Sto sviluppando una scheda che con una certa logica deve controllare l'accensione e lo spegnimento di carichi importanti a 220vac .
Ho pensato di utilizzare dei relè ad impulso da installare direttamente su barra DIN, per fare un lavoro più pulito , visto che anche la logica sarà alloggiata dentro una scatola per barra DIN di 9 moduli.
Con mio immenso stupore ho scoperto che questi relè hanno una potenza nominale di bobina di 6.5va (nella versione con bobina DC a 24v)
Avevo pensato di curarne il pilotaggio tramite ULN 2803A (magari anche optoisolato in ingresso), ma consultando il datasheet ho notato che quest'utlimo eroga 'SOLO' 500ma massimi per uscita (almeno spero che sia per uscita e non totali !)
Le ganasse di relè in questione sono le seguenti : LINK
E' vero che sono relè ad impulsi , quindi il tempo in cui fluisce la corrente massima è limitato a poche centinaia di millisecondi, ma cosa può succedere se tutti ed 8 i relè si debbono commutare contemporaneamente?
Secondo voi c'è ancora margine di sicurezza con l'integrato in questione o meglio riprogettare tutto lo stadio di potenza magari con mosfet più robusti?
Non vorrei mettere in piedi una soluzione che possa essere in qualche modo problematica per il futuro, vorrei almeno dal punto di vista elettrico poter dire di non aver sottovalutato troppo la cosa.
Per primo i relé con bobbina per corrente continua secono quel datasheet hanno una potenza di 5W. A 24V sono 209mA, gestibili da un ULN2803. Se poi vuoi evitare che vengono azionati tutti nello stesso momento falli partire con piccoli ritardi. Anche l' alimentazione 230V AC ha meno problemi se le utenze non vengono accese tutte in contemporanea.
Me lo aspettavo che non era un gioco da ragazzi...
Non ce la stò facendo aiuto!!
Vorrei mantenere completamente isolato il gnd della scheda logica (arduino) che pilota l'uln2803A dal gnd che alimenta i relè, ma se non connetto gnd della logica all'integrato questo non funziona!
Volendo mettere degli optoisolatori andrei ad alimentare l'emettitore(diodo del optoisolatore) con l'out della logica (ovviamente con debita resistenza) e gnd della logica , mentre lato detector andrei a collegare l'emettitore del fototransistor a gnd dei relè, il collettore all'ingresso del uln2803a e dallo stesso collettore mettere una resistenza di pull'up verso il +vcc dei relè .
Può andare? Cosi facendo però mi si manifestano altri 2 problemi:
l'uscita relè risulta invertita
la vcc dei relè è 24vcc , l'integrato accetta invece come input livelli logici ttl (5v) , basterebbe una sola resistenza per limitare la corrente? Meglio un partitore? ancor meglio uno zener? come calcolo eventualmente la potenza da dissipare?
Sono paranoico lo so!
Scusate!
Grazie mille ancora a chi mi darà supporto (ma anche a chi soltanto mi sopporta!)
Se vanno bene i triac invece dei relé potresti usare direttamente un opto-triac e con Arduino piloti direttamente il carico da 220V, ma potrei aver compreso male ciò che vuoi realizzare.
Infatti è quello che ho partorito stanotte e non ho avuto problemi con l'inversione come avevo pensato.
Ieri mi ero fatto prendere un po il panico perché a stampati pronti mi sono accorto che mi era sfuggito il fatto che unendo le masse mi fosse andato a farsi friggere l'isolamento galvainico delle alimentazioni.
Poi una volta che mi e passata l'arrabbiatura ho riflettuto e con calma partorito uno schema simile a quello descritto da Marco.
Preferirei rimanere in tema uln e optoisolatori Menniti, la trovo una soluzione più robusta (anche se forse mi sbaglio) e soprattutto perché i relè non fanno parte del mio progetto, ma sono dispositivi da montare esternamente, io devo solo provvedere a fornire un uscita 24vcc 300ma verso l'esterno.
Il fatto che ci sian dei relè non e scontato, ma da tenere in considerazione perché in loro presenza con carichi altamente induttivi c'e da prevedere un apposita sezione filtraggio EMI.
Ora devo solo decidere come fare in modo di usare come input per uln la tensione a 24v, se con un semplice partitore , o uno zener. Un regolatore dedicato mi pare sprecato e immagino che nonostante le basse correnti in gioco debba dissipare veramente tanta potenza in virtù della grande caduta di tensione
.
Ho completato gli schemi di input output optoisolati come discusso sopra, allego le immagini di quanto prodotto.
Questo è lo stadio di input , su x1-2 va applicato 24vcc rispetto a massa GND1
IN01 invece è l'uscita che và verso un pin di arduino configurato come ingresso con pullup attivo.
GND è la massa della logica (arduino).
Questo è lo stadio di output. E' solo una parte,serve solo per rendere l'idea.
Ic1 è un uln2803A.
D1 è uno zener da 4,7v 1/4 W , R17 e R18 sono da resistenze da 1/4 W
Anche qui GND1 è la massa del +24vcc che va applicata anche a X9-1 (piedino 10 dell ic1).
OUT01 va collegato ad un pin di arduino configurato come output digitale.
GND è la massa della logica (arduino)
Acetto critiche e commenti, e spero che magari gli schemi possano far comodo anche a qualcun'altro.
Se ho ben capito devi pilotari 8 carichi.
Hai pensato all'opportunità di utilizzare optoisolatori in formato "quad" (4 in un unico case)?
Ad esempio come questi http://it.rs-online.com/web/p/optoaccoppiatori/4531299/, oppure simili in base allee tue esigenze.
Due chip da 16 pin prendono sicuramente meno spazio di otto da 6, e agevoli l'assemblaggio.
Non ci avevo pensato in quanto ho un cassetto di 4n33 da smaltire , ed essendo un prototipo per ora va bene così anche se non disgarberebbe la possibilità di risparmiare spazio.
In merito allo schema elettrico hai niente da osservare?
Grazie.
Ciao Niki, per quanto può valere...., lo schema a me sembra ben fatto, anche per il dimensionamento delle varie R.
Una curiosità, di quanta corrente ha bisogno l'ingresso del 2803 per funzionare? Buona la soluzione dello zener per adattare i valori 24->5V. Questo presuppone che l'integrato sia alimentato a 5V, vero? Ma personalmente avrei optato per un partitore resistivo invece che per la coppia R-DZ.
Il motivo è di sicurezza, lo zener alla lunga potrebbe andarsene ed il risultato sarebbe quello di rompere il 2803; lo stesso problema è praticamente inesistente per una coppia di R e stai sicuro a vita.
Proprio ieri uno strumento che avevo realizzato un po' di anni fa (comprando il kit di una nota rivista) mi è saltato a causa di uno zener che dopo svariati anni ha deciso di andarsene in cortocircuito. I danni sono stati tali da convincermi a cannibalizzarlo e buttare via il resto.
Secondo il datasheet il uln2803a con 3,85v di input ha assorbimento massimo di 1,85ma.
Avrei anche potuto utilizzare l'uln2802a che a differenza di quello da me utilizzato è fatto per livelli logici 14-25V PMOS, che integra al suo interno una resistenza da 10,5k e uno zener (da qui la mia idea di fare alla stessa maniera), invece della sola resistenza da 2,7k come nella versione da me utilizzata .
Il punto è che come per gli optoisolatori , anche questo era nel cassetto...
Avevo pensato anche io di fare un semplice partitore resistivo ,l'avevo accennato sopra, ma sinceramente pensavo al contrario, pensavo che la soluzione a zener alla lunga mi desse maggiore sicurezza.
Soluzione progettuale diversa a parte, quello di cui non ero sicuro era l'aver calcolato bene la dissipazione di potenza delle varie parti.
Per lo zener mi sono comportato in questa maniera
P = (Vin - Vz) * I
P = 24 - 4,7 * 0,005 (ho optato per dare un ulteriore margine di sicurezza)
p = 0,0915 w (91mw)
per la R invece
R = (Vcc-Vcz) : A
R = 24-4,7 / 0,005
R = 3860
Mi sà che devo rivedere i conti ...
Comunque per la dissipazione non saprei come regolarmi!
Sui tuoi calcoli non vedo nulla di strano, 3860 ohm corrispondono al valore commerciale 3,9Kohm, ma questa sola R va bene per la limitazione della corrente; ora ti serve l'altra per fare il partitore:
Rpulldown=RpullupVmax/(Vmax-Vrid) - Rpullup = 390024/(24-4,7) - 3900 = 949,7 ohm
usa una 1000 ohm e avrai circa 4,8-4,9V sul pin del 2803.
Anche il calcolo della potenza sembra ok, ti servono delle comunissime R da 0,25W.
EDIT: in realtà il calcolo della potenza a mio parere va fatto sempre tenendo conto della caduta di tensione:
P = V * I = (24-4,7) * 0,005 = 0,09W = 90mW
Aggiungo per completezza di informazioni che la tua soluzione garantisce una buona stabilità della tensione all'eventuale variare dei 24V, ma, come ho detto, ha un punto debole nel possibile guasto dello zener; invece un partitore passivo "fornisce" una tensione che è proporzionale a quella d'ingresso, quindi è importante che i 24V siano stabili e non fluttuanti, altrimenti non va bene; ma hai la garanzia di una bassissima probabilità di guasto alle resistenze.
Una terza soluzione potrebbe essere quella di ridurre a monte i 24V con un banalissimo 78L05 in contenitore TO-92, unico per l'intero schema, anche se bisogna stabilire con esattezza quale potrebbe essere il massimo carico che dovrebbe erogare; ma in questo modo elimineresti i circuiti R-DZ o R-R, semplificando di molto anche il PCB.
Per me è più importante consolidare che i calcoli che faccio sono corretti che avere la conferma che il circuito funziona.
Allora, per quanto riguarda il partitore reistivo ok, ma sostanzialmente questa modifica posso farla anche a circuito finito inquanto il pcb non cambia! (basta mettere una R di appropriato valore al posto dello zener )
Per quanto riguarda il regolatore su To-92 , l'assorbimento massimo indicato nei datasheet è di 1,85ma a 3,85 v.
Spannometricamente posso ipotizzare che a 5v questo valore possa salire a 2,4ma per ogni ingresso.
Ipotizzando la peggior condizione avrei 2,4ma *8 (tutti gli input alti) avrei un assorbimento di 19,2 ma , arrotondiamo a 20ma.
Calcoliamo la dissipazione termica del 7085 :
P = V * i
P = 24-5 * 0,020
P = 0,38w , ergo 380mw
Premetto che non ho mai usato i 78L05 nel formato to-92
Ho visto nel datasheet che erogano fino a 100ma, e la temperatura massima di esercizio è di 125° e mi pare di aver capito anche che la potenza massima dissipabile è limitata internamente, ma a quanto non c'è scritto!
Bha, secondo me vale comunque la pena provare, al limite potrei mettere un 7805 su to-220 ed avere ancora margine di sicurezza.
380mW sono parenti del ½ watt, quindi il problema del TO-92 non sarebbe la corrente ma la dissipazione, dovuta all'eccessivo drop-out 24-5; se non hai difficoltà ad usare un TO-220 sarebbe l'ideale, unica accortezza è aggiungere i necessari condensatori di filtro e antidisturbo, i primi possono benissimo essere un 47µF in ingresso e un 10µF in uscita, viste le basse correnti in gioco, i secondi sono i classici 100nF ceramici o in poliestere, il più vicino possibile ai pin IN/OUT del regolatore. Aggiungo che una volta le versioni "L" di questi regolatori erogavano fino a 500mA ma non riesco più a trovarli...
Ciao.
Si ma tanto come ha prima sottolineato il problema non è in erogazione di corrente ma in dissipazione termica.
Non mi sembrano pochissimo 380mw da dissipare per quel 'cosino' tanto piccolo e di plastica , meglio un to-220, penso che anche senza aletta di raffreddamento vada più che bene.
niki77:
Si ma tanto come ha prima sottolineato il problema non è in erogazione di corrente ma in dissipazione termica.
Non mi sembrano pochissimo 380mw da dissipare per quel 'cosino' tanto piccolo e di plastica , meglio un to-220, penso che anche senza aletta di raffreddamento vada più che bene.
garantito, anche lui sarà bello caldo ma senza subirne alcun disturbo.
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