zepete | Электромагнитный замок ST-EL250ML.

Электромагнитный замок - это просто электромагнит на 12В. Производители их обещают силу удержания равную 50кгс на каждые 100мA.

Я купил замок ST-EL250ML, который якобы удерживает дверь с силой 250кгс.

Принципиальная схема замка.

Как я писал в предыдущем посте, если не принимать дополнительных мер, то после отключения обмотки электромагнита от источника электрического тока магнитное поле в магнитопроводе сохраняется, а значит якорь от ярма не отскакивает сам по себе. Для предотвращения этого в электромагнитных замках применяет ряд мер:
-специальное железо в магнитопроводе;
- зазор между якорем и ярмом, в замке ST-EL250ML он обеспечивается возвышением централной части ярма, вокруг которой намотана проволока, над переферией;
- пружину отскока;
-электронное устройство размагничивания (C1, C2, R6, R7 на схеме).
Самое главное - это материал и размер магнитной системы замка, остальные меры только вспомогательные.

Я провел ряд испытаний замка.
Для начала провел измерение сопротивление обмотки электромагнита, оно оказалось равным 35 Ом (две параллельно соединенные обмотки). Потом измерил зависимость индукции магнитного поля в зависимости от силы тока или напряжения в условных единицах, так как моя гибридная микросхема с эффектом холла оказалась слишком большой для прорези в сердечнике, да и в самой прорези магнитное поле во много раз меньше, чем в сердечнике. Прорезь под датчик Холла уменьшила магнитное поле в сердечнике на 27%, так как smartec продает точно такой-же замок (Smartec ST-EL270L), но без прорези под датчик индукции магнитного поля, при этом он обещает силу удержания 270кгс.

Видно, что при пятикратном поднятии напряжения магнитная система в насыщение уходить не собирается, то есть запас железа очень большой.

После этого получил временную диаграмму напряжения на электромагните со схемой размагничивания при отключении питания. Схема размагничивания - это С1, С2, R6, R7 на принципиальной схеме.

Ей соответствует такая модель.

Оценил число витков в обмотке при помощи генератора DDS, витка тонкой проволоки в зазоре между якорем и ярмом и мультиметром. Число витков оказалось приблизительно равным 500.
Основываясь на этих данных оценил индукцию магнитного поля в 0.7 Тл. Расчет вел по формуле В=L*U/(R*len*width*loop)=2Гн*12В*1000мм*1000мм/(35Ом*155мм*13мм*500), где len*width - площадь сечения центральной части электромагнита, вокруг которой намотана проволока.

По формуле Максвелла сила притяжения получается равной F=400000*B*B*s=400000*0.7Тл*0.7Тл*2*13мм*155мм/1000000мм*мм=800Н(80кгс), то есть в 3 раза меньше обещанной производителем. Это значение скорее всего является реальной величиной силы удержания двери, так как производитель всегда завышает основные параметры товара в несколько раз, если их невозможно измерить покупателю простым способом. Тем более замок комплектуется алюминиевым креплением и шурупами для крепления к деревянной двери, которые точно оторвутся, если приложить силу в 250кгс:)

Схема размагничивания и пружина отскока оказывает малое влияние на расцепление этого замка, так как при прикладовании якоря обратной стороной или плавном уменьшении напряжения до нуля, он отделяется с очень небольшим усилием.

Выводы.
1. Сила удержания в несколько раз меньше обещанной.
2. Если следить за температурой электромагнитного замка, то к нему можно прикладывать напряжение в 5 раз больше номинального, после этого замок так же легко будет разделяться после отключения электроэнергии.
3. Схема размагничивания лишняя. Если замок не открывается без нее, то значит замок плохой.
4. Датчик положения двери уменьшает силу прижима якоря на 7%, а магнитное поле на 27%.