螺線管是許多過程自動化系統中非常常用的執行器。電磁閥有很多種，例如，有電磁閥可用于打開或關閉水或煤氣管道，還有電磁柱塞用于產生直線運動。我們大多數人都會遇到的一種非常常見的螺線管應用是叮咚門鈴。門鈴內部有一個柱塞式電磁線圈，當由交流電源通電時，它會上下移動一根小桿。該桿將撞擊放置在電磁閥兩側的金屬板，以產生舒緩的叮咚聲。

盡管有許多類型的螺線管機構可用，但最基本的東西保持不變。也就是說，它有一個纏繞在金屬（導電）材料上的線圈。當線圈通電時，這種導電材料會受到一些機械運動，然后在斷電時通過彈簧或其他機構反轉。由于螺線管涉及線圈，它們通常會消耗大量電流，因此必須具有某種類型的驅動器電路來操作它。在本教程中，我們將學習如何構建驅動器電路來控制電磁閥。

所需材料

電磁閥

12V 適配器

7805 穩壓器 IC

IRF540N 場效應管

二極管 IN4007

0.1uf 寬廣

1k 和 10k 電阻器

連接線

面包板

什么是電磁閥，它是如何工作的？

螺線管是一種將電能轉換為機械能的裝置。它有一個纏繞在導電材料上的線圈，這種設置充當電磁鐵。電磁鐵相對于天然磁鐵的優勢在于，它可以在需要時通過通電線圈來打開或關閉。因此，當線圈通電時，根據法拉第定律，載流導體周圍有一個磁場，因為導體是一個線圈，磁場足夠強，可以磁化材料并產生線性運動。

在此過程中，線圈會消耗大量電流，并且還會產生遲滯問題，因此不可能通過邏輯電路直接驅動電磁線圈。這里我們使用12V電磁閥，通常用于控制液體流量。電磁閥通電時消耗700mA的連續電流，峰值接近1.2A，因此我們在為這種特定的電磁閥設計驅動電路時必須考慮這些事情。

電路圖

電磁閥驅動器電路的完整電路圖如下圖所示。在查看完整電路后，我們將了解為什么會這樣設計。

如您所見，該電路非常簡單且易于構建，因此我們可以使用小型面包板連接進行測試。電磁閥可以通過在其端子上為 12V 供電來輕松打開，并通過關閉電源將其關閉。為了使用數字電路控制此開啟和關閉過程，我們需要像MOSFET這樣的開關器件，因此它是該電路中的重要組件。以下是選擇MOSFET時必須檢查的參數。

柵極源極閾值電壓V總務（千）:這是必須提供給MOSFET才能將其打開的電壓。這里的閾值電壓值為4V，我們提供的電壓為5V，足以完全打開MOSFET

連續漏極電流：連續漏極電流是允許流過電路的最大電流。在這里，我們的電磁閥消耗的最大峰值電流為1.2A，MOSFET的額定值在5V Vgs時為10A。因此，我們對MOSFET的額定電流非常安全。始終建議在電流的實際值和額定值之間有一些上邊際差異。

漏源導通狀態電阻：當MOSFET完全導通時，漏極和源極引腳之間有一些電阻，這種電阻稱為導通狀態電阻。該值應盡可能低，否則引腳上會出現巨大的壓降（歐姆定律），導致電磁閥的電壓不足。這里的導通電阻值僅為0.077Ω。

如果您正在為其他電磁閥應用設計電路，您可以查看 MOSFET 的數據表。7805線性穩壓器IC用于將12V輸入電源轉換為5V，當通過1K限流電阻按下開關時，該電壓將提供給MOSFET的柵極引腳。當開關未按下時，柵極引腳通過一個 10k 電阻器向下拉至地。這樣可以在未按下開關時保持 MOSFET 關閉狀態。最后在反并聯方向上添加一個二極管，以防止電磁線圈放電到電源電路中。

電磁驅動電路的工作原理

現在我們已經了解了驅動電路的工作原理，讓我們通過在面包板上構建電路來測試電路。我使用 12V 適配器供電，完成后我的硬件設置如下所示。

當按下中間的開關時，為MOSFET提供+5V電源，并打開電磁閥。當再次按下開關時，它會斷開與MOSFET的+5V電源連接，電磁閥回到關斷狀態。電磁閥的打開和關閉可以通過它發出的咔嗒聲來注意到，但為了讓它更有趣一點，我將電磁閥連接到水管上。默認情況下，當電磁閥關閉時，該值是關閉的，因此沒有水從另一端流出。然后，當電磁閥打開時，值打開并且水流出。工作可以在下面的視頻中可視化。