¿Qué usaría un profesional para cambiar los solenoides de los rociadores?

Como lo demuestran varias preguntas mías anteriores, estoy trabajando en un proyecto para diseñar un controlador de rociadores. Esto implica controlar uno de los 16 solenoides (bueno, probablemente solo uno a la vez...) según un programa. Tengo el microcontrolador solucionado y el software está casi terminado.

Como referencia, los solenoides que estoy manejando generalmente tienen una corriente de entrada de 300 mA y 500 mA y una corriente de mantenimiento de 200 mA y 400 mA. Son conducidos a 24VAC.

Mi diseño de hardware inicial involucró un conjunto de SSR, de esta variedad de Sharp . Son SSR de salida de triac optoaislados de tipo sin cruce por cero. He probado los solenoides con estos y parecen funcionar bien. La hoja de datos muestra un diodo de protección (que probablemente sea excesivo) y un circuito amortiguador (para usarse especialmente cuando se manejan cargas inductivas), pero ignoré alegremente ese consejo y aún no he visto ningún efecto negativo.

Como tengo curiosidad, eché un vistazo dentro de un par de controladores comerciales. En el interior, no vi nada que me pareciera a mis SSR. Uno de ellos tenía lo que parecía ser un conjunto de triacs de tamaño TO-220. No pude ver qué otros componentes rodeaban a los triacs.

Mi pregunta es, ¿qué usaría un profesional para manejar estos solenoides? ¿Son excesivos los SSR en esta aplicación? ¿Sería más simple y económico usar triacs de nivel lógico directamente? ¿Va a regresar mi falta de un circuito de amortiguación y eventualmente me morderá al destruir el SSR, el solenoide, la MCU o todo mi vecindario en una bola de fuego llameante de la muerte?

Nota

Para todos aquellos que sugieran solenoides de CC, por favor no lo hagan. Los sistemas de rociadores comerciales utilizan solenoides de CA. Esa es la forma como es. No usaré solenoides de CC, porque Home Depot, Lowes y otros no venden válvulas de rociadores de CC. Tal cosa (que yo sepa) no existe, al menos no en los mercados donde estaría el usuario doméstico promedio.

Para ser absolutamente claro

No estoy pidiendo una lista de posibles formas de conducir solenoides. Me puedo imaginar muchas, y hay muchas más disponibles por ahí. Estoy preguntando cómo se hace este tipo de cosas profesionalmente, es decir, cómo se hace cuando se diseña por costo, solidez y capacidad de producción en masa.

Creo que las unidades comerciales evitan SSR por la misma razón que dijiste ... es más barato ... producir miles a un precio más barato ... pero mantener el mismo precio de mercado = más ganancias. Pero, me gusta mucho más su SSR porque parece que no es propenso a fallar... y algunas veces las personas prefieren el poder de la marca asociado con la calidad en lugar de cosas chinas genéricas baratas por unos pocos dólares más baratas. ¡Apuesto a que podría garantizar su dispositivo fácilmente durante 2 a 4 años! Otros no.
@ppumkin, ¿hay alguna razón válida para optar por el SSR? ¿Qué beneficio proporciona? Al final del día, es el mismo TRIAC, solo que se controla a través de un LED (que puede desvanecerse y fallar) en lugar de hacerlo directamente.
Sí, supongo que tiene razón, no hay ningún beneficio en su solicitud. En mi opinión, SSR parece mejor para usar con conmutación de CA, pero en realidad se usan para conmutación de alta velocidad. Supongo que un TRIAC está bien, ya que está probado comercialmente que funciona bien con el control de CA
@ppumkin Estoy completamente de acuerdo con SSR, y es por eso que lo usé inicialmente. En esta aplicación, sin embargo, me pregunto si es una exageración, especialmente cuando los dispositivos son significativamente más grandes y 3 o 4 veces más caros.
Si un solenoide funciona para CA, también funciona para CC. La única diferencia es cómo se especifica. Los voltajes constantes de CC para accionar y mantener el solenoide serán más bajos que para CA, pero estos niveles existen.
@OlinLathrop: ¿hay alguna forma de calcular los parámetros de CC a partir de los parámetros de CA dados?
@Mark: puede hacerse una idea observando la resistencia y la inductancia del solenoide. Sin embargo, es más fácil simplemente experimentar.
¿Por qué no optar por un relé físico clásico, controlado por CC de nivel lógico (a través de un transistor) y alimentar los solenoides de los rociadores directamente con un transformador de 24 VCA disponible comercialmente? Sé que el estado sólido está de moda, pero pensé que gran parte de la razón era que PWM no es factible; este es un diseño directo "completamente por un tiempo", supongo.
@Rob: De hecho, es sencillo, sin embargo, los relés físicos no son deseables (supongo) por razones de tamaño y costo.
Con respecto a cómo se pueden usar los solenoides de CA en CC: Rayhobby.net/understanding-24vac-sprinkler-valves

Respuestas (6)

Varios comentarios:

  • Si no necesita aislamiento, entonces (obviamente) no necesita ningún dispositivo que incluya aislamiento, como un SSR. Si necesita aislamiento, probablemente no lo necesite para cada canal. Una sola brecha de aislamiento, para los 16 canales, debería ser suficiente. Todo esto podría ahorrarle dinero.
  • Los amortiguadores no protegen los interruptores (los SSR, en su caso). Simplemente reducen la probabilidad de activación falsa. La activación en falso no es perjudicial para sus interruptores (están ahí para ser activados, incluso de forma continua). Los falsos disparos son un inconveniente (o un obstáculo), si su aplicación es tal que la carga nunca debe ser alimentada cuando usted no lo desea (por ejemplo, tiene una sierra eléctrica, ha habido un accidente y necesita apáguelo de inmediato).
  • Dado que los 24 V son CA, si usa interruptores unidireccionales (como MOSFET o BJT), necesitará dos interruptores por canal.

EDITAR: un MOSFET es unidireccional, porque conduce en ambas direcciones, pero bloquea en una sola dirección. Por ejemplo, un NMOSFET de silicio normal no puede bloquear la corriente de S a D, debido al diodo parásito que tiene. Dado que ese diodo está allí, si desea usar MOSFET para CA, PUEDE, pero debe colocar dos en antiserie (con sus fuentes unidas y sus puertas unidas), o de lo contrario no podrá para bloquear en una de las dos direcciones. Los MOSFET de GaAs no tienen ese diodo parásito, por lo que un dispositivo sería suficiente para CA.

  • Yo elegiría un TRIAC barato por canal (probablemente, sin ningún amortiguador, porque 24 V CA es un voltaje tan bajo que probablemente no alcanzará ningún límite de dV/dt).
  • Un TRIAC barato como este funcionaría.
Excelente información, gracias. ¿El amortiguador protege principalmente contra la reactivación falsa, donde la carga no se apaga?
(Primero, no te entendí, debido a mi inglés). Sí, ese es el problema de las activaciones no deseadas, y es la razón por la que existen los amortiguadores.
Los MOSFET de potencia tienen un diodo en paralelo a su canal, por lo que no puede usar pares de ellos (supongo que quiere decir un canal N + un canal P) en paralelo.
@FedericoRusso No, quise decir dos (por ejemplo) NMOSFET en antiseries (con sus fuentes unidas). Y sí, puedo usarlos en parejas, de esa manera. De hecho, ese diodo S-to-D es la razón por la que necesito dos. De lo contrario, uno estaría perfectamente bien para AC.

La mayoría de los timbres de las puertas usan xfmr de 24 Vac, pero los solenoides cuestan un poco más en CA que en CC, no mucho, así que estoy de acuerdo con David en usar el interruptor Mosfet para una pérdida de energía baja con puente.

Veo una gran variedad de SSR ahora desde hace 20 años, por menos de un dólar. No hay razón para usar interruptores discretos y mejor para la confiabilidad en caso de falla en el controlador para proteger el microcontrolador. Elija uno aquí http://search.digikey.com/us/en/cat/relays/solid-state/1048664/page/2?k=solid%20ssr&quantity=100&ColumnSort=1000011 y use el amortiguador de ruido sugerido.

No sé su corriente de carga. Por ejemplo PR39MF21NSZF RELAY SSR 240VAC .9A ZC 8-DIP $0.88 @1k SHARP Micro podría ser mi elección si 500mA no fuera suficiente. Varias clasificaciones de CA PR2xx, PR3xx también disponibilidad de cruce por cero Serie PR29MF1xNSZ $0.75@1k

Sharp fabrica los mejores optoaisladores en mi opinión en varias especificaciones. Preste atención a la advertencia en la aplicación. amortiguadores de notas.

Y esa es mi respuesta final.

¡Sabes que si empujas el sobre, todavía estás estacionario! ..

Si esta respuesta parece perfecta, puntúe en consecuencia; de lo contrario, si solo aparece un "también corrió", ignórelo.

Utilice un optoacoplador de salida triac MOC3010. Se maneja fácilmente directamente desde un microcontrolador y proporciona aislamiento. Esto puede impulsar directamente un solenoide o puede impulsar un triac más grande para impulsar un solenoide. Mire las especificaciones para ver lo que necesita hacer. Fácil, barato. Mi respuesta final.

He conducido válvulas de rociadores antes. Yo solo usaría un MOSFET. Asegúrese de usar algunos diodos de protección y tal vez un fusible de reinicio automático para evitar daños debido a cosas malas (ESD, cortocircuitos, rayos cercanos pero no directos, etc.).

Con MOSFETs (unidireccionales), necesitará dos por canal, en antiserie. O rectificar el 24 VAC, para todos los canales.
Estos solenoides son de CA, lo que he oído es para evitar la magnetización del émbolo. Debido a que se conducen durante largos períodos de tiempo (horas por semana), la CA es más adecuada, o eso es lo que he oído. Los sistemas de rociadores son TODOS de CA, nunca he visto uno de CC.
@Mark & ​​Telaclavo Lo siento, olvidé mencionar que puedes manejar estas válvulas con CC. 12v DC es "generalmente suficiente", aunque de 18 a 24v es lo que debe usar. Nunca he tenido un problema con la magnetización del émbolo. No digo que la magnetización no sea un problema, solo que no ha sido un problema para mí.
Lo siento, no estoy interesado en conducirlos a través de DC. Probablemente haya una razón por la cual todos los sistemas de rociadores son de 24 V CA.
@Mark Bastante justo. Por supuesto, la razón es probablemente que es muy barato hacer una verruga de pared de 24 ac, que es lo que usan la mayoría de los controladores de rociadores domésticos.
Cuando los controladores de rociadores se venden en el rango de cientos de dólares, dudo mucho que los pocos centavos que (podrían haber) ahorrado en la verruga de la pared fueran a la pregunta de AC vs DC.
@Mark Cuando se venden por varios cientos, tienes razón. Pero hay muchos por menos de US$50 y varios que cuestan US$20.
Sin embargo, todos manejan los mismos solenoides y todos son de CA (que he visto).
Todos los sistemas de rociadores "allá afuera" son AC porque es más barato conducir. no se requiere fuente de alimentación, solo un transformador reductor estilo timbre. Los mosfets y triacs tienen un precio similar.
@AndrewKohlsmith ¿Parece que los TRIAC de nivel lógico (controlables directamente desde una salida de MCU de 3.3v, por ejemplo) están más disponibles que los MOSFET de nivel lógico?

Preferiría solenoides de 24 V CC, menor costo y potencia. Estoy de acuerdo con el controlador ULN2803. Aunque los solenoides de enganche usan menos energía, esa es su elección si tiene una batería de respaldo o no. Su radio AM podría captar el ruido del interruptor de un cable largo, podría agregar un límite para reducir los campos E inducidos. Preferido para MOSFET, pero no necesario para controlador bipolar.

Pero eso es opcional, incluso si la mayoría de las personas están durmiendo cuando se encienden los rociadores y los sensores de alarma no deberían detectar el ruido de conmutación ni los pulsos de los rayos cercanos. Los evaluadores de EMI no notarán estos eventos no repetitivos en sus escáneres.

Un limitador de corriente PTC también es una buena idea. Estos no son caros. (fusible de rearme automático o polifusible). Estoy de acuerdo con David. Por lo tanto, use un controlador hexagonal bipolar con tapa de cerámica de desacoplamiento en el solenoide de CC, diodo de abrazadera y polifusible PTC e indicador LED con perlas de ferrita opcionales.

De lo contrario, si los solenoides de CA usan SCR, intente usar pulsos controlados de 60/50 Hz desde el controlador para que funcionen como interruptores de cruce por cero. Algunos chicos usan relés.

Las válvulas de los rociadores están disponibles por $10, incluido el solenoide de 24 V CA. No están disponibles con solenoides de CC.
@Mark: No, es solo que los parámetros operativos de CC no están especificados. Sin embargo, existen. Tienen que partir de la física básica de los solenoides.

Sé que esto es antiguo, pero... La empresa para la que trabajé usaba transformadores para mantener las bombillas halógenas iluminadas en un sistema de visión. Los transformadores se derriten si se encienden en la parte incorrecta del ciclo de CA.

Mi solución fue usar un puente H con un suministro de CC. Como señaló un ex ingeniero de submarinos nucleares con el que trabajé, si la señal es PWM, no hay pérdida de calor.

¿Qué usaría un profesional para cambiar los solenoides de los rociadores?
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