我将首先简单地说我不是电气工程师。然而,我是一个嵌入式程序员,在电路设计和设置方面有一些经验(给我 1 和 0,我可以让他们跳舞……但模拟是黑魔法……)。
一些背景可能有助于理解这里发生了什么。我在业余时间帮助当地剧院担任技术总监之一。很久以前,他们建造了一个用于多个制作和特殊活动的装备。该钻机特别是在舞台上方的轨道上的铝制底盘,可远程操作。该装备允许技术人员在演出期间降低舞台上的道具。道具简单地连接到系绳上,并通过小型直流电机降低到舞台上。电机仅沿一个方向运行 - 向下。然后,钻机跳下舞台,为下一次使用做好准备。通过它的设计,相当有趣,马达被取下并重新安装了好几次(它被更换为不同的物品,钻机上没有足够的空间放置所有东西)。
现在,我很久以前就设计了控制电路,从那时起它们就工作得很好。但是,我终于有时间和金钱通过升级来帮助他们。在这个过程中,我试图解决所有我没有找到正确答案的电子难题。
原始设计很简单……连接到 uC 的 n 沟道 MOSFET(查看下图,但去掉 A/B/C/D)。这一直有效。但是,每次插入电机时,当设备仍在供电时,设备将完全重新启动。我最初认为这可能是由于连接直流电机线圈的电流涌入,但我没有足够的知识知道是不是这样,或者缺少反激二极管。或者,更糟糕的是,UC 发生了一些事情。经过谷歌和这个网站的几次旅行后,我看到了一些建议,但我无法辨别哪个是准确的或最好的解决方案。更糟糕的是,我不知道如何正确调整这些组件的大小(对不起,求助!)。
有关其他信息,连接的电机始终为 3v-3.3v 和 1A 运行。电机可以随时更改,因此我无法在此处给出每个电机属性的准确值(钻机必须对此视而不见),但始终满足这两个要求。电机也通过 uC 由 PWM 控制。
这是我看到的建议:
所以让我们来看看这个列表。
当磁场在电机上崩溃时,建议使用“A”以防止 uC 闭锁。我......我想这是有道理的,不确定这是否会帮助或伤害我。
“B”是标准的反激二极管,用于在场崩溃时防止反馈 EMF。这是放置它的正确位置吗?如果这是正确的,二极管的尺寸如何?
“C”是一种双齐纳反激式,也有人建议。这需要更多的部分,所以我不确定这里是否有任何好处。
“D”是用于防止浪涌的压敏电阻安装。插入电机后,这会阻止我的 uC 重新启动吗?一个尺寸如何?
这些设计是否正确?我需要为 ESD 添加 TVS 吗?更重要的是,如果其中任何一个都是不错的选择,那么如何选择零件呢?我知道要在数据表中查找某些项目,但大量的附加信息位让我头晕目眩。什么重要,什么不重要?
最后(这是一本大部头,我知道......)我们有我今年要添加的最后一点。
这是导演的要求。他希望能够“丢弃”某些物品而不是使用系绳。为了做到这一点,他目前有一个糟糕的舞台工作人员将一个相当大的磁铁连接到汽车电池上。磁铁的规格为 12V,电流为 0.66 安培(来自 apwelectromagnets.com 的 EM175L-12-222),保持力为 110#(完全矫枉过正,但与安全相关)。我相信上面的电路会做需要的事情。uC 将发送一个 1(MAG1/MAG2,Armed 是安全的,也将是 1)并且磁铁通电。当我想“下降”时,我在 MAG1/MAG2 上写一个 0,将 H 桥朝相反的方向发送,迫使磁铁将支柱推开(如果磁铁此时有“粘住”的趋势保持开启时间过长,使支撑板磁化)。这种设计能行吗?我是否需要从上面添加相同或不同的保护,因为当 H 桥切换时,其上的 EM 场会更大?
我真诚地感谢我能得到的任何帮助。我希望我能透露更多关于剧院、演出和其他信息的信息。但是,我的合同禁止我在未经导演批准的情况下这样做(正在努力!)非常感谢任何帮助,如果导演批准,我会尝试将您添加到节目小册子中。
再次感谢您阅读 MOSFET 的故事,或者更流行的书名《哈利·波特与二极管的囚徒》。
根据托尼的问题编辑:
电源来自 A/C 线路,通过板载电源(100W,Delta Electronics 的 DPS-100AP-11 A)转换为 12V,然后通过每个 5A 的线性稳压器转换为 5V 和 3.3V( AZ1084CD-3.3TRG1 通过 Diodes Incorporated 提供 3.3v 电源,LM1084ISX 通过 TI 提供 5v 电源)。外部电缆没有屏蔽,主要由标准的 2 端子扬声器线组成(不幸的是价格便宜)。电缆长度从几英寸到 10 英尺不等,具体取决于当时的钻机设置。