti farai un'idea più precisa...

Certo che ho montato un circuito simile, non è nulla di complicato pilotare un attuatore. In passato ho progettato tante di quelle schede per controllo attuatori fin dai motori a passo, ai drivers per elettromagneti, agli alimentatori switching...
Fino a qualche decina di anni fa lo facevo per lavoro, ora lavoro di più nel settore industriale, ma quello è il mio lavoro. Intendo, anche costruire prototipi, non solo progettare teoricamente qualche circuito. In elettronica i circuiti semplici non esistono, se non ci sono decine di componenti alla fine non funziona nulla.
Però... per mettere insieme anche un mosfet con un NE555 al posto del generatore, devi imparare, provare, sbagliare, ed entrare nel mestiere, o lasciare che il mestiere ti entri nel sangue. Per fare questo non devi pretendere più di tanto all'inizio e piuttosto non devi essere tu a voler imporre certe idee al tuo circuito. I circuiti non si convincono, credimi, devi fare in modo che non abbiano altra alternativa se non funzionare.

Se non vuoi spendere i soldi in un generatore usa un NE555 che produce in uscita un'onda quadra di frequenza dipendente dai componenti del circuito con un duty cycle programmabile, sempre tramite il valore dei componenti del circuito. Poi, usi un transistor o un driver per pilotare MOSFET ed infine il mosfet come nel tuo circuito.

Cosa intendi per "interruttori interni"? Ti occorre certamente un alimentatore in corrente continua, ma per quello che intendi fare basta un ponte a diodi seguito da un condensatore.

Poi, il trasformatore non ti serve, anzi, se non è un trasformatore più che speciale la tua quadra non esce quadra. Devi avvolgere la tua bobina in modo da ridurre la sua resistenza interna ed adattarla a ciò per cui ti serve non viceversa.

Gli interruttori "interni" fanno "CLAK" perchè fai un cortocircuito brutale. Nel caso che tu usi un MOSFET e prendi corrente dall'alimentatore attraverso un carico finchè la corrente sta dentro la caratteristica dell'alimentatore di 5A tutto va bene. Le onde quadre non arrivano all'alimentatore ma rimangono ai capi del carico. La corrente assorbita è la corrente media dell'onda quadra di corrente. Però... per la legge sulla conservazione dell'energia se vui 1.8A ai capi di un resistore da 272Ohm che altro non è che la tua bobina ottieni una potenza di I²R=1.8²A 272ohm=881W mentre il tuo alimentatore può solo darti una potenza di VI=30V5A=150W. Quindi, trasformato o no tu non ci fai un baffo. Considera inoltre i risvolti induttivi. Ovvero la reattanza induttiva in serie alla resistenza in effetti ti occorrerà una tensione molto più alta di V=RI=272Ohm1.8A=489V in proporzione alla frequenza della tua onda quadra. Quindi devi trovare un dispositivo MOSFET, BJT, IGBT, o altro adatto anche a sopportare la tensione extra necessaria ad ottenere la corrente di 1.8A che ti serve e oltretutto anche le extratensioni di apertura. Anche se queste puoi limitarle con un diodo e/o con una VDR.
Tutto questo se proprio non puoi cambiare la tua bobina con qualcosa di più ortodosso.

Confusenet, è un nome ed una garanzia...
Due alimentatori da laboratorio messi in serie non sono una buona idea, dai retta, esperienza vissuta.

Un alimentatore come ti è già stato consigliato può anche essere un trasformatore 220/600V con a seguito un ponte raddrizzatore e condensatore. Non necessariamente deve essere stabilizzato e la protezione dai cortocircuiti può essere ottenuta con dei fusibili adatti. Poco costo e ottimo risultato, per alimentare una bobina è sufficiente.

Se proprio non puoi rifare la bobina perchè l'hai fatta in qualche modo particolare per qualche esperimento strano allora non c'è niente da fare, devi trovare degli IBT con la massima tensione tra Collettore ed Emettitore che trovi, devi metterci dei diodi assorbitori di transitori adatti, quindi veloci e con Vrrm la più alta possibile ed usare una tensione di alimentazione adatta.

La faccenda della dissipazione della potenza in calore non è solo perchè la bobina ti si brucia, o per motivi di rendimento, ma perchè la resistenza di 272Ohm ti limita la corrente che a tensione bassa non raggiungerà mai valori adatti. I=V/R sempre. Oltre alla reattanza in serie dovuta all'induttanza della bobina.

Se imponi ai capi di un induttore una tensione quadra la corrente non lo sarà. Se imponi in un induttore una corrente ad onda quadra la tensione ai capi non lo sarà.
Un trasformatore è un componente induttivo. Fatti i tuoi ragionamenti.

Ascolta Daniele, ho capito che vuoi far passare una corrente intorno ad 1 ampere attraverso quella tua particolare bobina. Ma anche tu devi sforzarti di capire cosa ti dico. Se non hai la minima pratica di elettronica devi trovare qualcuno che ti dia una mano lì con te, qualcuno di cui fidarti e fare le cose insieme a lui. Non è difficile, ma neppure uno scherzo. Per tanti è facile fare delle fumate o rimanenere elettrocutati.

Per far passare 1A in corrente continua attraverso la tua bobina di 272ohm ti occorrono:

V=RI=272x1A=272V oppure per 1.8A di prima V=272Ohmx1.8A=489.6V

Da questo si parte. Perchè la tua bobina, se ha una resistenza interna di 272Ohm si comporterà come un circuito teorico dove hai una resistenza di 272 ohm in serie ad una bobina di 35mH

Un IGBT è un transistor con base isolata, un componente al pari di un MOSFET ma con tensione di lavoro tipica molto più alta. È come un interruttore. Ora, alle variazioni, dipende dal tempo di variazione dell'onda quadra, o dal rise time come si chiama, e dal tempo per cui quest'onda quadra viene applicata al tuo circuito RC che è la tua bobina reale, la corrente passa esattamente con la legge che hai esposto tu all'inizio, ovvero:

i(t)=(V/R) (1-e^-t/τ)

dove τ (tau)=R/L costante di tempo in secondi.

Cioè, all'inizio dell'impulso, (funzione di Dirac) la corrente è zero. Poi cresce con legge esponenziale fino al valore di V/R asintotticamente.
Quindi, un impulso di tempo molto breve porta correnti medi bassissime, fino ad un impulso che dura 5(R/L) che ti porta ad una corrente di V/R.

Questo lo ottieni regolando il tempo di chiusura del dispositivo, transistor o IGBT pilotato dal NE555 con il quale regoli il tempo di ON come se fosse un interruttore.

La potenza che ti serve sarà al massimo quindi di I²R. Per 1.8A e 272Ohm sarà di 490W circa.

Meglio non so spiegarmi.

Daniele, 30V per 1A sono 30W. Tali restano anche sul secondario del trasformatore, supposto che il trasformatore abbia un rendimento del 100%. Come fai a far circolare 1A in quella resistenza da 270Ohm? Con 270V, naturalmente, e 270V per 1A non fa 270W? La legge sulla conservazione dell'energia non si lagna?

Poi, se sul secondario metti un diodo in quel modo seguito dal condensatore ottieni una tensione che può andare dalla continua con un pò di ripple a dente di sega, oppure una bellissima dente di sega e basta. Se vuoi far passare 1A in quella bobina (composta da R+L) devi usare una tensione molto alta. E più alta sarà la frequenza della tua onda quadra o più veloce sarà il fronte di salità che vorrai, oppure più corto il duty cycle, insomma più alto sarà il tuo dv/dt (dt) detto anche slew rate, maggiore la tensione dovrà essere perchè la tua bobina presenterà in serie alla resistenza la sua reattanza induttiva.