MCU para cambiar el relé de enganche de bobina simple que no funciona (intentando matriz con tierra común)

Tengo varios relés de enganche de bobina simple (puntos de repetición bajos, por lo que no hay hipervínculos), mouser.com/ds/2/212/KEM_R7002_EC2_EE2-540906.pdf ( EC2-5SNU ).

Estoy tratando de controlarlos con una MCU; conectados directamente, funcionan bien, pero tengo dudas sobre mantenerlo de esta manera, así que estoy tratando de alimentarlos a través de una matriz de pares darlington: ti.com/lit/ds/symlink/ulq2004a.pdf ( ULN2003 ).

Usando el tipo sin bloqueo, estos funcionan bien a través del ULN2003, pero intentar conectar el código a continuación con el tipo de bloqueo no funciona tan bien y no puedo entender por qué:

int right = 12;
int left = 10;

void setup() {                
  pinMode(right, OUTPUT);     
  pinMode(left, OUTPUT);    
}

void loop() {
  digitalWrite(right, HIGH);  //reset
  digitalWrite(left, LOW);  
  delay(2000);              
  digitalWrite(right, LOW); //set
  digitalWrite(left, HIGH);   
  delay(2000);       
}

Tengo cuatro conectados con un pin común, pero para simplificar, probé y no pude hacer que el código anterior funcionara en un solo relé, como se muestra a continuación:

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La medición de los voltajes de la MCU muestra los niveles correctos, teniendo en cuenta que el ULN2003 actúa como un inversor, por lo que configuré la lógica booleana en consecuencia.

Los voltajes en la salida del ULN parecen mantenerse en 0.6V, probé un montón de permutaciones, incluido tener un pin (en la configuración del pin común) conectado directamente a la MCU.

¿Alguien tiene alguna idea?

Respuestas (1)

Como creo que entiendes, para este modelo de relé solo hay una bobina y el ajuste y el restablecimiento se realizan por inversión de polaridad. Esto se indica en el símbolo esquemático.

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Figura 1. Polaridad de la bobina para la operación de configuración y reinicio.

El problema es con el ULN2003.

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Figura 2. El inversor ULN2003 y un detalle de una etapa de salida.

Tenga en cuenta que esta es una etapa de salida de transistor de colector abierto. Solo puede tirar hacia abajo (hundirse) y no puede generar (suministrar) corriente.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Figura 3. (a) Lo que creó (en el esquema superior). (b) Lo que necesita: puente H.

Necesitas un pequeño rediseño. Un simple puente H haría el truco.

No sé qué voltaje de bobina está utilizando, pero puede ser posible controlar las bobinas del relé directamente desde el microcontrolador. Calcule la corriente requerida a partir de las especificaciones de la bobina en la página 8 de la hoja de datos. Luego compare esto con las corrientes máximas de fuente y sumidero del microcontrolador. Mire la corriente total del chip también. Es posible que se vea obligado a energizar una bobina a la vez.


esquemático

simular este circuito

Figura 3. Opciones de desaire. La opción (b) integra los cuatro diodos en un puente rectificador ahorrando algo de espacio en PCB y soldadura.

El valor calculado es de 25 mA a 5 V, por lo que puedo volver a controlar los relés directamente desde la MCU. Engancho / pulso en el relé en ese momento, por lo que debería ser seguro, pero ¿puedo preguntar: necesito algún tipo de protección contra picos u otro componente para que sea seguro?
Sabía que necesitaba algunos diodos en alguna parte. ¡Gracias por la ayuda! Editar: corríjame si me equivoco, pero la mayoría de las MCU deberían tener D3 y D4 conectados internamente, puede haber sido D1 o D2, necesito verificar dos veces. Es algo que descubrí de Dave a través de EEVBlog.
Sí, cada GPIO tendrá un par de diodos similar al par externo de la Fig. 3a. En muchos casos, estos son inherentes al diseño de los transistores de salida en lugar de un "componente" adicional en el chip. Sin embargo, son muy pequeños y su beneficio principal es la protección contra descargas electrostáticas. Los engañamos y los usamos a veces como parte de nuestros circuitos, pero para una corriente relativamente alta (> pocos mA) sería una mala práctica. También pueden dar problemas inesperados. Vea un artículo que escribí: falla del controlador de lado alto para ver un ejemplo.
Sé que es un poco exagerado, pero ¿sería suficiente este puente rectificador? eicsemi.com/DataSheet/KBL400.PDF Tratando de encontrar algo con la huella más pequeña, tal vez algunos diodos de señal schottky o pequeños podrían ser suficientes. Editar: tal vez esto sea lo mejor, ya que es un paquete más pequeño y relativamente barato. Todavía consideraría algunos 1N4148. farnell.com/datasheets/1441680.pdf
Dos cosas: calificación actual y velocidad de encendido. (1) En el momento de la conmutación, los diodos se harán cargo de suministrar cualquier corriente que fluya, por lo que deben tener la clasificación adecuada para eso. (No es un problema en su caso). (2) La necesidad de encenderse rápidamente, de lo contrario, harán abrazaderas muy malas. Su primera opción es un diodo de potencia, por lo que probablemente no sea una buena opción por la razón 2. Realicé un escaneo rápido de las hojas de datos vinculadas, pero no pude ver ninguna referencia a la velocidad de encendido.
Gracias, vi la velocidad de encendido como un parámetro en farnell, pero no estoy seguro de cómo resolverlo 'correctamente', solo elegiría los diodos más rápidos del lote. ¿Tienes alguna sugerencia?
Tengo un montón de estos diodos de conmutación de alta velocidad, assets.nexperia.com/documents/data-sheet/BAS16_SER.pdf
Hace tiempo que no indago en este tema. Te recomiendo que preguntes "¿Qué tan rápido deben ser mis diodos amortiguadores?" pregunta. Es posible que ya se haya respondido.