LİNEER SELONOİD NEDİR ?

Lineer selonoid aktüatörleri nedir ? Lineer Selonoidler nerelerde ve nasıl kullanılırlar ? Lineer Selenoidler nasıl çalışır ? Bu ve benzeri sorulara yanıt aradığımız Lineer Selonoid Hakkında Herşey adlı yazımızla karşınızdayız.

Başlayalım.

LİNEER SELONOİD AKTÜATÖRLERİ

Lineer selonoid, önceki derste görülen elektromekanik röle ile aynı temel prensipte çalışır ve tıpkı röle gibi, transistörler veya MOSFET’ler kullanılarak da değiştirilebilir ve kontrol edilebilir.

Bir “Lineer Selonoid”, elektrik enerjisini mekanik bir itme veya çekme kuvveti veya hareketine dönüştüren elektromanyetik bir cihazdır.

Lineer selonoidin temel olarak ferro manyetik aktüatörlü silindirik bir tüpün etrafına sarılmış bir elektrik bobini veya bobin gövdesinin “içeri” ve “dışarı” olarak hareket etmekte veya kaydırılmasında serbest olarak kullanılan bir “piston” bulunur.

Selonoidler, kapıları ve kontakları elektriksel olarak açmak, valfleri açmak veya kapatmak, robotik parçaları ve mekanizmaları hareket ettirmek ve çalıştırmak ve hatta elektrik bobini ile enerji vererek elektrik anahtarlarını çalıştırmak için kullanılabilir.

Selonoidler, en yaygın tiplerin, lineer elektromekanik aktüatör (LEMA) ve döner selonoid olarak da bilinen lineer selonoid olduğu çeşitli formatlarda mevcuttur.

Her iki selonoid, lineer ve rotasyon tipi, bir tutma (sürekli enerjili) veya mandallama tipi (ON-OFF puls) olarak kullanılabilir; mandallama tipleri, enerjili veya kapatma uygulamalarında kullanılır. Doğrusal selonoidler, orantısal hareket kontrolü için de tasarlanabilir, piston pozisyonu güç girişi ile orantılıdır.

Elektrik akımı bir iletkenden geçtiğinde manyetik bir alan oluşturur ve Kuzey ve Güney Kutuplarına göre bu manyetik alanın yönü tel içindeki akım akışının yönü ile belirlenir.

Bu tel bobini, kalıcı bir mıknatıs için olduğu gibi tamamen kendi kuzey ve güney kutuplarına sahip bir “Elektromıknatıs” olur.

Bu manyetik alanın kuvveti, bobinden geçen akım miktarını kontrol ederek veya bobinin sahip olduğu dönüş veya ilmek sayısını değiştirerek arttırılabilir veya azaltılabilir.

Bir Bobin tarafından üretilen Manyetik Alan

Bir bobin sargılarından bir elektrik akımı geçtiğinde, bir elektromıknatıs gibi davranır ve bobinin içine yerleştirilmiş olan piston, bobinin ortasına doğru bobin gövdesi içindeki manyetik akı düzeneği tarafından çekilir; küçük yay, pistonun bir ucuna takılıdır.

Pistonların hareketinin kuvveti ve hızı, bobin içinde üretilen manyetik akının gücüyle belirlenir.

Besleme akımı “KAPALI” (enerjisiz) konumuna getirildiğinde, daha önce bobin tarafından üretilen elektromanyetik alan çöker ve sıkıştırılmış yayda depolanan enerji, pistonu orijinal bekleme konumuna geri döndürür.

Pistonun bu ileri-geri hareketi, “Stroke” selonoidleri olarak bilinir, bir başka deyişle, pistonun bir “içeri” veya “dışarı” yönünde, örneğin 0 – 30mm hareket edebildiği maksimum mesafedir.

Lineer Selonoid Yapı

Bu tip selonoid, doğrusal yönsel hareket ve pistonun hareketinden dolayı genellikle bir Lineer Selonoid olarak adlandırılır.

Lineer selonoidler, enerji verildiğinde bağlı yükü kendisine doğru çekerken “Çekme tipi” olarak adlandırılan iki temel konfigürasyonda ve enerji verildiğinde kendinden uzağa iten ters yönde hareket eden “itme Tipi” olarak bulunur.

Hem itme hem de çekme tipleri genellikle, geri tepme yayı ve piston tasarımında olduğu gibi aynı şekilde yapılır.

Çekmeli Tip Lineer Selonoid Yapı

Lineer selonoidler, elektronik olarak çalıştırılan kapı kilitleri, pnömatik veya hidrolik kontrol valfleri, robotikler, otomotiv motor yönetimi, bahçeyi sulamak için sulama valfleri ve hatta “Ding-Dong” kapı zilleri gibi açık veya kapalı (içeri veya dışarı) tip bir hareket gerektiren birçok uygulamada kullanışlıdır.Açık çerçeve, kapalı çerçeve veya kapalı boru tipi olarak mevcut çeşitleri bulunmaktadır.

Döner Selonoidler

Çoğu elektromanyetik selonoid, doğrusal ileri geri kuvvet veya hareket üreten doğrusal cihazlardır. Bununla birlikte, nötr bir pozisyondan saat yönünde, saat yönünün tersine veya her iki yönde (iki yönlü) bir açısal veya döner hareket üreten dönme selonoidleri de mevcuttur.

Küçük DC motorları değiştirmek için rotatif selonoidler kullanılabilir veya step motorlar açısal için hareket çok küçükken, dönme açısı başlangıçtan bitiş konumuna değişen açıdır.

Yaygın olarak bulunan döner selonoidler, 25, 35, 45, 60 ve 90 derece’lik hareketlerin yanı sıra 2 konumlu kendi kendini geri yükleme veya sıfır dönüşe, örneğin 0’dan 90’a geri dönüş gibi belirli bir açılı ve çoklu hareketlere sahiptir.

Örnek olarak ;  -0 dereceden 90 dereceye ve tekrar 0 dereceye , 3-pozisyon kendiliğinden bir döngüde çalışması gibi

Örneğin 0 derece ila + 45 derece veya 0 derece ila -45 derece gibi 2 pozisyonlu mühürleme gibi

Döner selonoidler, enerjilendirildiğinde veya bir elektromanyetik alanın polaritesindeki bir değişiklik, kalıcı bir mıknatıslı rotorun konumunu değiştirdiğinde dönme hareketi oluşturur.

Yapıları, bobinin üzerine yerleştirilmiş bir çıkış miline bağlı manyetik diski olan çelik bir çerçevenin etrafına sarılmış bir elektrik bobininden oluşur.

Bobin enerjilendiğinde, elektromanyetik alan, diskin bitişik sabit manyetik kutuplarını iter, döner selonoidin mekanik yapısı tarafından belirlenen bir açıyla dönmesine neden olan çoklu kuzey ve güney kutupları üretir.

Otomatlarda veya oyun makinelerinde rotatif selonoidler, vana kontrolü, özel yüksek hızlı kamera deklanşörü, düşük güç veya yüksek kuvvetli veya torklu değişken konumlandırma selonoidleri, nokta vuruşlu yazıcılarda, daktilolarda, otomatik makinelerde veya otomotiv uygulamalarında vb. kullanılırlar.

Selonoid Anahtarlama

Genel olarak doğrusal veya döner selonoidler, DC gerilim ile çalışır, ancak DC selonoidini değiştirmek için kullanılabilen beslemeyi düzeltmek için tam dalga köprü doğrultucular kullanarak AC sinüzoidal gerilimlerle de kullanılabilirler.

Küçük DC tip selonoidler, Transistör veya MOSFET anahtarları kullanılarak kolayca kontrol edilebilir ve robotik uygulamalarda kullanım için idealdir.

Bununla birlikte, daha önce elektromekanik rölelerde gördüğümüz gibi, lineer selonoidler “endüktif” cihazlardır, bu nedenle yüksek geri emf voltajlarının yarı iletken anahtarlama cihazına zarar vermesini önlemek için selonoid bobin üzerinde bir tür elektrik koruması gerekir.

Bu durumda standart “Volan Diyotu” kullanılır, ancak eşit miktarda bir zener diyotu veya küçük değer varistör kullanabilirsiniz.

Bir Transistör Kullanarak Selonoidleri Anahtarlama

Enerji Tüketimini Azaltma

Selonoidlerin ve özellikle lineer selonoidin ana dezavantajlarından biri, tel bobinlerinden yapılan “endüktif cihazlar” olmasıdır.

Bu, selonoid bobinin, telin direnci nedeniyle onları çalıştırmak için kullanılan elektrik enerjisinin bir kısmını “Isıtma” enerjisine dönüştürdüğü anlamına gelir.

Başka bir deyişle, bir elektrik kaynağına uzun süre bağlı kaldıklarında ısınırlar.Ve gücün bir selonoid bobine uygulanma süresi uzadıkça, bobin ısınır.

Bobin ısınırken, elektriksel direnci de değişerek sıcaklığını artırarak daha fazla akımın akmasına izin verir.

Bobine sürekli bir voltaj girişi uygulandığında, selonoid bobinin soğutma gücü yoktur, çünkü giriş gücü her zaman açıktır.Bu kendiliğinden oluşan ısıtma etkisini azaltmak için, bobinin enerjilendiği süreyi azaltmak veya içinden geçen akım miktarını azaltmak gerekir.

Daha az akım tüketmenin bir yöntemi, pistonu çalıştırmak ve oturtmak için gerekli elektromanyetik alanın sağlanması için selonoid bobine yeterli yükseklikte uygun bir voltaj uygulamaktır, ancak daha sonra bobin besleme voltajını pistonu korumak için yeterli bir seviyeye düşürmek için etkinleştirildiğinde oturmuş veya anahtarlanmış konumda olur.

Bunu sağlamanın bir yolu, örneğin selonoid bobinine seri olarak uygun bir “tutma” direncini bağlamaktır.(resimde görebilirsiniz)

Burada, şalter kontakları, direnci kısaltan ve tam besleme akımını doğrudan selonoid bobin sargılarına geçiren kontaklar , kapalıdır.

Enerji verildikten sonra, selonoid bobin ile seri halde tutma direncini (RH) bağlayan selonoidler piston hareketine mekanik olarak bağlanabilen kontaklar açılır.

Bu, direnci seri olarak  bobin ile etkili bir şekilde bağlar.

Bu yöntem kullanılarak, selonoid, bobin tarafından tüketilen güç ve üretilen ısı büyük ölçüde düşürüldüğü için gerilim kaynağına süresiz olarak (sürekli çalışma döngüsü) bağlanabilir ve bu, uygun bir güç direnci kullanılarak %85 ila %90 arasında olabilir.

Bununla birlikte, direnç tarafından tüketilen güç ayrıca belirli miktarda ısı üretecektir, I^2xR (Ohm Yasası) ve bunun da dikkate alınması gerekir.

Selenoid Çalışma Saykılı

Selenoid bobin tarafından üretilen ısının azaltılmasının daha pratik bir yolu da “aralıklı çalışma saykılı” kullanmaktır.

Aralıklı bir iş çevrimi, bobinin, piston mekanizmasını harekete geçirmek, ancak dalga formunun kapalı olması sırasında enerjisinin kesilmesine izin vermemek için tekrar tekrar “açık” ve “kapalı” olarak uygun bir frekansta açıldığı anlamına gelir.

Aralıklı çalışma saykıl değişimi, bobin tarafından tüketilen toplam gücü azaltmanın çok etkili bir yoludur.

Bir selonoidin Görev Döngüsü (% ED), bir selonoidin enerjilendiği “on” zamanının bir kısmıdır ve “On” zamanının toplam “On” ve “Off” zamanlarının toplam döngüsüne oranıdır.

Başka bir deyişle, döngü süresi, açılma süresi artı kapanma süresine eşittir. Görev döngüsü yüzde olarak ifade edilir ;

Döngü Süresi = ( On Zamanı / (On zamanı + Off zamanı) ) x %100

Daha sonra bir selonoid “ON” konumuna getirilirse veya 30 saniye boyunca enerjilenir ve ardından tekrar enerjilenmeden önce 90 saniye boyunca “Off” olarak değiştirilirse, bir tam döngü, toplam “On/Off” döngü süresi 120 saniye olur (30 +90) ve böylece selonoidlerin görev döngüsü 30/120 sn veya % 25 olarak hesaplanır.

Bu, görev döngüsü ve kapanma süresinin değerlerini biliyorsanız selonoidlerin maksimum Açma süresini belirleyebileceğiniz anlamına gelir.

Örneğin, kapanma süresi 15 saniyeye, görev döngüsü % 40’a eşitse, dolayısıyla açma süresi 10 saniyeye eşittir.

% 100 Görev Döngüsüne sahip bir selonoid, sürekli bir voltaj değerine sahip olduğu ve bu nedenle “Açık” bırakılabildiği veya aşırı ısınma veya hasar olmadan sürekli enerji verilebileceği anlamına gelir.

LİNEER SELONOİD NEDİR SONUÇ :

Bugün selonoidlerle ilgili paylaştığımız bu yazıda, hem doğrusal Selonoid hem de Döner Selonoid’i, bir fiziksel süreci kontrol etmek için bir çıkış cihazı olarak kullanılabilecek bir elektromekanik aktüatör olarak gördük. Bir sonraki derste, Aktüatörler adı verilen ve bir elektrik sinyalini tekrar elektromanyetizma kullanarak karşılık gelen bir dönme hareketine dönüştüren çıkış cihazlarına bakmaya devam edeceğiz.

İyi Çalışmalar