Controllo elettrovalvola

[dott.cicala]

Ciao a tutti!

 

Mi è stato chiesto di realizzare un dispositivo modulare che controlli 30 elettrovalvole da 12 e 24VA alimentate a 24Vcc.

 

 

Ogni modulo controlla un solenoide.

 

 

Il dispositivo è azionato da un comando a +24V e deve controllare che il solenoide non sia in corto o interrotto e fornire delle indicazioni ottiche come segue:

 

Verde  = solenoide ok - valvola comandata

Rosso = solenoide in corto

Giallo = solenoide interrotto

 

Il costo complessivo per il materiale di ogni modulo deve essere di circa 10€

 

A me è venuto in mente questo circuito, dove in luogo dei due led è impiegato un led bicolore

 

 

C'è qualcosa di più semplice?

[gabri-z]

Quote

C'è qualcosa di più semplice?

E che sia anche vincolato da un programma ? Non credo....

Come lavori il pic cino , non ho ancora imparato  , ma una domanda mi viene in mente : 

Quale sarebbe lo stato dei LED nel caso R6 interrotto ?

Grazie !

[dott.cicala]

Nella malaugurata ipotesi che R6 si interrompesse....verrebbe rilevata corrente =0 come se il solenoide fosse interrotto....ma ciò è molto improbabile che accada

perché è sul gate del mosfet e in essa in pratica non circola corrente.

Ho usato un pic perché altrimenti non mi veniva in mente niente di più semplice e che realizzasse tutte le funzioni. Ovviamente dentro c'è un firmware.

R5 è l'unico componente il cui valore varierà da 0,47 a 2 Ohm in base al tipo di solenoide.

L'idea è, in presenza del comando, il pic comanda il mos e su R5 si presenta una tensione proporzionale alla corrente che richiede il solenoide. Se supera il valore max, il solenoide è in corto, se invece è zero il solenoide è interrotto. In ogni caso viene interdetto il mos.

 

[gabri-z]

Quote

 

 Ovviamente dentro c'è un firmware.

R5 è l'unico componente il cui valore varierà da 0,47 a 2 Ohm in base al tipo di solenoide.

L'idea è, in presenza del comando, il pic comanda il mos e su R5 si presenta una tensione proporzionale alla corrente che richiede il solenoide. Se supera il valore max, il solenoide è in corto, se invece è zero il solenoide è interrotto. In ogni caso viene interdetto il mos.

 

Fino a qui ,     ci sono arrivato , anche se continuo a non sapere (esattamente ) come funziona un pic. ; perché pensi che abbia domandato proprio di R6  ?

[dott.cicala]

Vorrei svolgere la misura di corrente in 1ms.....ma se il solenoide è in corto e R5=1 Ohm....Quale sarà la potenza istantanea dissipata da mos e resistenza?

Ovvero.....il tutto si tramuta in una palla di fuoco o regge la botta e l'intervento della protezione mette in sicurezza il circuito?

 

Proviamo a far "du conti".

 

La potenza istantanea è  P=dL/dt  che è Joule al secondo ---> Watt

 

Trascurando la RDSon del Mosfet ---> IR5=24/1 = 24A ( l'alimentatore ce la fa considerando che deve avere corrente per 30 valvole)

 

La potenza dissipata da R5 in 1 secondo sarebbe W=R5*IR5² ---> 576W

 

Se però la corrente può scorrere solamente per 1ms si ha  576/1000= 0,576W

 

Ora consideriamo la RDSon che per IRF730 è di 1 Ohm ( ma poi userò un K1118 che è più robusto ed ha una RDSon di 0.95 Ohm)

 

Senza rifare tutti i conti, si avrà che la corrente di corto circuito verrà stabilita dalla RDSon+R5 e quindi sarà di 2 Ohm.

 

Quindi 24/2=12A sarà la corrente di corto circuito che circolerà sia nel MOS che in R5.

 

Complessivamente la potenza dissipata sarà RDSon+R5*12²=288W ma in 1ms sarà 288/1000=288mW

 

Quindi.....se non o sbagliato i conti.......il tutto non si tramuta in una palla di fuoco

 

Non è stato considerato un aspetto.....l'extracorrente di magnetizzazione.......Quanto durerà?

 

Aspetto che va necessariamente tenuto in considerazione altrimenti il circuito interverrà erroneamente.......

[gabri-z]

Il mos regge 22 A se ricordo bene da ieri sera ( ho controllato , haha ! ) ma credo che per 1 microsecondo....

[dott.cicala]

O controllato......il mos ce la fa

 

 

 

Ma...senza sapere niente dell'elettovalvola, se non la sua potenza e tensione......come stabilire quanto durerà l'impulso di corrente dovuto alla prima magnetizzazione? 

[Livio Orsini]

Ma ce la fa il PIC a pilotare direttamente il MOS? Io credo che non sia ingrado di fornire l'energia necessaria per avere una commutazione veloce, con conseguente aumento delle perdite nel MOS.

A mio parere è necessario un drive per il MOS

[dott.cicala]

E' vero...nello schema R1 è da 1K ma in realtà è da 10 Ohm....l'uscita del pic può fornire 20mA. 

 

Con quella configurazione ci piloto da un bel po' di tempo una DREME 20-5X/200YMG24K31M....ovvero....

 

una valvola riduttrice di pressione con f.s. a 200bar....luce 20....non troppo piccola direi....con solenoide appuno da 24VA a 24Vcc.

 

Sfogliando il manualone Rexroth però non trovo nulla in merito a questo impulso di corrente all'eccitazione, nello specifico, la sua durata...forse non mi rimane che misurarlo....

[gabri-z]

Per il periodo di test della bobina potresti comandare in PWM se il Mos non dovrebbe reggere un cc ...e' di moda e farebbe ancora più dipendente da Te l'apparecchio haha !

[dott.cicala]

Sì ci avevo pensato.

Farò delle prove, ma al momento non ho a disposizione le valvole....dovrò rimandare il test......

[gabri-z]

Io non so in che ambiente dovrà '' vivere '' la scheda , ma 1 VA  credo che porti il MOS-FET a una certa temperatura  , la quale potrebbe richiedere un piccolo dissipatore ( 10 Euro in tutto ,  )

 

Quote

O controllato......il mos ce la fa

E no , non ce la fa ! Ti mancano 0,53 Ohm per stare nel limite assoluto del MOS 

[Livio Orsini]

Quote

E' vero...nello schema R1 è da 1K ma in realtà è da 10 Ohm....l'uscita del pic può fornire 20mA. 

 

No non ci siamo. Con 10 ohm e 20mA si arriva 0.2V un  po' pochini per mandare in saturazione il mosfet.

Poi bisogna sempre considerare che l'ingresso è un bel condensatore, se si vuole andare veloci la corrente deve essere tanta.......

[gabri-z]

Quote

 

 Ti mancano 0,53 Ohm per stare nel limite assoluto del MOS 

 

Dai che O sbagliato , ma è sempre '' impiccato ''  !

[dott.cicala]

Probabilmente...non sono stato spiegato...

 

Il solenoide non lo devo pilotare in pwm ma on-off.

I cicli on-off sono molto lunghi, nell'ordine dei minuti, se non ore. Una volta eccitata la valvola, rimane in quello stato per un tempo indefinito.

 

Lo scopo del circuito è quello di stabilire se il solenoide è in corto oppure interrotto. Di conseguenza prevedevo di svolgere la verifica nel primo ms da quando giunge il comando. Se il solenoide è ok, allora il segnale di comando viene manutenuto, altrimenti viene tolto e il bi-led darà la dovuta indicazione.

Nel caso più estremo si può sempre eliminare la R6 anche se come o già detto, lo stesso NMOS pilota già da tempo una valvola simile e sul gate a addirittura una R da 100 ohm. Il pic in quel caso è un vecchio 16C84 e l'applicazione è un banco oleodinamico per la taratura delle valvole di massima.

Le elettrovalvole sono la "messa in pressione" della pompa la quale alimenta vari blocchi per varie valvole con luce diversa e funziona da parecchi anni.

 

Adesso si voleva aggiungere il test del solenoide per provare non solo le valvole di massima, che sono meccaniche, ma anche le elettrovalvole di dubbio funzionamento.

 

Cosa che viene già fatta togliendo la valvola del banco e sostituendola con quella in esame. Purtroppo però a suo tempo, non avevo concepito il circuito per tale scopo e avevo messo un fusibile di protezione, ma i meccanici sono zucconi e smontano le valvole del banco per provarci di tutto, compreso le pompe, così quando il solenoide ha qualche spira in corto o è in corto netto oppure è a 24Vac...succede che brucia il fusibile dopo che si è bruciato il mos.

 

Per tali motivi, l'idea era di costruire un modulo per ogni valvola ed eseguire il test descritto...onde evitare continue riparazioni....

 

Nel frattempo....ecco un estratto dal datasheet del K1118

 

 

 

Rimante aperto il punto: Quanto dura lo spike di corrente all'eccitazione?

[dott.cicala]

Quote

Ti mancano 0,53 Ohm per stare nel limite assoluto del MOS

 

Perchè?  in 1ms mi trovo qui.

 

 

Comunque potrei scendere anche a 100us. Mi servono al max 50us per fare la conversione e il confronto...

[Nik-nak]

Hai valutato la possibilità di utilizzare degli appositi mos, protetti in tensione, corrente e temperatura, tipo gli omnifet di ST, oppure i low side driver di Infineon?

[dott.cicala]

Troppo lusso. Andrei decisamente fuori budget.....il progetto è "no profit" per amici "pompisti"....devo usare quello che ho....

[gabri-z]

Avevo già ammesso in scritto di aver sbagliato i conti ! Guarda in alto ! 

 

Per quel che riguarda l'elettrovalvola , anche se questa è in ca :

posso fare qualche misura (senza oscilloscopio ) che Ti sia utile ?

[dott.cicala]

Quelle che devo pilotare sono in 24DC, comunque nella foto si può vedere la inrush che è quasi il doppio della VA nominale e può dare un'idea...anche se mi servirebbe sapere la durata di questo spunto.

 

Nel frattempo....mi sono studiato il datasheet di un omnifet....

 

 

...ed è un dispositivo veramente interessante e certamente più adatto rispetto a IRF730 o al K1118....e non costa nemmeno troppo.....solo che di K1118 ne ho qualche centinaio e soprattutto...sono gratis....però, se riuscissi ad elevare il budget a 15€ a modulo, pcb escluso ovviamente, è sicuramente un componente da tenere in considerazione....però Ha questo punto mi viene il dubbio di qui parlava Livio.....ce la farà poi il pic Ha pilotarlo Ha dovere? 

[Nik-nak]

Se ad esempio utilizzi il cod VNLD5090-E(che è doppio, e che su Mouser costa poco più di €1,2), e che prevede un pin di status in uscita, puoi quasi pensare di realizzare il modulo, senza microcontrollore.

 

Quote

succede che brucia il fusibile dopo che si è bruciato il mos.

In questo caso puoi pensare di utilizzare un fusibile ripristinabile, tipo questi:

 

Multifuse

 

selezionando il modello che permetta al mos di "soppravvivere".

 

 

[dott.cicala]

 

Anche questo è molto interessante. Eliminando il pic sarebbe da ripensare la parte di segnalazione che alla fine è l'unico riferimento che l'utilizzatore guarderà.

[Livio Orsini]

Puoi sempre usare le uscite di status per la segnalazione.

[dott.cicala]

Finalmente Ho trovato il dato che mi mancava! Il grafico rappresenta la corrente di prima magnetizzazione del solenoide di un elettrovalvola 24VDC-24VA

(documentazione Rexroth)

 

 

Come si può vedere, il picco dura non meno di 50ms.

 

[gabri-z]

Ma supporta il doppio della corrente tutto questo tempo ? Come agirà la valvola alimentata in rampa?

O mettere doppio mos (hai centinaia haha) ???