螺线管是许多过程自动化系统中非常常用的执行器。电磁阀的类型很多，例如，电磁阀可用于打开或关闭水或燃气管道，电磁阀柱塞可用于产生线性运动。我们大多数人会遇到的一种非常常见的螺线管应用是叮-门铃。门铃内部有一个柱塞型电磁线圈，当由交流电源供电时，该线圈将上下移动一个小杆。这根棒会撞到螺线管两侧的金属板上，产生柔和的叮当声。
尽管有许多类型的螺线管机构可用，但最基本的内容仍然相同。即，它具有缠绕在金属（导电）材料上的线圈。当线圈通电时，该导电材料会经受某种机械运动，然后在断电时通过弹簧或其他机构反转。由于螺线管涉及线圈，它们经常消耗大量电流，因此必须使用某种类型的驱动器电路来操作它。在本教程中，我们将学习如何构建驱动器电路来控制电磁阀。
所需材料
- 电磁阀
- 12V适配器
- 7805稳压器IC
- IRF540N MOSFET的
- 二极管IN4007
- 0.1uf容量
- 1k和10k电阻
- 连接线
- 面包板
什么是电磁阀？它如何工作？
螺线管是将电能转换为机械能的装置。它具有缠绕在导电材料上的线圈，该装置起着电磁体的作用。与天然磁铁相比，电磁铁的优点是可以在需要时通过给线圈通电来打开或关闭电磁铁。因此，当线圈通电时，根据法拉第定律，载流导体周围会产生磁场，因为导体是线圈，磁场强度足以使材料磁化并产生线性运动。
在此过程中，线圈会消耗大量电流，还会产生磁滞问题，因此无法通过逻辑电路直接驱动电磁线圈。在这里，我们使用的是12V电磁阀，通常用于控制液体的流量。通电时，螺线管会吸收700mA的连续电流，峰值接近1.2A，因此在设计此特殊电磁阀的驱动电路时，我们必须考虑这些因素。
电路原理图
下图显示了电磁驱动器电路的完整电路图。看完整个电路后，我们将理解为什么如此设计。
如您所见，该电路非常简单且易于构建，因此我们可以使用小型面包板连接进行测试。通过螺线管两端的12V电源可以简单地打开螺线管，也可以通过关闭电源来关闭螺线管。为了使用数字电路控制这种导通和关断过程，我们需要像MOSFET这样的开关器件，因此它是该电路中的重要组件。以下是选择MOSFET时必须检查的参数。
栅极源极阈值电压V GS（th）：这是必须提供给MOSFET使其导通的电压。这里的阈值电压值为4V，我们提供的5V电压足以完全导通MOSFET。
连续漏极电流： 连续漏极电流是可以允许流过电路的最大电流。在这里，我们的螺线管消耗的最大峰值电流为1.2A，在5V Vgs时，MOSFET的额定电流为10A。因此，我们对MOSFET的额定电流安全得多。始终建议在电流的实际值和额定值之间留有一定的上限值。
漏极-源极导通状态电阻： 当MOSFET完全导通时，它在漏极和源极引脚之间具有一定的电阻，该电阻称为导通状态电阻。该值应尽可能低，否则引脚之间将存在巨大的电压降（欧姆定律），导致没有足够的电压供电磁阀开启。这里的通态电阻值仅为0.077Ω。
如果您正在为其他一些电磁应用设计电路，则可以查看MOSFET的数据表。使用7805线性稳压器IC将12V输入电源转换为5V，然后在通过1K限流电阻器按下开关时将此电压提供给MOSFET的栅极引脚。当未按下开关时，栅极引脚通过10k电阻下拉至地。当不按下开关时，这可保持MOSFET处于关闭状态。最后，沿反平行方向添加一个二极管，以防止电磁线圈放电到电源电路中。
电磁驱动电路的工作
现在我们已经了解了驱动器电路的工作原理，可以通过将其构建在面包板上来测试电路。我使用12V适配器供电，完成后我的硬件设置看起来像这样。
当按下两者之间的开关时，+ 5V电源将提供给MOSFET，它会打开电磁阀。再次按下该开关时，它将断开MOSFET的+ 5V电源，螺线管返回到关闭状态。螺线管的开和关可以从它发出的喀哒声中注意到，但是为了使它更有趣，我将螺线管阀连接到了水管上。默认情况下，当电磁阀关闭时，该值处于关闭状态，因此没有水从另一端流出。然后，当螺线管打开时，该值打开，水流出。可以在下面的视频中看到工作。
希望您理解该项目并喜欢构建它，如果您遇到任何问题，请随时将其发布在评论部分或使用论坛获取技术帮助。