¿Cuál de los siguientes métodos debo usar para accionar un solenoide desde un microcontrolador?

He estado estudiando el microcontrolador PICAXE como controlador para un conjunto de tres válvulas de solenoide de 12 V CC (aunque puedo elegir los modelos de 24 V). Como referencia, el controlador utilizará un sensor de temperatura para determinar cuándo activar los solenoides, además del tiempo transcurrido (a través del firmware).

Conceptualmente, el uso de un relé para controlar cada solenoide tiene sentido para mí, ya que funcionan a un voltaje más alto que el microcontrolador. Sin embargo, han pasado unos 20 años desde la última vez que estudié electrónica en la escuela secundaria, y me confundo un poco cuando veo soluciones un poco más complicadas para este problema.

Aquí hay un esquema de cómo pensé que debería construir el circuito, simplificado a un pin de salida y un solenoide por brevedad.

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Luego encontré el "Circuito estándar" en el manual de circuitos de interfaz PICAXE , que se representa de la siguiente manera.

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¿Por qué se requiere un transistor para accionar el relé? ¿Quizás la corriente de salida del pin del microcontrolador (~ 20 mA) es insuficiente para alimentar la bobina en el relé?

Finalmente, me preocupé por el espacio que ocuparían tres relés en mi placa de circuito y pensé que podría usar un chip de compuerta AND de la siguiente manera. El beneficio es que dichos chips generalmente contienen cuatro puertas y, por lo tanto, reemplazan tres relés con un chip más pequeño.

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En este ejemplo, una entrada de puerta está fijada en 12V. ¿Es factible esta solución de puerta? Es decir, si las dos entradas "altas" son diferentes, pero el chip las reconoce como altas, ¿el voltaje de salida será generalmente el máximo de las dos entradas? Encontré una hoja de datos para el chip BU4081B , pero tengo dificultades para encontrar la respuesta a esta pregunta.

Su esquema medio parece razonable, si la bobina del relé tiene una capacidad nominal de 5V. Tienes razón sobre el transistor. Posiblemente, no necesita un relé y, por lo tanto, podría conectar su solenoide directamente en lugar del relé. Sin información adicional es difícil decirlo. De hecho, la bobina de su relé también es un solenoide. electronics.stackexchange.com/questions/154636/…
El chip de matriz de puerta funcionaría SI pudiera proporcionar suficiente corriente.
@Naz El diagrama final no funcionaría ya que Vih (min) es aproximadamente el 70% del voltaje de suministro; en otras palabras, menos del 70% del suministro de 12V no necesariamente se considerará un 1 lógico. De hecho, dado que 5V es inferior al 50%, la señal de entrada está prácticamente garantizada y nunca se registra como un 1 lógico.
@TomCarpenter: se lo perdió por completo en la hoja de datos. ¡Gracias por señalarlo!

Respuestas (3)

¿Por qué usar un transistor para controlar un relé?

Porque el transistor puede manejar mucha más corriente que una salida digital de un microcontrolador. Un relé puede necesitar 60 mA a 5 V, mientras que la salida de un microcontrolador solo puede proporcionar 20 mA. El transistor proporciona ganancia de corriente. Se puede controlar con solo unos pocos mA y luego puede cambiar considerablemente más que eso.

Conducir un solenoide

Su objetivo final es conducir un solenoide a partir de una señal lógica digital. Primero accionar un relé y luego hacer que el relé active el solenoide es una complicación innecesaria. Con el circuito correcto, el solenoide se puede controlar utilizando transistores como dispositivos amplificadores en lugar de relés. Esto es deseable porque los transistores son más pequeños, más baratos, más fiables y el resultado será más eficiente.

Considere que la bobina de un relé es un solenoide. Ya sabes conducir uno. La única diferencia podría ser que el solenoide que realmente desea manejar requiere más corriente que la bobina de un relé para cambiar el solenoide.

Sin embargo, eso es solo cuestión de elegir la parte activa correcta para accionar el solenoide. Por ejemplo, aquí hay un circuito que puede controlar un solenoide de 24 V desde una señal lógica digital de 0-5 V:

Este transistor puede admitir varios amperios y tiene una resistencia máxima de solo 29 mΩ con un controlador de compuerta de 4,5 V. A 2 A, por ejemplo, no disipará más de 116 mW. A menos que sus solenoides necesiten más de 2 A más o menos, esto funcionará bien.

Esta es la parte importante: ¡ el relé ES un solenoide ! Incluso si logra encontrar un relé de baja corriente, recuerde que durante una pequeña fracción de segundo cuando activa el relé por primera vez antes de que la bobina genere suficiente campo magnético, esa bobina es básicamente un cable, por lo que el consumo instantáneo de corriente cuando se activa por primera vez puede ser mucho mayor. que la corriente nominal.
@sleb: No, lo tienes al revés. La bobina es un inductor. Cuando se aplica voltaje por primera vez, la corriente se acumula linealmente. Si fuera un inductor perfecto, la corriente aumentaría linealmente indefinidamente con el mismo voltaje aplicado. Como también tiene resistencia, la corriente se aproxima asintóticamente al voltaje dividido por la resistencia.

Dado el transistor correcto, no hay ninguna razón por la cual su segundo diagrama no pueda impulsar el solenoide directamente. El cambio de nivel al voltaje del solenoide ya está allí porque la unidad al transistor está referenciada a 0V. Esto significa que el nivel de voltaje en el extremo superior del relé puede ser de 12V o 24V, simplemente sustituya el solenoide por la bobina del relé.

El transistor debe poder manejar la corriente del solenoide y tener suficiente ganancia para saturarse con la unidad base. Podemos ayudarte con eso si nos das los detalles del solenoide.

Hay varias respuestas posibles para esto en la parte superior de mi cabeza:

  1. Para usar MOSFET (más baratos): asegúrese de entenderlos (Rds_ON y V_GS). La pregunta similar que publicaste tiene una buena explicación.

  2. Para usar SSR (más fácil): SSR significa Relé de estado sólido. Como su nombre lo indica, es un relé que utiliza componentes electrónicos y optoacopladores para cambiar en lugar de piezas mecánicas. Los SSR pueden ser compactos y venir con paquetes DIP e incluso paquetes SMD. Solo asegúrese de elegir uno que acepte 5V para el control y pueda manejar la corriente del solenoide. Un ejemplo es este chip AQV212, ficha técnica: http://www.farnell.com/datasheets/911523.pdf

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