Como construir solenoides caseiros

[Aislan Silva Costa]

Boa a todos!

 

Na minha ultima postagem aqui do fórum obtive grande ajuda por parte dos usuários, então volto para buscar mais ajuda.

 

Estou necessitando de uma válvula solenoide, do tipo dessa anexada aqui. Consiste numa bobina, aonde um fio esmaltado e enrolado no núcleo, no interior do núcleo existe um eixo que e atraído por o campo magnético criado quando a tensão na bobina, a mola tem por função retornar o eixo na posição inicial. Pois bem, para economizar resolvi tentar fazer alguns destes solenoide aqui em casa, eles funcionam, porém, em pesquisas vi que, numa bobina, segundo a equação do campo magnético, quanto maior a corrente, maior a intensidade do campo magnetico:

 

B=μ.N.i/l 

n: numero de espiras,

l = comprimento da bobina,

i = corrente,

 

fonte: https://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/campo-magnetico---espira-e-solenoide-direcao-sentido-e-vetor.htm

 

Nessa equação, quanto mais espiras(N) em um menor comprimento da bobina(L) e quanto maior a corrente, maior a intensidade do campo magnetico.

 

Temos também a indutância:

 

A capacidade de uma bobina de (N) espiras em criar o fluxo com determinada corrente(i) que percorre o circuito é denominada Indutância (símbolo L) medida em "henry" cujo símbolo é H.

 

 

 

fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Indutância

 

Já na indutância, quanto menor a corrente, maior a indutância.

 

Minha primeira pergunta é: Ainda não consegui entender como campo magnético e indutância se relacionam a uma bobina, gostaria que alguém com mais experiencia me explicasse.

Os solenoides que fiz: 1º com fio 25awg, com 5cm de comprimento, núcleo tubo de caneta, 2 camadas de 50 espiras

                                        2º com fio 25awg, com 5cm de comprimento, núcleo tubo de caneta, 6 camadas de 50 espiras voltas.

                                        3º com fio 29awg, 5cm de comprimento, núcleo tubo de caneta, 6 camadas de 80 espiras

 

 Quando aumentei o numero de camadas com o fio 25awg(2º) consegui maior deslocamento do eixo, porém quando usei o fio 29awg(3º) com mais espiras ainda, teve o mesmo efeito da 2º.

Experimente tensões diferentes, funcionam do mesmo modo com 6v(4 pilhas AAA), 9v(6 pilhas AAA) ou mesmo 15v(10 pilhas AAA) em serie.

Sambem fiz teste nos quais, usei 4 pilhas AAA em series, com 6v, e mais 4 pilhas em paralelo a ligação em serie, para fins de aumentar a corrente. porém o resultado e o mesmo com ou sem a ligação de pilhas em paralelo.

Ainda não entendi se na construção de um solenoide e importante maior corrente ou maior tensão, fico no aguardo por ajuda dos demais.

 

 

 

[Tito Fisher]

Ola.

 

Acredito que este artigo do Prof  Newton Braga explique com riqueza de detalhes a sua dúvida .

 

http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/3890-mec095

 

 

 

 

[Aislan Silva Costa]

Como vai @Tito Fisher? Então, eu já tinha consultado o site do Braga, deu pra clarear as ideias, mas, como eu disse no post, ainda não entendi , com base nas equações de intensidade do campo magnético e na equação da indutância como elas se relacionam. Por que, na equação do campo magnético, quanto maior a corrente, maior a intensidade, e na indutância, quanto menor a corrente, maior indutancia, entao fica a dúvida, quanto maior a corrente, maior a força do solenóide? 

[Ricardov]

Para ter mais força precisa de maior corrente. O fio tem uma determinada capacidade de corrente, se exceder vai aquecer demais e queimar o esmalte, causando um curto circuito. Então tem que buscar um equilíbrio entre o fio a ser usado e a quantidade de espiras. É mais fácil usar um solenóide pronto.

[albert_emule]

 

 

Parece que se usar as correntes presentes na tabela a baixo, o fio não queima. 

Funciona assim:

Se um fio percorrido por 1 ampere produz intensidade X de campo magnético....

100 espiras do fio percorrido por 1 ampere vai funcionar como se fosse intensidade de 100 vezes X.

 

100 espiras de um fio percorrido por corrente de 1A produz a mesma intensidade de campo magnético que apenas uma espira percorrida por 100 amperes.

 

A parte mecânica do solenoide existem outros "segredos":

Eu descobri que um solenoide que puxa freio de maquinas de lavar antigas, são AC 110V ou 220V. Mas são extremamente fortes.

 

A peça que é atraída fecha como um transformador. Quando está fechada, o consumo de energia é baixo.

Mais quando está aberta, a corrente que circula é alta. 

Resultado é que o solenoide tem uma força do cão. 

 

E tem outros detalhes técnicos:

Existem uns naneis de cobre fechando curto-circuito para defasar ondas e fazer com que a força do campo magnético que é de corrente alternada, pareca que está vindo de fonte DC.

São uns anais que filtram as vibrações do ripple da onda.

Tem muita ciência nisso aí.  

 

 

 

[Aislan Silva Costa]

Obrigado pela ajuda de todos! Em anexo está o solenóide(que eu considero o melhor até agora) que fiz. O comprimento da bobina e de cerca de 4,5 cm, o núcleo e de tubo de caneta(não consegui ainda um núcleo de ferro para testar, testei com alumínio, ficou pior do que o de plástico) com cerca de 0,5 cm de diamentro. O fio usado é o 27awg. Não importa a tensão, 6, 9, 15v(esquenta muito) o deslocamento da mola e o mesmo, cerca de 1mm. Eu queria aumentar esse deslocamento para 2mm, porém, aumentar a tensão não adianta, eu experimentei ligar 4 pilhas em paralelo para aumentar a corrente, junto de mais 4 pilhas em série, porém o deslocamento em vez de aumentar, faz e diminuir. O objetivo desse solenóide e para quando em repouso tampar um orifício aonde sai um combustível para um carburador, e quando energizar liberar a passagem.

[.if]

Muito bacana amigo @Aislan Silva Costa . Dentro de suas limitações, até que fez um bom trabalho e não desistiu.

Ideias pra aumentar o deslocamento: deixe a mola mais fraca. Pra este propósito penso que não precisa ser parruda. Coloque um ímã. Penso que o campo da bobina vai somar com o do íma.

Agora um xute ... você pode tentar duas bobinas acionadas em sequência: a primeira puxa e desliga, o êmbolo aproxima da segunda que se liga e mantém.

Por último, pra esta missão...

39 minutos atrás, Aislan Silva Costa disse:

O objetivo desse solenóide e para quando em repouso tampar um orifício aonde sai um combustível para um carburador, e quando energizar liberar a passagem

pode "inventar" um sistema com trava: um pulso vai e não volta. Outro volta e não vai. Tipo desta chave liga desliga...

A vantagem é que não vai ficar consumindo corrente.

[Aislan Silva Costa]

Como vai @Isadora Ferraz? Primeiramente obrigado! Então, coloquei um pequeno imã desses de alto falante no topo do solenóide. Consegui um novo deslocamento de 2mm suficiente para meu trabalho. Só que agora, consegui um núcleo de ferro e fiz um solenoide usando ele, o problema e que com esse núcleo de ferro, virou um eletroímã, não há deslocamento do eixo no interior do núcleo, apenas o mantém fixo nas paredes do núcleo. Com o de plástico, isso não acontece obviamente porque o plástico não conduz corrente e nem aumenta a intensidade do campo magnético, mas no solenóide com o núcleo de ferro, como contorno este problema?

[.if]

De fato e eletroima vai atrair o ima e quando encosta tende a ficar.  você já abriu um daqueles da sua imagem? De máquina de lavar. O eixo desloca dentro do núcleo de ar. Abra 1 ou pesquise fotos internas dele. Acho que você já deve ter usado. Imaginei o bastão ou o eixo magnético dentro pra somar com o magnetismo da bobina. Ou seja, sem

35 minutos atrás, Aislan Silva Costa disse:

núcleo de ferro

 

+: você já abriu um hd de computador? tem um sistema - uma bobina que desloca a cabeça com um superímã e sem núcleo de ferro. É uma outra boa referência.

bobina no atuador.

O próprio altofalante é uma referência: uma bobina em torno dum íma que faz deslocar o treco pra deslocar a membrana pra deslocar o ar. Que trem 'desloucado' kk

 

abç

[Aislan Silva Costa]

Como vai @Isadora Ferraz? Então, pesquisei sobre a bobina com núcleo de ferro, se entendi bem, eu fiz uns protótipos aqui. Num êmbolo desses de seringa fechado, no topo coloquei um tampão de metal rodeado de imãs(retirei do alto falante). No inteiro um eletroímã, quando energizado, ele tende a ir de encontro ao imã, uma mola faz ele voltar a posição inicial. Por questão de tamanho, continuo a usar os primeiros solenóide que fiz, com algumas modificações e agora usando bateria de celular(3.85v , 2.000mAh), e um ímã no topo, como recomendado, ele passou dos míseros 1mm para a contração total da mola, cerca de 5mm. Pra entender o que preciso agora, antes explico a função do solenóide. Uma bombinha de ar faz a função de aspirar o ar(como num motor aspirado) , na entrada existe um carburador que faz a mistura ar/combustível. Sem o solenóide, ocorre a mistura e a detonação na câmara de combustão corretamente porém, como a passagem de  combustível fica sempre  aberta, após alguns segundos a cuba da bomba enche de combustivel. Agora, com o solenóide,o combustível sai através dum gliche que está fechado pelo solenóide. Quando energizado, o solenóide abre e permite a passagem do combustível. A cada volta do motor da bomba, meia volta e para sucção do ar(e combustível) e meia volta para a exaustão da mistura.O solenóide teria que abrir na meia volta correspondente a sucção para fazer a mistura, o que, seria umas 15 vezes por segundo. Fiz um sistema bem grotesto,que quando o eixo do motor está na eminente posição de iniciar a sucção, faz contato com um fio de cobre rígido que energiza o solenóide. O problema e que, como a rotação do motor e alta, não dá tempo da abertura correta do solenóide. Há algo que eu possa fazer quanto a isso. Ou seja, o solenóide se abrir mais rápido?

 

Como sou apenas entusiasta em eletrônica(estou mais pro ramo da programação) fica difícil até fazer uma pesquisar, por não saber como pesquisar. Mas, avaliando a situação, meu problema se resolveria se o solenóide se contradisse corretamente muitas vezes por segundo. Como e a tensão que manda na intensidade do campo magnético, para ter o efeito desejado, necessitaria uma grande corrente(assim diminuiria o tempo de acionamento do solenóide) várias vezes por segundo. Porém isso faria um aumentarão de potência, calor, consequentemente queima da bobina. Porém para efeitos de teste, vi um artigo no Newton Braga, sobre canhão magnético:

 

http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/projetos-educacionais/7655-canhao-por-descarga-capacitiva-mec13

 

Acontece que, uma fonte de 36v carrega um capacitor com auta capacitância e tensão(50v, 1000uF) , após a carga ele aciona um solenóide. Por ter uma resistência baixa, o artigo diz que, com 40v, numa resistência de 0.04 ohms, a corrente que passa pelo solenóide e da ordem de 100 amperes(I=V.R), mas isso numa fração de segundos. 

 

Tenho aqui, aquelas raquetes de mata mosquito, que com 3v de tensão de entrada, através do circuito de aumento e triplificacao da tensão, fornece 3000v na saída. 

 

Dito isso, poderia adaptar as minha necessidade, um circuito que aumenta a tensão, como o da raquetes(mas com valores menores apropriados ao que se quer) carregar o capacitor e então efetuar a descarga no solenóide? Se repetindo a uma taxa de mais ou menos 15 vezes por segundo?

[.if]

Ah tá. Neste caso penso que vale a pena adaptar algum solenoidinho qualquer.  você já pesquisou micro solenoide no google imagens? Outra doidera: talvez possa dispensar a mola fazendo um sistema vai e vem alternado a direção da corrente. pesquise ponte h. Neste caso o ac de 15Hz pode provocar menor aquecimento na bobina.... so chute.

Infelizmente o lance da raquete não deve te ajudar. Capacitor pode te dar corrente alta momentaneamente mas o preço é corrente baixa por um longo tempo pra carregar. Isso penso que não encaixa nos seus requisitos.

 

Ah e tome cuidado com a faisquinha do contato perto do combustível.

[Aislan Silva Costa]

Boa tarde @Isadora Ferraz, como vai? Obrigado pelo contato! Sim, antes de tentar fazer solenóides caseiros, eu já tinha pesquisado pronto, mas pelo preço unitário, não me empolguei muito não. Porém, pelo resultado que estou tendo ultimamente, por exemplo, tem uma micro solenóides de 12v com curso de eixo de 10mm, por cerca de 40 reais, atualmente, o melhor solenóide que fiz, e ligado com 3v e com curso do eixo de 5mm, que ja se encaixa nas minhas necessidades. Entretanto, será que esses solenóide prontos teriam uma velocidade de operação de forma que eu necessitasse de nenhum circuito adicional? 

 

Sobre as pontes h, já conheço seu funcionamento, já estou pesquisando alguns circuitos para fazer e testar, mas voltando ao circuito de carga de capacitor, e se eu usasse aliado ao circuito de aumento da tensão, também um circuito de transistores Darlington para aumentar o ganho da corrente? O que acha?

[.if]

Sobre a velocidade não sei dizer. Teoricamente se mais leve melhor. Há de considerar também a questão do aquecimento pelo atrito além do elétrico.

Penso que se aumentar a V pode não ajudar muito. Se com 3v já teve um bom resultado, o lance agora é trabalhar na questão da força e frequencia de acionamento. Penso que um mosfet dá um resultado melhor que o darlington. O mosfet 'fecha o contato' melhor. Alguns melhor que relé.