diodo zener para solenoide

Soy nuevo en electrónica y este es un tema antiguo, pero aún así. Comencé un nuevo proyecto Arduino donde controlo 4 válvulas solenoides de forma independiente a través del módulo Arduino 4 chanel 5 V Relay. Desde el principio puse un diodo flyback en cada solenoide para eliminar EMF (1N4002). Todo funciona bien, pero cuando acelero el ciclo, las cosas se complican (necesito una velocidad de unos 30 Hz). La bobina del solenoide no puede descargar correctamente tan rápido (tiene retraso). Leí algunos foros y encontré una solución: diodo + zener.

¿Qué tipo de diodo zener debo usar y cómo montarlo correctamente (cualquier pieza adicional)?

También tengo miedo de sobrecalentamiento debido a una corriente bastante alta. ¿Cómo puedo evitarlo?

Mis válvulas son: 48 VAC, 3,8 VA y 24 VDC, 3,1 W.

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Respuestas (2)

El primer lugar es pensar en lo que hace un inductor (el solenoide): se opone a cualquier cambio de corriente, haciendo lo que sea necesario para mantener el flujo de corriente, en la misma A y en la misma dirección. En los circuitos de abajo, a medida que se abre el interruptor, el voltaje aumentará, por encima de V+, hasta que la corriente sea forzada a fluir (a través del componente absorbente o por chispas o rompiendo el transistor del interruptor).

En segundo lugar, un inductor tiene una cantidad fija de energía almacenada (1/2 LI ^ 2) que está disponible para alimentar el flyback. (o calentar el zener)

Entonces, la corriente de retorno nunca es mayor que la corriente del solenoide. (3,1W/24V = 130mA)

La corriente de retorno fluirá hasta que la energía se disipe como calor en el diodo/zener/inductor-R. La corriente inicial se fija en Ion, por lo que la potencia disipada en el diodo es mucho mayor a un voltaje zener de 30 V que a un voltaje de diodo de 1 V: por lo tanto, la energía se disipa mucho más rápido y la corriente se detiene mucho más rápido.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Entonces, L1 tiene un diodo simple, y la corriente seguirá fluyendo durante el tiempo máximo ya que Vdiode es 1V.

L2 tiene diodo+Zener. Esto es bueno porque el zener puede tener cualquier voltaje que desee: el voltaje de suministro nunca cruza el zener. Entonces podría decir: tengo un zener de 1.3W, fluirá un máximo de 130mA, así que usaré un zener de 10V y nunca lo sobrecalentaré. O un zener de 400mW 3.3V. Incluso con un zener de 3,3 V, seguirá siendo 4 veces más rápido que un diodo. (El inconveniente - un D2 extra)

L2b está usando una resistencia en lugar del zener. El valor debe coincidir con la corriente de encendido del solenoide específico. (de @OlinLathrop)

L3 Solo usa un zener. Pero el zener V tiene que ser mayor que el máximo V+ posible, incluyendo todas las tolerancias. Entonces quizás sea un zener de 39V. La potencia pico será de 39Vx0.13A = 5W. Probablemente esté bien para un zener de 1,3 W, ya que es momentáneo, pero realmente necesita observar cuidadosamente la energía total del pulso. Probablemente malo para un zener de 400 mW.

L4 disipa la energía en M4 girando D5 aún debe ser 39V. Este enfoque funciona a medida que aumenta la energía del inductor.

Si el circuito fuera perfecto, el voltaje en el interruptor aumentaría instantáneamente de 0 V a Vclamp (25-60 V), generando un pulso de RF de EMI, en el caso de un solenoide, con buenos cables de antena largos. En la práctica, el tiempo de subida lo establecen las diversas capacitancias parásitas en la bobina, el diodo, el interruptor, etc. Sin embargo, a menudo es deseable diseñar de modo que el interruptor se ralentice y reduzca el tiempo de subida. La capacitancia R1+gate de M1 ralentiza la conmutación. (También protege su micro cuando M1 falla mediante la perforación de la compuerta de drenaje)

Gracias boath por la respuesta rápida y la respuesta muy educativa. Entonces, si entiendo bien, debería poder colocar 1N4148 y ZY10 (opción en el almacenamiento local) uno al lado del otro en el soleonid.
si, en el sentido correcto por supuesto

Primero, los diodos 1N400x son para rectificar energía de baja frecuencia, como 50 o 60 Hz. No son muy adecuados para ser diodos flyback.

Si desea apagar el relé más rápido, coloque una resistencia en serie con un diodo adecuado. Conoce la corriente del relé en el momento del apagado. Dimensione la resistencia de modo que se acerque pero no exceda el voltaje inverso que puede manejar con la corriente completa del relé a través de él.