Duda con GND y diferentes voltajes a usar con arduino, actuadores y inductores

Buenas tardes

Tengo un proyecto para un curso que estoy realizando que consiste en lo siguiente

Arduino Uno R3, que toma señales de 4 sensores analogicos (2 potenciometros, 1 thermistor y un sensor de presion atmosferica). Todos alimentados con +5V.

Una valvula solenoide, y un motor sin escobillas alimentados con +12V. Ambos con circuito de proteccion contra sobrevoltaje (clamped) con diodos 1N4007.

Una bobina de encendido automotriz de unos 6kV o 8kV.

Mi consulta es:

Tengo que hacer que la bobina simule un salto de chispa en la bujia.

Existe algún riesgo de que me entre sobrevotaje (los 8000kV) por la linea GND del arduino siendo que la fuente que alimenta tanto el riel de 5V como el de 12V es la misma (y tambien el mismo GND?)

De ser así que medida de protección debería tener en GND?

Seria mejor derivar el salto de chispa a un tomacorriente en la entrada de tierra?

Desde ya muchas gracias por sus respuestas

Hi,
Yo no veo ningun problema en la forma que lo tienes alambrado con la exepcion de usar un opto coupler para prender/apagar el mosfet. Esto te va aislar completamente el arduino del alto voltaje.
Otra cosa que te aconsejo es de que hagas un google como energizar un coil de alto voltaje usando un mosfet. Hay ciertas concosideraciones que debes de tomar para prevenir danar el mosfet del alto voltaje.

Gracias por tu respuesta.

Si lo del optocoupler lo pensé, pero en realidad estoy utilizando el modulo de encendido original del automóvil (no lo puse en el diseño). Puse el mosfet a modo de darle un aspecto general.

Mas que nada me preocupa la derivación a GND de la alta tension de la bobina, si puede encontrar el camino de vuelta a los circuitos lógicos.

Desde ya muchas gracias

Si tu preocupación fuera cierta, la electrónica de un automóvil no sobreviviría; entonces... ¿qué tiene de malo?

Además, si tanto te preocupa mejor sigue la idea de tauro0221: usa un optoacoplador.

Lucario448:
Si tu preocupación fuera cierta, la electrónica de un automóvil no sobreviviría; entonces... ¿qué tiene de malo?

Además, si tanto te preocupa mejor sigue la idea de tauro0221: usa un optoacoplador.

Gracias por tu respuesta.

El asunto es que este esquema difiere de la electronica automotriz en 2 cosas.

  1. Estoy usando una fuente conmutada de PC y no una batería automotriz. Como fuente de alimentación.

  2. Uso un negativo común al riel 5V y 12V (en la electronica automotriz la ECU o unidad de control convierte los 12V a 5V, no he visto un vehículo que venga con riel de alimentación 5V para la electronica discreta).

Ademas de que la propia carrocería del auto actúa como disipador. Aquí el arco voltaico va a saltar prácticamente a la fuente AT (no ATX) de la pc.

Esto me puede traer inconveniente?

Es la duda.

Saludos y gracias

@Fabius_reX no puedo creer tu respuesta.

  1. Estoy usando una fuente conmutada de PC y no una batería automotriz. Como fuente de alimentación.

Salvo lo obvio, cual es la diferencia?

  1. Uso un negativo común al riel 5V y 12V (en la electronica automotriz la ECU o unidad de control convierte los 12V a 5V, no he visto un vehículo que venga con riel de alimentación 5V para la electronica discreta).

De nuevo, como crees que la ECU convierte 12V en 5V, justamente con un DC-DC. Nada fuera de lo que usamos con arduino como STep-down.

Tu prueba tranquilo y si quieres proteger el arduino entonces prueba todo sin arduino y solo conecta 5V de alguna fuente a la entrada del MOSFET (supongo) o transitor.

Bueno yo hace tiempo instale un modulo HEI (High Energy Ignition) de un chevrolet a un toyota con distribuidor y platinos porque se me comía los platinos (Mi bobina era muy fuerte y con el tiempo el platino se empezaba a carbonizar y hacer un hueco por la chispa, lo típico), este modulo me parece que tiene un transistor BUB941ZT creo que puedes utilizar este modulo para tu aplicación
El modulo en cuestión:

La forma en que yo lo instale, tu tendrías que eliminar todos los leds la conexión del platino y conectar el arduino al 2n2222 con su debida resistencia.

surbyte:
@Fabius_reX no puedo creer tu respuesta.
Salvo lo obvio, cual es la diferencia?

Que la batería puede absorber voltaje, mientras que no a todas las fuentes les gusta recibir voltaje en oposición?

surbyte:
De nuevo, como crees que la ECU convierte 12V en 5V, justamente con un DC-DC. Nada fuera de lo que usamos con arduino como STep-down.

Tu prueba tranquilo y si quieres proteger el arduino entonces prueba todo sin arduino y solo conecta 5V de alguna fuente a la entrada del MOSFET (supongo) o transitor.

No es la protección al circuito de corte del inductor lo que me preocupa. Sino, que pasa cuando la alta tension del secundario de la bobina se disipa en GND, siendo el GND el mismo para el riel +12V y +5V.

Trabajo en telecomunicaciones con centrales que trabajan a -48V y siendo el +0V común con la tierra. No te haces idea lo que sucede en la fuente de alimentación/rectificador AC/DC cuando el rayo encuentra su camino a través de la tierra hacia el 0V.

Mas en concreto. Sugieren hacer que el polo de masa de la bujia derive la descarga de la bobina a GND, o mejor a la tierra (carcasa) de la fuente?

Gracias Swift por tu respuesta. Estoy usando justamente un modulo HEI de 8 pines y es el transistor interno el que realiza el corte de la bobina cuando el arduino le envía los pulsos a través del pin Bypass.

Mi preocupación es que pasa en GND cuando la alta tension de la bobina encuentra su camino. Si puede interferir, o encontrar un camino de menos resistencia a través del arduino/sensores/etc. Ya que todos comparten el mismo GND, que es de una fuente AT antigua.

De todas maneras el datasheet del transistor del modulo que me diste me puede ser util, ya que también estoy trabajando en un circuito de protección para el inyector de combustible, y he visto varias formas de "clampear" la alta tension pero ninguna me convence (ademas de que soy un novato que solo le gusta investigar/probar)

Fabius_rex:
Mi preocupación es que pasa en GND cuando la alta tension de la bobina encuentra su camino. Si puede interferir, o encontrar un camino de menos resistencia a través del arduino/sensores/etc. Ya que todos comparten el mismo GND, que es de una fuente AT antigua.

Bueno puede que no me haya enterado de algo; y puede que tengas razón, ya que existen tacómetros que funcionan con pulsos que se obtienen con el negativo de la bobina de bajo voltaje y... ¿tierra?.
Si el punto de referencia de dicha señal es tierra, entonces estoy confundido porque ¿qué vamos a obtener de tierra a tierra? Está claro que realmente no comprendo el funcionamiento de dichos tacómetros, pero que uno de los puntos sea el negativo de la bobina de bajo voltaje por algo ha de ser.

Si sospechas que las descargas a tierra podrían producir "voltajes negativos", entonces puedes solucionarlo con un diodo en serie al positivo de la fuente. Si la frecuencia de conmutación debe ser superior a 1 KHz (debería conmutar porque si no sería un corto circuito y nada de chispas), entonces el diodo ha de ser Schottky.
Lo mismo para el "antiparalelo" o "flywheel"; aunque en vez de proteger la fuente, protege al transistor que realiza la conmutación. Ante cargas inductivas siempre existe la posibilidad de que el dispositivo conmutador reciba picos de voltaje que podrían destruirlo; el diodo "antiparalelo" o "flywheel" lo evita gracias a que, durante el periodo del circuito abierto, provee un camino para que la energía residual del inductor/bobina se disipe en el diodo y en sí misma.

Lucario448:
Bueno puede que no me haya enterado de algo; y puede que tengas razón, ya que existen tacómetros que funcionan con pulsos que se obtienen con el negativo de la bobina de bajo voltaje y... ¿tierra?.
Si el punto de referencia de dicha señal es tierra, entonces estoy confundido porque ¿qué vamos a obtener de tierra a tierra? Está claro que realmente no comprendo el funcionamiento de dichos tacómetros, pero que uno de los puntos sea el negativo de la bobina de bajo voltaje por algo ha de ser.

Si sospechas que las descargas a tierra podrían producir "voltajes negativos", entonces puedes solucionarlo con un diodo en serie al positivo de la fuente. Si la frecuencia de conmutación debe ser superior a 1 KHz (debería conmutar porque si no sería un corto circuito y nada de chispas), entonces el diodo ha de ser Schottky.
Lo mismo para el "antiparalelo" o "flywheel"; aunque en vez de proteger la fuente, protege al transistor que realiza la conmutación. Ante cargas inductivas siempre existe la posibilidad de que el dispositivo conmutador reciba picos de voltaje que podrían destruirlo; el diodo "antiparalelo" o "flywheel" lo evita gracias a que, durante el periodo del circuito abierto, provee un camino para que la energía residual del inductor/bobina se disipe en el diodo y en sí misma.

La señal de tierra de los tacometros se toman del negativo de la bobina primaria.

Lo que intento decir y al paracer nos desviamos, es, que tanto el negativo de la bobina primara como el de la secundaria son comunes.

Una cosa es que el GND (-) del primario este en un circuito de 12V. Otro es el arco voltaico generado en los electrodos de la bujia (hablamos de no menos de 5000V) que en la aplicacion automotriz este arcovoltaico se "disipa" a traves del block del motor/carrocería. No esta tan cerca "resistivamente" de las fuentes DC de 12V o 5V.

En mi maqueta si... por eso la preocupación.

Buen dia

que intento decir y al paracer nos desviamos, es, que tanto el negativo de la bobina primara como el de la secundaria son comunes.

Amigo creo que el que esta perdido eres tu, las bobinas primaria y secundaria van conectadas en comun al positivo. El negativo del circuito secundario es la punta de la bobina que va hacia el distribuidor es decir el electrodo de la bujia.
El tacometro va conectado al negativo de la bobina porque ahi tomas la lectura de el cambio de estado de alto a bajo

la aplicacion automotriz este arcovoltaico se "disipa" a traves del block del motor/carrocería

La corriente no se "disipa", cuando salta la chispa en la bujia solo esta cerrando su circuito, nadamas, en varios post te han dicho que no pasa nada, si tomas las debidas precauciones, hay varias formas de hacer lo que tu quieres, yo he hecho lo que tu llamas simulador de chispa, de varias maneras, el primero fue con el famoso lm555 y un transistor 2n3055 para controlar la bobina y funciona (aun) de maravilla, tambien hice modificaciones como las que comenta @Swift, adaptando modulos de encendido a sistemas de platino y el ultimo que tengo con arduino y mosfet, y te puedo asegurar en ninguno de ellos la corriente ha encontrado el camino de vuelta

si puede encontrar el camino de vuelta a los circuitos lógicos

Saludos

Exactamente lo que dice @RIG y @Lucario es lo que te digo.

No comiences con el Arduino si tienes temor de quemarlo cosa que dudo que ocurra pero supongamos que fuera el caso.

Comieza con un 555 o simplemente con un pulsador y lo pruebas a manual y observas el comportamiento y si dispones de osciloscopio que ocurre en el sistema en modo disparo de pulso si disponenes de uno digital que almacene ese evento. Es muy práctico para estos casos.

Yo recuerdo todo tipo de locuras con bobinas y un 2n3055 que no era la gran cosa pero era el caballito de batalla hace 20 años y del lado primario habia lo que gustes.. desde baterías obviamente y todo tipo de fuentes.

Hola, tengo el mismo problema, yo ya lo conecte al auto, también queme ya un Arduino, el problema esta cuándo salta la chispa en la bujía
A por cierto @Fabius_rex con la fuente no pasa nada, está protegida, osea se te apaga aveces nada más.
Me he dado cuenta que el problema es el Arduino la bobina genera 15000v en contra potaje conectado al osiloscopio..
Me circuito funciona bien hasta que aceleró el auto, las oscilaciones de los 15000v son tardes rápidas que no se lo que pasa, pero me apagan el Arduino, y el otro día me olvidé prendido el auto y se quemó el Arduino.. ayuda porfa, lo que busco es un filtro para que esos 15000v no entren al Arduino
Yo tengo todas las salidas del Arduino con octoacopladores, le puse una tableta de relees que viene con octoacopladores para prender los relees
Y en la entrada del Arduino ya en el auto tiene un puente de diodos así eliminé todos los contavoltajes y ruidos del auto, luego le regulo a 12 v con un lm312 y toda su conexión, por qué el auto da 14 v o más prendido, y luego un LM de 5v y cómo los picos de 15000v son por nanosegundos le llega directo al Arduino sin pasar por el fusible, sin pasar por los reguladores, ahora que protección le pongo, estaba pensando protección de transportes en la entrada, que otras ideas tienen????

@mauriciomeza, no revivas hilos viejos por favor. Este data del 2018, o sea tiene mas de 120 dias como la advertencia lo indica.
Crea tu propio hilo, y da las referencias que creas convenientes. Lee las normas y por favor hazlo adecuadamente.
Gracias.