磁石を引き離したときの磁石の電気的挙動

保持用の電磁石とストライクプレートを購入して、いくつかのものを保持します。ベーコンのように揚げないように回路（arduino制御）を設計したいと思います。保持磁石はインダクターであるため、電流が遮断された場合の逆起電力を処理するためにフライバックダイオードとコンデンサを使用する必要があることを知っています。しかし、保持磁石がストライクプレートから物理的に離れている場合はどうなりますか？磁力を克服するための作業が行われているので、エネルギーはどこかに行くと思いますが、その瞬間的な変化は回路にどのように現れますか？コイルに流れる電流が増加しますか？現在の減少？そしてそのことについて、磁石がストライクプレートに出会ってロックするとき、回路で何が起こりますか？

基本的に、私はフォワードEMFスパイクとバックEMFスパイクを処理する必要があるかどうかを判断しようとしていますが、私の研究では、自分でそれを理解するのに十分な磁場について教えていません。

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私は現在この回路を使用しています：

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

L1は磁石です。インダクタンスはわかりませんが、直列抵抗が20オームです。D1は過電圧から保護するツェナーです。私が持っていた唯一のツェナーは正確に12Vであり、電源がL1以外の何らかの理由で高くなった場合に短絡を回避するためにいくつかの安全マージンが必要だったので、R1はそこにあります。D2はフライバックです。それは-1V未満の電圧から保護しますが、これはキャップを台無しにするのに十分ではないかもしれません（ショットキーはより良いでしょうが、私は横に持っていません）。

電源のON / OFFで操作します。将来的には、C1とV1の間にダーリントンを配置します。プレートを無理に離しても、動作して何も傷つけないようになっているので、それは良いことです。私はまだこれをスコープで確認して確認する必要があります。

私は自分のインダクターをL1と直列に配置するというアイデアを思いつきました。これは、L1のインダクタンスの変化によって引き起こされる電流の変化を制限するように機能します。それをするかどうかわからない。

あなたは式を知っているかもしれません

• 1つの結果：スイッチなどによってインダクタを流れる電流を停止すると、高電圧のピークが発生し、物事に損傷を与える可能性があります。

ただし、この式は、時間の経過に伴う磁束の変化に基づいています。

ここで、Lは時間の経過とともに一定と見なされます。そうでない場合は、

問題は、インダクタンスLが時間の経過とともにどのように変化するかがわからないことです。コイルとプレート間の距離に応じて非線形に変化します。また、プレートがコイルに近づくとプレートにかかる力が増加するため、速度が増加し、Lの変化がさらに大きくなります。

経時的な線形性を仮定しても、方程式の解は醜いです。

時間の経過とともにLの動作を指定できるシミュレーションを作成しようとしましたが、現時点で意味があるかどうかわからないため、結果について考える必要があります。知らせます。

ただし、ある点ではプレートはコイル/回路からエネルギーを受け取り、もう一方の点ではエネルギーを戻すことを考慮する必要があります。これにより、両方向でも電圧スパイクが発生する可能性があるため、フライバックダイオードだけでなくツェナー（電源電圧を超える電圧）も使用します。

また、スコープで測定することをお勧めします。

編集：

今は長いツアーに出ていましたが、先週の金曜日に研究室で短時間プレイする機会がありました。

エナメル銅線のリールがいくつかありますが、問題は、ワイヤーの両端にアクセスできるリールを見つけることです。私はこれだけ見つけました：

• 線径：0.22mm
• ワイヤー抵抗：200オーム
• ソレノイド直径：3cm
• ソレノイド長：3cm

2kOhm抵抗を介して定電圧電源に接続し、50Vを印加して少なくとも少しの電流を得ました。鉄のネジを挿入したり取り外したりすると、コイルに電圧がかかります。

スコープはAC結合に設定されているため、CAは表示されません。+ 5Vベースライン。

両方向にスパイクがあることがはっきりとわかります。ネジを挿入すると、コイルもネジを吸い込み、電気エネルギーを消費します。ネジを抜くとき、システムにエネルギーを投入すると、コイルがそれを電気エネルギーに伝搬し、負のスパイクが発生します。また、スパイク後に極性が反転する緩和効果があることも興味深い点です。

この設定は、お持ちのマグネットに匹敵するものではありません。私のコイルは、強磁性体に力がかからないので、実際には磁石ではありません。私のコイルもエアコイルにすぎません。リールの穴の直径は1cm未満なので、ねじも少なくなります。そのため、コイルの全容量を材料で満たしませんでした。（ところで、そのネジでその穴にぶつかるのは難しいので、ネジをそれほど速く押し込むことができなかったため、最初のピークは2番目のピークよりも小さくなっています。）

保持磁石は数桁強くなり、インダクタンスも強くなります。プレートによって完全なヨーまで完了したヨーがあるため、プレートの効果も私のセットアップよりもはるかに大きくなります。

したがって、両方向に大きなスパイクが発生し、それが処理されない場合、回路に損傷を与える可能性があると確信しています。

最初に考えるのは、これをエレキギターのピックアップのように考えることです。永久磁石は一定の磁場を生成し、弦が動くとこの磁場はわずかに変調され、その結果、コイルの端子間に小さな信号が現れます。定電流発生器がコイルに接続され、これが同じ静磁場を生成した場合、問題になるでしょうか？

いいえ、違いはないと思います。電流源のコンプライアンスにより、弦が動いたときにコイルの端子間で同じ信号を生成できます。

したがって、問題には、磁化可能なプレートを引っ張るDC電磁石があります。引力があり、プレートが近づくと、両方の力が増加し、局所的な磁束密度も増加します。コイルが巻かれた固定磁石でこれを見ると、プレートがコイル/磁石に向かって移動すると、局所的な磁束が増加し、これによりコイルの1方向に起電力パルスが生成されます。プレートが遠ざかると、磁束密度が減少し、これにより反対方向に起電力パルスが発生します。

emfは、フラックスの変更中にのみ生成されるため、パルスです。ファラデーの帰納法則！

電磁石のシナリオ（物理的な磁石とコイルではなく）に戻ると、ギターのピックアップが動作するのと同じように電源が電流源である場合、この「コイル内部」EMFの影響は端子で見られます。 。ただし、電磁石には電圧が供給されるため、プレートの移動方法に応じて、電圧パルスによって電流がソースに出入りします。

電磁石の通常のDC電流があるとすると、この電流パルス（コイルの自己インダクタンスと抵抗によって制限されます）により、その電流が瞬間的に増加/減少します。これはコイルへの電源レールに沿って見られます。

そのため、コイルにエネルギーが供給され、自分のビジネスを気にしてそこに座っただけです。次に、プレートが移動し、磁力によってコイルに急速に移動します。これは、コイルがトランジスタまたはスイッチを介して電圧源でエネルギーを与えられるため、コイルBUTが取る電流に変調を引き起こし、重要なことに電圧スパイクを引き起こしません。

プレートを引き離すと、別の電流パルスが発生しますが、上記の理由により、電圧スパイクは発生しません。

次に、コイルを開いて、すぐにフライバックダイオードが逆起電力をキャッチします。この時点でプレートが切り離されて、事態は悪化します-いいえ！

リレーには、フライバックダイオード以外の特別な形のコイル保護が必要ですか？