Ako spínať indukčnú záťaž 24V=?

[Ján Mátik]

Potrebujem spínať tranzistorovým výstupom PLC (24V DC) cievku elektromagnetického ventilu hydrauliky (tiež 24V DC).

Zaťažiteľnosť výstupu PLC je max. 0,5A, cievka si vezme cca 6A. Momentálne je to riešené pomocou relé finder, ale vzhľadom na veľký počet zopnutí relé za deň a indukčný charakter záťaže je jeho životnosť nízka (na cievke ventilu je aj dióda v závernom smere na zamedzenie iskreniu).

Chcel by som dané relé nahradiť polovodičovým riešením. Môže mi niekto poradiť ako? Použiť tranzistory FET, alebo bipolárne výkonové tranzistory? K rozopnutiu a zopnutiu dochádza cca každé 3 sekundy.

Ďakujem za každú radu.

#uft#

[Zbyněk Hála]

Používám dlouho Solid State Relay na bezkontaktní časté spínání R i L zátěží přímo z výstupu PLC. Např : http://www.gme.cz/cz/index.php?product=635-015
je jeden z mnoha typů. který by vám zřejmě stačil. Je vhodné jej umístit na chladič a styčné místo potřít vodivou pastou.

[Ján Mátik]

Ďakujem vám za odpoveď.
SSR momentálne používam na spínanie výhrevného telesa 230V AC/1200W s absolútnou spokojnosťou, je to spoľahlivé. Ale vzhľadom na cenu jedného kusa SSR sa mi oplatí rozmýšlať nad vlastným riešením. Potrebujem totiž spínať dokopy až 24 elektromagnetických ventilov (každý samostatne).
Ak sa nemýlim, SSR ktoré ste uviedli (KSD215AC3) je na záťaž so striedavým napätím.
V danom eshope som ale vďaka Vášmu usmerneniu narazil na RP1D060D4 so zaujímavou cenou a výstupom do 60 VDC, 8A.
Napriek tomu budem veľmi rád, ak mi niekto poradí, ako spínať elmag. ventil vlastným zapojením bez použitia drahších SSR.

[Fuk Tomáš]

V danom eshope som ale vďaka Vášmu usmerneniu narazil na RP1D060D4 so zaujímavou cenou a výstupom do 60 VDC, 8A.

Na to pozor. Na snímku mají typ RP1D060D8 a v popisu 60V/8A, ale jako katalogová položka RP1D060D4 to má parametry 60V/4A. Koukněte se do data sheetu.

Můžete použít v podstatě jakýkoli výkonový tranzistor s odpovídajícími parametry, ovšem namontovaný na dostatečně dimenzovaný chladič, který musí uchladit cca 6W. To při uváděném počtu ventilů už může být docela problém.

Pokud byste měl možnost osadit ventily cívkami na 230V AC, byla by situace jednodušší - malých SSR pro proud 1 A bez chladiče jsou spousty.

[Ján Mátik]

Tomáš, máte pravdu s tým prúdom, ďakujem vám za upozornenie.
Spínaných bude 24 ventilov, ale v jednom rozvádzači budú spínané len 4.
Prechod na cievky 230VAC je veľmi dobrý nápad, pozisťujem aké sú možnosti u dodávateľa. Zatiaľ máme kúpené 24VDC ventily len štyri kusy.
Ešte raz vďaka.

[dolac]

Můžete použít v podstatě jakýkoli výkonový tranzistor s odpovídajícími parametry, ovšem namontovaný na dostatečně dimenzovaný chladič, který musí uchladit cca 6W. To při uváděném počtu ventilů už může být docela problém.

Toto však platí iba pri použití bipolárneho tranzistora. Ak použijete výkonový MOSFET, strata na tranzistore by nemala pri prúde 6A prekročiť cca 0,3W až 0,4W čo by šlo snáď aj bez chladiča, resp. s minimálnym chladičom.     

[Ján Mátik]

MOSFET ma "láka" najviac... už len poriešiť, ako ho zapojiť, aby to šlo ovládať z PLCčka 24 voltami... Nemám s MOSFET tranzistormi žiadne skúsenosti. Ale to už je možno aj mimo zamerania tohoto servera  o:-)

[Fuk Tomáš]

Toto však platí iba pri použití bipolárneho tranzistora. Ak použijete výkonový MOSFET, strata na tranzistore by nemala pri prúde 6A prekročiť cca 0,3W až 0,4W čo by šlo snáď aj bez chladiča, resp. s minimálnym chladičom.     

To je pravda, třeba 30-ampérový BUZ11 by to mohl zvládnout i bez chladiče (1,5W ztráta). IRF4905 ještě spíš (0,7W) a je za hubičku.

[dolac]

To je pravda, třeba 30-ampérový BUZ11 by to mohl zvládnout i bez chladiče (1,5W ztráta).

Ja som si pozrel napr. IRF3205, (55V, 110A) a ten má odpor v zapnutom stave 8mohm. Teda strata na ňom by bola iba 0,29W. (Pre porovnanie, samotný miniatúrny odpor znesie až 0,5W).   

[Fuk Tomáš]

Ja som si pozrel napr. IRF3205, (55V, 110A) a ten má odpor v zapnutom stave 8mohm. Teda strata na ňom by bola iba 0,29W. (Pre porovnanie, samotný miniatúrny odpor znesie až 0,5W).   

Pokrok jeden nestíhá sledovat  :)  Dík za usměrnění.

[Ján Mátik]

Uff uff uff... tak vidím, že mám čo doštudovať... tie tranzistory dokážu divy :)
Inšpiráciu som našiel, veľmi pekne vám ďakujem.
Zapojenia s týmito a s podobnými tranzistormi už nájdem. Ešte raz vďaka a elektrike zdar :)

[dolac]

Ešte na doplnenie, ak budete experimentovať. Výkonové Mosfety znesú bez problémov pomerne vysoké prúdy, ale sú veľmi citlivé na prepätia, takže treba riadne ošetriť, najlepšie obojsmerným transilom.   

[Ján Mátik]

OK, ďakujem

[Jirka Š.]

Jestli mne paměť neklame, tak jsme někde pro podobné účely používali elektronické relé Finder. Už si nepamatuji na parametry, musel byste hledat. Výhodu by to mělo v tom, že to je do stejné patice.

[Fuk Tomáš]

Ešte na doplnenie, ak budete experimentovať. Výkonové Mosfety znesú bez problémov pomerne vysoké prúdy, ale sú veľmi citlivé na prepätia, takže treba riadne ošetriť, najlepšie obojsmerným transilom.   

Dotaz: proti opačné polaritě napětí V_DS je IRF3205 chráněn interní diodou, proti přepětí při rozpínání induktivní zátěže poslouží rychlá Schottkyho dioda přes tu indukčnost. Nebo to nestačí?

(mařit energii nastřádanou v indukčnosti na transilu mi přijde trochu násilné)

P.S. míním tím výkonovou stranu - o potřebě ochrany hradla asi diskutovat netřeba

[Martin Kurka]

Vážený pane Mátíku,
přechod na 230V ovládací napětí cívek má veliké úskalí v potřebné velikosti oddělovacího transformátoru.
Zatímco  nyní potřebujete pro DC cívky zdroj 24V / 4x6=24A (nejvýše 4 spolu sepnuté) tj. 580W, tak pro spolehlivý rozběh 4 takto velkých AC cívek s příkonem 144W odhaduji potřebný transformátor přes 1kVA (budou mít při 144W/ cca 500VA rozběhový příkon).
A k zapínání takového transformátoru už budete potřebovat měkký start. A bez transformátoru pro ventily dnes strojní zařízení nelze udělat.

Co se týče spínání velké induktivní zátěže, můžete se inspirovat přílohou, kde je popis spínání a rozpínání elmg. spojek, což je asi největší indukční zátěž pro malé napětí užívaná na strojích, navíc s proměnnou indukčností (když klapne a uzavře se magnetický obvod je indukčnost několikanásobná).

Ať to budete spínat polovodičem, nebo kontaktem, základ je dobré odrušení. V tomto případě pohlcení značné energie naakumulované v cívce. Perpetum mobile neexistuje, někam tu v cívce naakumulovanou energii musíte odvést a někde ji zmařit. Dáte-li jen antiparalelní diodu k cívce, může se stát, že po rozepnutí kontaktu setrvá magnet  sepnutý i několik vteřinek. Nedáte-li tam nic, z mechanických kontaktů relé bude oblouková svářečka a z polovodičových bude za chvíli celovodičová nebo celonevodičová mrtvola, protože integrovaná ochranná dioda není stavěna na rozptýlení tak velkého výkonu.

Na potlačení přepětí a zmaření naakumulované energie se nám osvědčila plovoucí přepěťová ochrana. Dříve jsme používali s odporem, nyní používáme s varistorema a v náročných případech s odporem i varistorem. Má výhodu, že část energie se rychle zmaří i ve vlastní cívce i za cenu mírného prodloužení odpadu magnetu. Pro velké výkony a větší frekvence spínání jako u vás, je přídavný odpor k varistoru skoro nezbytnost.
Z hlediska vyzařování rušivých impulzů je důležité odrušovací prvek dát co nejblíže magnetu, teda pokud možno ne až do elektrorozvaděče, ale do hlavice magnetu, nebo do přídavné skříňky u ventilů.

Až zkusíte tenhle orušovací obvod i v zapojení s relé, myslím, že budete mile překvpen.

Co se týče polovodičového spínání ventilů spíš se přikloňte k SSR, protože výstup z automatu má PNP výstupy a z hlediska bezpečnosti musí být cívky ventilů jednou stranou ukostřené, takže to musí být také spínané z + pólu a máte mírný problém s budicím obvodem, nebo musíte použít neběžný a dražší FET s P kanálem.
Mimochodem IRF dělá spínací prvek MOSFET IPS521 ir6220, s plovoucím budicím obvodem a s integrovanou proudovou ochranou právě přesně pro tyto účely. Lze jej přímo budit  automatem a výstup bude zkratuvzdorný (a nemusíte nic vymýšlet). Mám dojem že je i izolovaný od chladicí plochy, takže můžete použít společný chladič.

[Fuk Tomáš]

Profík je holt profík!  (poklona)

Dáte-li jen antiparalelní diodu k cívce, může se stát, že po rozepnutí kontaktu setrvá magnet  sepnutý i několik vteřinek.

Jestli se nemýlím, pan Matík tam už tu diodu má a s příliš opožděným odpadnutím problémy nehlásí.

Mimochodem IRF dělá spínací prvek MOSFET IPS521 ir6220, s plovoucím budicím obvodem a s integrovanou proudovou ochranou právě přesně pro tyto účely. Lze jej přímo budit  automatem a výstup bude zkratuvzdorný (a nemusíte nic vymýšlet). Mám dojem že je i izolovaný od chladicí plochy, takže můžete použít společný chladič.

Krásná součástka. Chladicí plocha je ale (IPS521 i starší IR6220)) na +V_CC, takže bude třeba někde izolovat. Ztrátový výkon bude do 3W/ks.

[dolac]

Dotaz: proti opačné polaritě napětí V_DS je IRF3205 chráněn interní diodou, proti přepětí při rozpínání induktivní zátěže poslouží rychlá Schottkyho dioda přes tu indukčnost. Nebo to nestačí?

To máte pravdu. Ak sa nemýlim, ak nie všetky, tak skoro všetky výkonové Mosfety majú zabudovanú ochrannú diódu, ale prečo zohrievať číp tranzistora? Krátke a veľmi vysoké prudké zvýšenie vnútornej teploty čípu Mosfetu  je jedna z častých príčin jeho poškodenia. Chladič tranzistora sa pritom nemusí vôbec zohriať.