Diskuse Elektrika.cz

Potrebujem spínať tranzistorovým výstupom PLC (24V DC) cievku elektromagneti ckého 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#

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.

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 elektromagneti ckých 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.

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.

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.

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.     

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:-)

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.

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.

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 :)

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.   

OK, ďakujem

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.

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

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 několikanásobn á).
 
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 elektrorozvadě če, 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.

Profík je holt profík!  (poklona)


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

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

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.

Asi jsem nějak mimo. V přiloženém obvodu přece není interní dioda v FETu žádným proudem namáhána, ne?

Vazeny pan Kurka,

dakujem za rozsiahly popis, prilozene materialy si prestudujem a zvazim viacere moznosti.

Nakoniec to asi ostane na 24V cievkach a SSR, bude to najschodnejsie riesenie.

Co sa tyka spominaneho IPS 521 od IRF, vyzera to zaujimavo. Neviete nahodou, kde by sa dal zohnat, pripadne aka by mohla byt priblizna cena? Dakujem.

Dakujem aj ostatnym za uzitocne podnety, ocividne tato tema nie je jednoducha a jednoznacna :)

TO: kolegové Fuk, Dolac
Máte pravdu oba. Pokud není zhášecí dioda přes cívku rychlá, tak než se v ní probudí minoritní a majoritní nosiči, schytá první největší nápor rychlá Schottkyho dioda ve FETu.

TO: pan Mátik
Asi máte Internet, že?  ;) Takže pro příště doporučuji si zadat do děda Vševěda Googla  "cena IPS521". V Čechách vylezou e-shopy Starmans a Alfatronic s kusovou cenou kolem 100Kč.
http://www.semic-shop.cz/semic-shop-cz/eshop/1-1-polovodice/112-4-high-side-diskretni/5/100007724-IPS521
http://www.rs-components.cz/zbozi.php?num_all=668&POCETMAX=450&Trideni=JmenoZbozi&KID=171
Dá se to koupit ve větších baleních i přímo od IR.
Nezapomeňte, že dělají i typy pro jiná napětí a proudy, které mohou být pro vás výhodnější, nebo dostupnější.
A hlavně nejrozumnější a pokud to nebudete vyrábět velkosériově, tak i dlouhodobě nejlacinější.  Jinak se můžete stát součástí zařízení a doživotním údržbářem, jako Hanuš na orloji. SSR v patici na DIN liště si vymění každý údržbář, který umí číst.

Ano, ale bude to (alespoň primárně) nápor napětí, ne proudu. Schottkyho dioda ve FET je totiž vzhledem k impulsu z cívky relé polarizována v závěrném směru.
Takže, pokud neudrží napětí impulsu - což je dost možné, při tak rychlém odpojení indukční zátěže - prorazí se, násleně projde proud (ten bude odpovídat, alespoň řádově, proudu cívky těsně před rozpojením) a uvolní se výkon dostatečný na zničení diody ve FET.

Však taky proto jsem kdesi vpředu psal, že ta zhášecí dioda je potřeba rychlá, Schottkyho.

Trochu mě zmátlo, že mezinárodní distributor Farnell ten IPS521 vyřadil ze své nabídky, což by mohlo naznačovat nahrazení něčím jiným. Ale také to nemusí znamenat vůbec nic.

Však také v data sheetu bývá dokonce uvedeno, jak silný opakovatelný/neopakovatelný lavinový průraz to snese.

Děkuji, tak je to přesné, jde o lavinový proud v závěrném směru, protože jinudy než přes závěrný směr diody nebo FETu ten proud projít nemůže a tak tudy projít musí. Situace je o to nepříznivější, že se k indukovanému napětí cívky přičítá napětí zdroje. Překreslil jsem to z hlediska reálného zapojení, neboť ve strojních zařízeních je jedna strana cívky ukostřená na (-) zdroje a spíná se z (+) pólu na spotřebič. Vpravo je situace, kdy pomalá dioda ještě nevede indukovaný proud.

Z toho plyne poučení, že nezhášená cívka je vražda a cívka zhášená normální a ne rychlou diodou je kvalifikovaný pokus o vraždu polovodiče.

Pokiaľ sa nemýlim, tak interná dióda tranzistoru nie je ani tak obyčajná rýchla dióda, ale je to transil. Veď aj značku má podobnú. Preto aj ten parameter: "Single Pulse Avalanche Energy resp. Repetitive Avalanche Energy"
Tým že použijete externý transil, jednak zvýšite túto energiu a jednak šetrite tranzistor. Transil sa vyznačuje tým, že dokáže vo veľmi krátkom čase pohltiť obrovský výkon, ale energia je tu obmedzená. Preto aj ten parameter. Prúd naakumulovaný v indukčnosti sa samozrejme vybije do diódy paralelnej s ind.,  ale treba si uvedomiť, že žiadná cievka nie je idealná indukčnosť, ale má aj kapacitu a preto pri je spínaní vznikajú kmitajúce prechodné deje a napätie na tranzistore by mohlo prekročiť medznú hodnotu a došlo by k prierazu.     

Rozumím. Externím transilem pochytám ty nejrychlejší špičky a parazitní kmity, hlavní porci energie pak zlikviduji jinde.
------------------------------------------------------------------------
Když si porovnám
IRF3205 Repetitive Avalanche Energy .............. .............. .............. ...... 0,02 J
absorbovatelná energie krátkého pulsu (<1ms) v 1,5kW transilu...... ... 1,5 J
energie magnetického pole ventilu 24V/6A .......odhadem .............j ednotky J

tak mi vychází, že hlavní porci té energie nastřádané ve vypínané indukčnosti je třeba zmařit v ohmech té cívky (případně varistoru, odrušovacím RC členu).

Pochopil ste to veľmi správne, o tom to je. 

Ano souhlasím, proto se  k té diodě dává ještě paraelně kondenzátor. Tím se vyřeší spousta problémů, jednak odpojení cívky není tak drastické, jednak kondenzátor dělá zátěž, respektive drasticky omezí strmost a konečnou velikost napětí.  (dance)

       Na AMPÉRu 2016 byly uvedeny na trh elektronické moduly - výkonové spínače 24 VDC do 15 A. Ztrátový výkon - teplo je odváděno vodiči napojenými na svorky modulu. Některé jsou galvanicky neoddělené a jiné galvanicky oddělené (opticky nebo transformátork em s izolační pevností 1500 VDC). Cena galvanicky neoddělených se pohybuje kolem 200,- Kč/ks bez DPH.
       Moduly jsou vestavěny do jednopatrové řadové svorky se čtyřmi třmeny. Modul s galvanickým oddělením neumožňuje vestavění ochranné diody. Proto při použití tohoto modulu je třeba paralelně ke spínané cívce zapojit externí ochrannou diodu.
    

Z jakého důvodu nelze zapojit ventily na 230V bez oddělovaciho transformátoru?

pánové opravte mě, jestli se pletu, ale není patice na finder relé velikosti jednoho modulu v rozvaděči ? pokud ano tak proč se nebavíme o silové náhradě ? http://www.gme.cz/pomocne-rele-vs116k-230-24-cervena-p634-594 ,  spínaná část je omezena proudem, chápu, že může být zmatek při použití stejnosměrné složky s rozepínáním kontaktů, ale zatím nemám problém - v malých předmontážích 12V /5A - zkoušky autožárovek - s tím, že by nerozeplo a to je poměrně často v provozu.