CoilCell-Schaltkreise verstehen

CoilCell ist eine dünne planare PCB-Spule auf einer mehrschichtigen Leiterplatte mit integriertem Treiber, der die magnetische Steuerung vereinfacht. In diesem Beitrag untersuchen wir ihre Schaltung und Funktionsweise.

Was ist CoilCell?

CoilCell ist eine PCB-basierte Planarspule, die ein Magnetfeld erzeugt, das mit Magneten interagieren kann. Sie ist in zwei Konfigurationen erhältlich:

• 1-W-Spulenzelle: Hergestellt aus einer 1,3 mm dünnen, 4-lagigen Leiterplatte mit einer Spiralspule mit 70 Windungen und einem Spitzenmagnetfeld von 2,3 mT.
• 2,5-W-Spulenzelle: Hergestellt aus einer 2,6 mm dünnen, 14-lagigen Leiterplatte mit einer Spiralspule mit 200 Windungen und einem Spitzenmagnetfeld von 10 mT, das mit einer Eisenrückplatte auf 17 mT erhöht werden kann.

Mit seinem DRV8837 H-Brückentreiber ermöglicht CoilCell die Steuerung des Stromflusses und bestimmt sowohl die magnetische Polarität als auch die Stärke über die beiden Eingangssignale.

Das Herz von CoilCell: DRV8837 H-Brücke

Im Gegensatz zum CoilPad (das einen externen Treiber benötigt) verfügt dieses CoilCell-Modul über einen integrierten DRV8837 H-Brücken-Treiber. Dieser ermöglicht einen bidirektionalen Stromfluss, sodass die Spule ein Nord- oder Südmagnetfeld erzeugen kann:

• Magnetischer Norden: IN1 = VCC/PWM , IN2 = GND
• Magnetisch Süd: IN1 = GND , IN2 = VCC/PWM
• Aus-Zustand: IN1 = GND , IN2 = GND

For added clarity, an onboard LED provides visual feedback, indicating the polarity of the output.

Hauptmerkmale des DRV8837:

• Überstromschutz
• Unterspannungsabschaltung
• Thermische Abschaltung
• Unterstützt bis zu 1,8 A Dauerstrom

Diese Sicherheitsfunktionen helfen, Schäden durch Überhitzung oder falsche Verdrahtung zu verhindern und gewährleisten einen zuverlässigen Betrieb.

Erste Schritte mit CoilCell

Um mit der Verwendung von CoilCell zu beginnen, folgen Sie diesen Schritten:

1. Verdrahtung von CoilCell mit Ihrem Schaltkreis

Löten Sie die Strom- und Eingangspins an Ihren Mikrocontroller.

• Durch die Einstellung von IN1 auf „hoch“ wird ein Nordmagnetfeld erzeugt
• Durch die Einstellung von IN2 auf „High“ wird ein Südmagnetfeld erzeugt
• Wenn Sie sowohl IN1 als auch IN2 auf GND setzen, wird die Spule ausgeschaltet.

Der VCC muss an eine maximale Versorgungsspannung von 5 V angeschlossen werden.

Bei Verwendung mehrerer CoilCells ermöglichen die seitlichen Pads eine einfache Reihenschaltung, um Strom- und Steuersignale über mehrere Einheiten hinweg zu teilen.

2. Codieren mit der CoilCell-Bibliothek

Zur Vereinfachung der Programmierung hatten wir eine CoilCell-Bibliothek mit einfach zu verwendenden Funktionen.

Schritte zum Installieren der Bibliothek:

1. Öffnen Sie die Arduino IDE
2. Gehen Sie zum Bibliotheksmanager und suchen Sie nach „CoilCell“.
3. Klicken Sie auf Installieren
4. Laden Sie die Beispielskizzen, um mit dem Experimentieren zu beginnen!

3. Die Dinge klein halten

Nutzen Sie unser CodeCell-Modul, das Pin-zu-Pin-kompatibel mit CoilCell ist. Mit CodeCell können Sie drahtlose Steuerung und interaktive Sensorik hinzufügen und so neue Möglichkeiten für Ihre Projekte erschließen.

Sicherheitstipps und Wärmemanagement

Überlegungen zur Wärme

• Die 2,5 W starke Spulenzelle mit 200 Windungen kann Temperaturen von bis zu 110 °C erreichen – insbesondere in Kombination mit einer Eisenrückplatte.
• Stellen Sie sicher, dass 3D-gedruckte Teile oder Materialien in der Nähe der Spule hohen Temperaturen standhalten können.
• Reduzieren Sie die Leistungsabgabe, indem Sie den PWM-Arbeitszyklus anpassen, um die Wärmeentwicklung zu steuern.

Allgemeine Sicherheit

• Vermeiden Sie bei Betrieb mit hoher Leistung den direkten Kontakt mit der Spule.
• Verwenden Sie einen Augenschutz, wenn Sie mit kleinen Magneten arbeiten, die bei hoher Geschwindigkeit abgestoßen werden können.
• Stellen Sie sicher, dass alle gelöteten Drähte oder Steckbrücken nicht magnetisch sind, um unbeabsichtigte magnetische Störungen zu vermeiden.

Abschluss

Mit dem CoilCell-Modul haben Sie alles, was Sie zum Experimentieren und Bauen Ihrer eigenen magnetischen Aktuatoren benötigen! Sehen Sie sich hier die CoilCell-Schaltpläne an, um den Schaltungsaufbau kennenzulernen und ihn in Ihr nächstes Projekt zu integrieren!