DC solenoidin ohjaus

[jjude]

Solenoidi on 24V / 1.29A DC.
Pitkäaikaista toimintavarmuutta haetaan.
Nyt on ohjauksessa autorele, jonka kärkien pitäisi kestää 20A.

Kannataako ohjaus tehdä muulla kuin releellä?
Onko jotain "suojausia", ettei kärjet pala kiinni?

[mpr]

Diodi solenoidin napojen rinnalle estosuunta +, päästösuunta - .

[porepe]

Diodi solenoidin napojen rinnalle estosuunta +, päästösuunta - .

Tuo diodi siis suojaa ohjauspuolta induktio piikiltä, ei relettä kärkien palamiselta. Esim jos laitat kontaktorin LNC:n ohjaukseen ilman suojadiodia on turha kysellä takuun perään jos ohjaimesta kärvähtää jotakin.

Mikäli kytkentöjä tehdään paljon ja pelkona on kärkien kärventyminen, niin laita tyristori tai triac.

[jyrki.j.koivisto]

Tasavirralla voisi kärkien väliin laittaa kondensaattorin

[Kremmen]

Rele toimii kyllä, mutta sen miinuspuolena on tosiaan kärkien mahdollinen kipinöinti ja sitä kautta rajallinen kestoikä. Kipinöintiä voi rajoittaa vapaakiertodiodilla kelan rinnalla ja / tai erilaisilla snubberipiireilla (RC-kytkentöjä). Niiden mitoitukseen on olemassa ihan kaavojakin, mutta tässä riittää diodi.

Laitoin liitteeksi yksinkertaisen kuvatuksen "ikuisesta" ohjauksesta yksinkertaisella fettikytkennällä. Kuvaan merkitty fetti on reilun parinkymmenen ampeerin logiikkataso-fetti joka menee johtavaksi jo 5V hilajännitteellä. Hilavastusten arvot ei ole mitenkään tarkkoja, kunhan R2 >> R1. Kytkin U1 kuvaa ohjausta, joka siis voi olla mekaaninen kytkin tai mikä vaan.

[jjude]

Palaan vielä tähän aiheeseen.
Ihmettelin tänään ison pora-auton (porataan maalämpöreikiä yms.) hydrauliikan häiriöitä.
Vinssiosassa on kaksi sähkötoimista hydraulilohkoa.
Toinen lohko teki vastaliikkeen aina kun sähkönappulasta päästi.
Syyksi selvisi kelojen virtapiikki. Tämä häiriötoiminta oli jo rikkonut kerran koko lohkon.
Ongelma paheni aina kun auton kierrokse nousi riittävästi (jännite varmaan nousi).
Ongelma helpotti kun laittoi estosuuntaan diodin kelan rinnalle.

Kyseessä kallis tuotantolaite jonka toimintavarmuus pitäisi olla hyvä.
Mikä siis diodiksi keloille (24V 39W oli tiedot) ? Riittääkö perus 1N4007 vai mikä olisi "paras ellei täydellinen"?

[Kumpumäen seppä]

Riittääkö perus 1N4007 vai mikä olisi "paras ellei täydellinen

Kyllä uskoisin että tuo pelaa hyvin. Jännitekestoa on riittävästi ja virtaa en kyllä osaa laskea, mutta melko varmana veikkauksena sanoisin, että kestää. Itse olen noita käytänyt pneumatiikan paljon pienempien 24 VDC kelojen kanssa, ja niissä ainakin kestää. Samoin pienten releiden rinnalla.

[Kremmen]

Kyllä 4000-sarjalainen varmasti riittää ihan hyvin, sillä on jatkuvan virran kestoa 1A. Noiden numeroiden perusteella kela ottaa reilun puolitoista ampeeria, mutta sitähän diodin ei tarvitse kestää, takapotkun purkautuminen vain ja se on lyhyt pulssi.

[jjude]

Tuossa onkin kaksi kelaa rinnan (2* 24VDC 39W) joten diodille tulee
suurempi pulssi.
Edelleen 1N40007 on OK diodi?

[Kumpumäen seppä]

Kyllä yksi tuollainen diodi varmasti riittäisi noille kahdellekin, mutta paras ratkaisu on saada piikki tapettua mahdollisimman lähellä sitä, missä se syntyy. Tämän vuoksi paras ratkaisu on laittaa se diodi suoraan sen venttiilihatun sisään, jos se on purettavaa mallia. Jos hattua ei pysty avaamaan, niin laita yksi yhteinen diodi sitten noille kahdelle kelalle.

[Kremmen]

Seppä kirjoittaa asiaa. Monellehan tämä suojadiodin toiminta on tuttu juttu mutta jos täällä nyt on joku joka ei ole asiaan perehtynyt niin tässä lyhyt selitys.

Solenoidit ja releen kelat yms käämit toimivat magneetteina ja saavat aikaan mekaanista liikettä magneettivoimalla. Samalla ne ovat kuitenkin keloja perus-sähköteknisessä mielessä, eli niillä on induktanssia. Yksi induktanssin ominaisuuksista on, että se synnyttää lävitseen kulkevasta virrasta magneettikentän johon varastoituu energiaa (juuri se saa aikaan magneettivoiman). Toinen ominaisuus on, että induktanssi vastustaa muutoksia lävitseen kulkevassa sähkövirrassa. Näistä kahdesta ominaisuudesta seuraa se ilmiö, että jos kelan läpi kulkeva virta katkaistaan äkisti, kelan magneettikentän energia purkautuu jatkaen kelan läpi kulkevaa virtaa. Tämä virran jatkuvuusilmiö aiheuttaa katkaisuhetkellä kelan jännitteeseen takapotkun joka joka voi pahimillaan olla huomattava, jopa useita tuhansia voltteja. Kelan magneettienergian on pakko purkautua johonkin ja jos ei muuta tietä ole tarjolla, se purkautuu sähkömagneettisena häiriösäteilynä ympäristöön johtimien toimiessa antenneina. Jos virta katkaistaan releen koskettimilla kuten usein on asia, osa energiasta purkautuu kosketinvälin valokaarena. Kumpikaan ilmiö ei ole toivottava, joten jotain kannattaa tehdä asian eteen.
Tasavirtapiireissä homma on simppeli - käytetään sitä suojadiodia josta nytkin on puhe. Kun diodi kytketään kelan rinnalle estosuuntaan, ei kelan työvirta kulje sen läpi. Kun syöttävä jännite katkaistaan, kelan virralle tarjoutuu reitti diodin läpi eikä mitään jännitepiikkiä synny koska virran kulku on esteetöntä. Magneettienergia saa nyt rauhassa purkautua kelan ja diodin läpi kulkevana kiertovirtana joka hiljaa hiipuu piirin resistanssin muuttaessa energian lämmöksi. Usein saa havaita, että pelkän diodin kytkeminen kelan rinnalle hidastaa releen tai solenoidin päästöä silmin havaittavasti kun kiertovirta jatkaa hetken kulkuaan. Jos tästä on haittaa, voi diodin kanssa sarjaan kytkeä muutaman tai muutaman kymmenen ohmin vastuksen joka lisää kiertopiiriin resistanssia ja hukkaa energiaa tehokkaammin. Mitään yhtä vastusarvoa on vaikea antaa, kun asiassa on monta muuttujaa, lähinnä kelan induktanssi.
Ylläolevasta selityksestä varmaan on helppo jo ymmärtää, että diodin kannattaa olla mahdollisimman lähellä kelaa, koska se kierrättää nimenomaan kelan virtaa. Virta joutuu kiertämään kelan, diodin ja kaikkien samassa silmukassa olevien johtojen kautta jolloin johtojen kannattaa olla mahdollisimman lyhyitä, jottei jäljelle jäävät häiriöt säteile laajasti.

Vaihtovirtapiireissä ei voi diodia käyttää, koska se olisi joka toisella puolijaksolla oikosulussa. Niissä käytetäänkin vastuksen ja konkan muodostamia RC-snubbereita eli vaimentimia. Noilla pyritään tuottamaan sellainen resonanssipiiri joka sammuttaa ohjaavan kontaktin valokaaren mahdollisimman pian minimoiden kipinöinnin aiheuttaman eroosioon ja häiriöt. Jos joku tuntee tarvetta, niin minulla on laskukaavoja kuinka RC-snubberin komponentit mitoitetaan.