Esquema de retroalimentación/módulo wifi de relé de 16 canales pcb

Tengo algunas preguntas sobre un módulo de relé de 16 canales que diseñé, tal vez alguien me pueda ayudar. En general, esto consiste en un ESP-12F, dos I2C IO Expander, dos circuitos integrados de matriz Darlington para controlar relés de 16x 5V.

Aquí está la página completa del proyecto .

Esquema de relé wifi de 16 canales canal 1-8

El canal 9-16 es equivalente al 1-8. Todo el mapeo del expansor de E / S -> matriz darlington -> relé quizás no tenga sentido, pero este fue el más conveniente para mí y se solucionará en el software.

Capa superior:

PCB del jugador superior

Capa inferior:

Abajo

Ahora mis preguntas:

  1. ¿Funcionará esta cosa? (Lo siento)
  2. ¿Cómo calculo el consumo de energía de un solo relé? La hoja de datos indica que la resistencia de la bobina sería de 70 ohmios. Entonces, a 5 V, esto sería 357 mW, ¿hay más que considerar?
  3. ¿Qué hay de los condensadores de desacoplamiento para el expansor de E/S y los circuitos integrados de matriz darltingon? Acabo de elegir 0.1uF porque ya tenía uno en diseño y no puede dañar, pero no estoy seguro de si los necesito y de qué tamaño.
  4. Estoy planeando usar una fuente de alimentación de 5V/3A. Dado que el ESP-12F utilizará ~ 500 mA en el peor de los casos, todos los relés juntos ~ 1.1 A si están encendidos y no estoy seguro del resto. ¿Eso suena suficiente?
  5. Usé un condensador de 1000uF en el enchufe de CC. Me preocupaba cómo son los tiempos con el expansor de IO y la matriz Darlington. Asumí el peor de los casos donde 8 relés se encienden al mismo tiempo y tal vez la fuente de alimentación es demasiado lenta. Tiene sentido ?
  6. La hoja de datos de ULN2803ADWR nunca muestra un ejemplo en el que un único relé esté controlado por una E/S. ¿Usé el IC correctamente?

Hojas de datos:

Solo una sugerencia, divida el proyecto en partes más pequeñas. Al igual que ESP8266, hay una placa de circuito impreso (aquí puede comprar un módulo listo para usar) y el controlador de E/S I2C, placas de relé en dos partes (8 relés por placa de circuito impreso). Entonces, un PCB ESP y dos tableros de relés de E/S. Y el consumo de energía en ESP12 es una forma de, 70-80 mA es una operación normal y solo consume un poco más de energía cuando se enciende y luego no hay relés activos, por lo que 1,5 Amp debería ser suficiente para alimentar su proyecto.

Respuestas (2)

  1. Probablemente no. Pero, de nuevo, tiendo a no creer que algo funciona, hasta que las matemáticas muestran que debe funcionar. Hay un par de cosas que necesita calcular para estar seguro.

  2. Así es, 5V sobre una bobina de 70 ohm significa aproximadamente 71 mA de corriente y es de 0,357 vatios. Como hay 16 relés, multiplique la corriente o el consumo por 16 para encontrar el consumo total

  3. No creo que debas preocuparte por desacoplar las tapas al principio. Parecen estar bien, pero el regulador solo tiene grandes tapas a granel, pero no pequeñas tapas de derivación.

  4. Suena bien.

  5. Podría ser excesivo. Aunque depende del suministro. Como los relés son cargas inductivas, gradualmente comenzarán a consumir corriente en función de su inductancia, no instantáneamente. Sin embargo, la inductancia de la bobina del relé no está clasificada. Sin embargo, no se aplica cuando todos los relés se apagan repentinamente. El consumo de 1,14 A se detiene instantáneamente desde la fuente de alimentación, que puede salirse de la regulación debido al "descarga de carga", por lo que al menos hay capacidad para capturar la sobretensión para que el voltaje no suba demasiado.

  6. Se ve bien.

El problema es que el ULN2803 está diseñado para funcionar con una salida TTL o CMOS de 5 V, es posible que no sea compatible con una salida de 3,3 V de la salida PCF8574.

Y si lee atentamente la hoja de datos PCF8574, en realidad no tiene salidas push-pull. Puede absorber mucha corriente cuando se tira hacia abajo, pero tiene salidas "casi bidireccionales", por lo que no puede generar mucha corriente cuando se empuja hacia arriba.

Por lo tanto, debe calcular si una salida alta PCF8574 débil puede generar suficiente corriente en la entrada del transistor Darlington ULN2803 para encenderlo de manera confiable, sabiendo que la carga es una bobina de 70 ohmios que toma alrededor de 71 mA.

Otra cosa es que, como está utilizando el pin común interno ULN2803 para sujetar el retroceso inductivo, el campo magnético de la bobina no colapsa muy rápido, por lo que el relé no se apaga muy rápido. Los contactos de relé que se mueven lentamente pueden generar arcos, chispas y soldaduras si no interrumpen la corriente lo suficientemente rápido. Todavía puede funcionar bien, pero solo para que esté al tanto del problema y pueda buscar mejores circuitos de amortiguación de bobina de relé.

Una cosa más es que no hay protección para los arcos y chispas que ocurren en los contactos del relé. Estos pueden irradiar interferencia electromagnética y hacer que la placa se reinicie o algo por el estilo. No quiero decir que sea necesariamente un problema, pero si corrompe su comunicación I2C o reinicia el ESP32, es consciente del problema, si funciona sin una carga conectada pero no funciona con una carga conectada.

Y luego, un problema legal podría ser el espacio libre y la fuga de las huellas de contacto del relé si el relé está destinado a ser utilizado para la conmutación de la red. Hay muy poca distancia entre los pines de contacto del relé y el lado de bajo voltaje aislado, ya que el plano de tierra está justo al lado del cableado de contacto del relé con solo un pequeño espacio.

Compruebe también si los anchos de las trazas de cobre de la placa de circuito impreso son lo suficientemente anchos para transportar las corrientes de los relés y si el pin de tierra del ULN2803 tiene una traza lo suficientemente ancha para transportar toda la corriente de todos los relés, aproximadamente 0,57 por chip.

  1. Excelente técnica de preguntas.

  2. Probablemente. No estoy familiarizado con el dispositivo ESP, pero todo lo demás se ve bien.

  3. No.

  4. Agregaría un electrolítico de 10 uF en paralelo con C8 y C9.

  5. Sí.

  6. Sí. Si el tamaño es un problema, reduzca C4 a 100 uF y distribuya tapones de 100 uF cerca de los relés. Un límite por relé será una capacitancia total más baja pero tendrá una respuesta mucho mejor a los transitorios de la bobina.

  7. Sí.