Dans cette étude, une tentative a été faite pour concevoir un circuit de commutation MOSFET simple mais efficace pouvant être utilisé pour déclencher des lanceurs électromagnétiques. Le MOSFET est un composant semi-conducteur souvent utilisé pour la commutation de puissance en raison de son rendement élevé et de ses caractéristiques de commutation rapide. L'objectif principal de cette étude est de concevoir un circuit de commutation qui sera utilisé dans le futur pour déclencher un lanceur électromagnétique. Cependant, le déclenchement réussi sera contrôlé par la LED et non par les bobines. Nous pouvons donc réellement aborder le travail comme un circuit de déclenchement général avec des MOSFET.
Le MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) est un composant largement utilisé dans la commutation de semi-conducteurs hautes performances. Dans cet article, l'utilisation du MOSFET dans la commutation et ses avantages par rapport à d'autres éléments semi-conducteurs seront discutés et un simple circuit de commutation MOSFET sera expliqué. Le MOSFET est un type de transistor utilisé dans les applications de commutation à grande vitesse. Il est notamment utilisé dans des applications telles que les alimentations, les onduleurs, les convertisseurs DC-DC et les entraînements de moteur. Le MOSFET est avantageux en raison de sa faible capacité d'entrée, de son rendement élevé, de ses commutations rapides et de sa petite taille. Dans un MOSFET, une fine couche isolante formée sur les semi-conducteurs est connectée à l'électrode de grille. La tension appliquée à cette électrode de grille modifie le champ électrique dans la couche isolante. Ainsi, la conductivité électrique dans la région du canal du MOSFET est contrôlée. Le MOSFET consomme très peu d'énergie en raison de sa haute impédance d'entrée.
Les avantages du MOSFET par rapport aux autres éléments semi-conducteurs en matière de commutation sont les suivants :
• Low Input Capacitance : The input capacitance of the MOSFET is lower than that of other semiconductor switchers. This allows the MOSFET to switch quickly and enables higher switching frequencies.
• High Efficiency : The internal resistance of the MOSFET is low, which reduces energy loss. Therefore, MOSFET-based switching circuits have higher efficiency.
• High Switching Speed : MOSFET can be switched faster compared to other semiconductor switchers. Therefore, MOSFET-based switching circuits can operate at higher switching frequencies.
• Small Size : MOSFET is smaller in size compared to other semiconductor switchers. This allows for denser circuit designs.
Le MOSFET ayant un large éventail d'applications, de nombreux chercheurs s'efforcent d'améliorer la conception et les performances des circuits de commutation basés sur le MOSFET. Dans les convertisseurs DC/DC, les MOSFET sont préférés aux autres commutateurs à semi-conducteurs dans les applications à haute fréquence de commutation. Les MOSFET offrent plusieurs avantages par rapport aux autres commutateurs à semi-conducteurs dans les applications à haute fréquence de commutation. Tout d’abord, la raison la plus importante pour l’utilisation des MOSFET dans les applications à haute fréquence de commutation est qu’ils ont moins de dissipation de puissance aux hautes fréquences de commutation qu’aux basses fréquences de commutation. Par conséquent, les MOSFET s’imposent comme une option plus efficace dans les applications haute fréquence. De plus, les MOSFET présentent l’avantage d’une densité de puissance plus élevée que les autres dispositifs de commutation à semi-conducteurs. En fonctionnant à une densité de puissance plus élevée, les MOSFET peuvent commuter à des niveaux de courant et de tension plus élevés. De plus, les MOSFET peuvent être pilotés plus facilement et dans une moindre mesure que les autres commutateurs à semi-conducteurs. Les MOSFET peuvent être facilement commutés si les signaux dans le circuit de commande sont à des niveaux élevés ou faibles. En conséquence, les MOSFET sont plus efficaces, ont une densité de puissance plus élevée et sont plus faciles à piloter que d'autres commutateurs à semi-conducteurs dans les applications à haute fréquence de commutation. Pour ces raisons, ils sont largement utilisés dans les convertisseurs DC/DC, les applications d'électronique de puissance, la commutation haute vitesse, les amplificateurs de puissance et bien d'autres applications.
Circuit Elements:
- ARDUINO MEGA ( Microcontroller)
- IRFZ44N (MOSFET)
- PC817 (Optocoupler)
- LM7812 & LM7805 (Linear Voltage Regulator)
- 330R & 10kR (Resistance)
- 0.1uF & 0.22uF &10uF & 100uF (Capacitor)
- LED
Lors de la création du circuit dans cette étude, les fiches techniques de tous les composants ont été examinées une par une. Les broches de connexion, les valeurs de courant et de tension ont été prises en compte et une conception a été réalisée en conséquence. Sans mentionner les informations de la fiche technique ou les détails techniques dans l'application, des informations générales sur les matériaux sont mentionnées ci-dessous. Ceux qui souhaitent consulter les détails peuvent accéder gratuitement aux fiches techniques depuis Internet, mais si vous avez des questions ou des suggestions, vous pouvez me contacter via les canaux de communication que j'ai laissés à la fin.
IRFZ44N est un transistor MOSFET de puissance à canal N. Ce transistor est un choix populaire utilisé dans la commutation à courant élevé et basse fréquence. IRFZ44N se caractérise par une conductivité élevée, une faible résistance et des caractéristiques de commutation rapide. L'IRFZ44N est livré dans un boîtier TO-220 et a généralement une capacité de transport de courant maximale de 55 V et 49 A. De plus, grâce à sa faible capacité d'entrée, ce composant peut également être utilisé dans des applications à commutation rapide.
Arduino Mega est une carte microcontrôleur améliorée de la plateforme Arduino. Il offre plus de ports d'entrée/sortie (E/S) et plus de capacité de mémoire. Le Mega comprend 54 broches d'entrée/sortie numériques (dont 14 peuvent être utilisées comme sorties PWM), 16 entrées analogiques, 4 connexions UART (communication série), 4 broches d'interruption externes et plus encore. Ces fonctionnalités rendent l'Arduino Mega idéal pour les projets et applications plus complexes nécessitant davantage de connexions d'entrée/sortie. Arduino Mega a un large éventail d'applications. Il est particulièrement utilisé dans des applications telles que la robotique, le contrôle automatique, les réseaux de capteurs et les enregistreurs de données. Cependant, dans un projet, il n’était utilisé que pour le déclenchement numérique. Les fonctionnalités de Mega et sa large zone d'utilisation permettent de rendre les projets plus avancés et plus complets. Cependant, dans cette étude, il n’a été utilisé que pour le déclenchement numérique. Le PC817 est un isolateur optique et est utilisé pour isoler le signal d'entrée. Il fournit une connexion sécurisée entre les appareils à faible consommation et les appareils à haute puissance et peut également être utilisé dans les applications de transmission de données à haut débit.
Les LM7812 et LM7805 sont des régulateurs de tension linéaires avec différentes sorties de tension utilisés dans les appareils électroniques. Le LM7812 fournit une sortie de 12 volts et est utilisé dans les applications nécessitant une alimentation de 12 volts telles que les émetteurs radio, les amplificateurs, etc., tandis que le LM7805 fournit une sortie de 5 volts et est préféré pour les applications nécessitant une alimentation de 5 volts telles que les appareils numériques. circuits, éclairage LED, appareils domestiques intelligents, etc. Les deux régulateurs de tension sont utilisés pour réduire la tension d'entrée à une tension de sortie constante et sont importants pour le fonctionnement correct et sûr des appareils électroniques. Avec une large gamme d'applications, les LM7812 et LM7805 sont des composants fréquemment utilisés dans les projets électroniques.
Dans le circuit de commutation, une LED est utilisée pour voir quand l'interrupteur est allumé ou éteint. La LED s'allume lorsque l'interrupteur est allumé et reste éteinte lorsque l'interrupteur est éteint. Cela permet de surveiller visuellement l'état du circuit. Pour éviter une consommation de courant élevée, des résistances sont utilisées pour limiter le courant circulant à travers le transistor (par exemple MOSFET) utilisé dans la commutation. Cela évite la surchauffe et l'endommagement du transistor. Cela empêche également le courant élevé d’endommager d’autres composants. Les valeurs des résistances sont choisies en fonction des exigences du circuit et des caractéristiques du transistor utilisé. Dans l’étude, 2 LED différentes ont été déclenchées séquentiellement avec le même microprocesseur. Autrement dit, le circuit dans l'application réelle donnée est constitué par le bâtiment 2 du circuit dont l'étude théorique est donnée. Les lanceurs électromagnétiques sont des dispositifs très intéressants et présentés comme la technologie du futur. Ces appareils utilisent le champ magnétique pour lancer des objets à grande vitesse. Si vous souhaitez créer votre propre lanceur électromagnétique, vous pouvez fabriquer cet appareil à l'aide d'un circuit de commutation MOSFET. C'est l'élément principal du travail effectué. Je prévois de développer et de mettre en œuvre ce circuit que j'ai partagé comme circuit de lancement électromagnétique pour mon projet TÜBİTAK 2209-A à l'avenir.
Si vous avez des commentaires, veuillez me contacter à l'adresse e-mail [email protected].
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