Схема разрабатывалась на заказ для экспериментов в управлении соленоидами автопогрузчика с помощью штатного джойстика автопогрузчика. Задача заключалась в том, что бы преобразовать выходной сигнал схемы джойстика, изменяемый в зависимости от направления движения рукоятки (вверх-вниз), в плавное изменение тока через пару соленоидов, регулируемых раздельно направлением рукоятки джойстика. Движение рукоятки джойстика вверх должно вызывать нарастание тока в соленоиде L1 (в соответствии с положением рукоятки), движение вниз – ток увеличивается в L2. В нейтральном положении джойстика оба соленоида должны быть обесточены. Автор понятия не имеет, каким образом и насколько успешно была использована данная конструкция после изготовления (заказчик не возвращался), но надеется, что кому-либо схемное решение, описанное ниже, может пригодиться для управления чем-либо (от осветительных приборов до электродвигателя сервопривода, например).
Рис.1 Принципиальная схема схемы управления соленоидами
Принципиальная схема устройства управления соленоидами приведена на рис.1. Джойстик Joy содержит встроенный преобразователь положения рукояти – в напряжение. Нейтральное положение рукояти соответствует уровню +2,5В на выходе джойстика, максимальное «верх» — +5В, максимально «вниз» — 0В. Выходные уровни 0+2,5В+5В изменяются плавно и, соответственно, так же плавно должен изменяться ток в обмотках соленоидов. Следует учитывать и то, что минимальное отклонение рукояти джойстика в любом из двух направлений должно обеспечивать ток, при котором поле, создаваемое внутри соленоидов, обеспечивало бы определенную магнитную «тягу».
Для отслеживания уровня выходного напряжения Joy и, была построена схема повторителей уровней на сдвоенном ОУ (U1), преобразующим входные «разнополярные» изменения (относительно +2,5В на выходе Joy) в однополярные, приводящие к одинаковым изменениям при противоположных смещениях рукояти Joy на входах DIC ШИ-регуляторов U3, U4. Изменения на этих входах задаются транзисторами Q1, Q2, образующими управляемый делитель напряжения для входов DIC каждого из регуляторов U3, U4.
Оба регулятора выполнены на микросхемах TL494CN, которые в данном включении практически не имеют компонентов «обвязки» (только времязадающие компоненты встроенного генератора микросхемы — C4, R6). С выходов U3, U4 прямоугольный сигнал с регулируемой скважностью посредством эмиттерных повторителей на транзисторах Q3, Q4 подается на затворы мощных полевых транзисторов Q5, Q6, непосредственно управляющих током через обмотки соленоидов. Таким образом, при смещении рукоятки джойстика (Joy) вверх от начала смещения до максимального отклонения, нарастание тока происходит в соленоиде L1, оставляя соленоид L2 обесточенным. При движении рукояти джойстика вниз ток увеличивается в обмотке соленоида L2, обмотка L1 – обесточена.
При настройке регулятора визуализация возможна с помощью ламп накаливания, включенных вместо катушек соленоидов.
Резисторами PR2-PR5 подбираются границы регулировки на каждом из выходов ОУ U1 и идентичность диапазонов для каждого из направлений рукояти Joy, резисторами PR6, PR7 – начальная скважность импульсной последовательности, определяющая начальный ток соленоидов при минимальном смещении рукояти джойстика в одном из направлений, на выходах U3, U4 (с помощью осциллографа). Частота генерации определяется номиналами C4, R6 и может быть в диапазоне 0,1-1кГц.
Схема была разработана практически экспромтом под диктовку заказчика, поэтому монтаж компонентов, выполненный на небольшой перфорированной плате (фото на рис.2), содержит избыточное количество компонентов. Внешний вид макета устройства с подключенным джойстиком показан на рис.3. Печатная плата разрабатывалась «начисто» (изображена на рис.4), без лишних деталей, в полном соответствии принципиальной схеме (рис.1).
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| R1, R2 | Резистор | 100 кОм | 2 | |||
| R3 | Резистор | 2K2 | 1 | |||
| R4, R5 | Резистор | 30 кОм | 2 | |||
| R6 | Резистор | 10k-51k | 1 | |||
| R7, R8 | Резистор | 1K8 | 2 | |||
| R9, R10 | Резистор | 100 | 2 | |||
| C1 | Электролитический конденсатор | 100uF | 1 | |||
| C2 | Электролитический конденсатор | 3.3uF | 1 | |||
| C3 | Конденсатор | 1 мкФ | 1 | |||
| C4 | Конденсатор | 0.15uf-0.33uF | 1 | |||
| PR2, PR5 | Подстроечный резистор | 10k | 2 | |||
| PR3, PR4 | Подстроечный резистор | 200k | 2 | |||
| PR6, PR7 | Подстроечный резистор | 100k | 2 | |||
| Q1-Q4 | Биполярный транзистор | 2N5401 | 4 | |||
| Q5, Q6 | Транзистор | IRF3710 (IRF540) | 2 | |||
| D1, D2 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 2 | |||
| U3, U4 | ШИМ контроллер | TL494 | 2 | |||
| U1 | Операционный усилитель | LM358 | 1 | |||
| U2 | Линейный регулятор | L7805AB | 1 | |||