Anahtar açıldığında bir anahtarı endüktansa karşı koruyan bir Zener diyotu, tekrar kapattığınızda vananın açılma hızını etkileyebilir mi?

Muhtemelen bildiğiniz gibi, solenoid valflerin kapatma hızının çok önemli olduğu uygulamalarda, basit geri dönüş diyotu etkili değildir. Bazı insanlar sorunu hafifletmek için geri dönüş diyotu ile seri bir direnç koyarlar, ancak gerçek hızlı uygulamalar için Zener diyotu önerilmektedir.

Resimde görebilirsiniz (soldan üçüncü).

Sanırım (ama emin değilim ve eğer yanlışsam lütfen beni düzelt) akım sadece voltaj Zener voltajı V_z'den yüksek olduğunda döngüden akar.

Anlamadığım şey:

1. Bobin içindeki V_z'den daha düşük voltaja ne olur? Orada kalacak mı? Demek istediğim bir noktada, voltaj V_z altına düşüyor ve diyotu içeren bacak dışarıda! Fakat kalan voltaj devredeki her şeyi nasıl etkileyebilir? ve bir sonraki açma komutu?

2. En önemli soru: Bir sonraki açma komutunu olumsuz yönde etkileyecek mi? Uygulamam için saniyede 10 kez açıp kapatmam gerekiyor (yaklaşık 5 döngü açma / kapama)

3. Ve daha düşük bir değere karşı daha yüksek bir V_z değeri seçmek arasındaki ticaret nedir ?! Anahtar (MOSFET) güvenli voltajına asla ulaşmadığını varsayın? Düşük V_z daha yavaş kapanma anlamına mı gelir? V_z her şeyi olumlu / olumsuz şekillerde nasıl etkileyebilir?

FYI, Airtec 2P025-08'i bir Arduino ile açmak / kapatmak istiyorum . 12Vdc, 0.5 Amper, Bobinin endüktans / direncini bilmiyorum!

Biraz ön teori.

Muhtemelen bildiğiniz gibi, herhangi bir geri dönüş diyotu olmadan , bir doğrultucu veya bir Zener olsun, akımını aniden kesmeye çalıştığınızda indüktörden (vana bobini, röle sargısı veya herhangi bir şey) bir (teorik olarak sonsuz) geri tepme voltajına sahip olacaksınız. Gerçekte, geri tepme sonsuz olmayacaktır, çünkü başak bağlı olduğu devrede herhangi bir kötü etkiyi tetikleyecektir: elektrik yayları üretecek, yıkıcı arızalarda yarı iletkenleri sürecek, dielektrikli dirençleri kızartacak veya delecek, vb.

Bütün bunlar indüktörde depolanan enerjiden kurtulma girişimi olan

$E_L = \frac 1 2\, L\, I_L^2$

burada , (kapatılmaya çalışılmadan) hemen önceki andaki anlık akımdır.$I_L$

Doğrultucuyu bobine paralel koymak, bildiğiniz gibi standart düşük hızlı karşı önlemdir. Diyotun geri tepme tarafından üretilen ani akım darbesine dayanabileceğini varsayarsak, voltajı bobin boyunca güvenli bir ~ 0.7V'ye sıkıştırır. Neden yavaş? Çünkü bu voltaj seviyesinde (diyot ileri düşüşü) ve her zamanki ileri direnç değerleriyle harcanan güç düşüktür, bu nedenle ısıya dönüştürmek daha fazla zaman alır .$E_L$

Zener kullanmak daha hızlıdır çünkü geri tepme voltajının kelepçelenmeden önce daha fazla yükselmesine izin verir. Tabii ki Zener voltajı devrenin geri kalanı için tehlikeli olmayacak şekilde seçilmelidir. Kelepçe daha yüksek voltajda gerçekleştiğinden ve bir Zener'in kırılma dinamik direnci de daha düşük olabileceğinden, harcanan güç daha büyüktür, bu nedenle ısıya dönüştürmek daha az zaman alır .$E_L$

Akım Zener'i (veya kelepçe diyotunu) bozulmada (iletimde) tutmak için yeterli olmadığından kelepçe hareketi durduğunda ne olacağını merak ediyorsanız, cevap muhtemelen osilasyon olacaktır, çünkü enerji dönüştürülmelidir ZORUNLU bobinin güç kaynağı kesilmiştir ve depolanan enerji bobindeki akıma bağlıdır. Bobin bir kapasitörün yaptığı gibi "enerjiyi tutmaz", çünkü bunun mümkün olması için bobinin kendisine bir akım akmalıdır. Bu nedenle, geri kalan enerji dönüştürülmek için başka yollar bulacaktır: diyotların başıboş kapasitans ve kaçak akım ve bobinin kendisinin parazitik kapasitansı (örneğin). Enerji tamamen ısıya dönüşene kadar sönümlü salınımlar sergileyen ideal olmayan doğrusal olmayan bir tank devresidir.

DÜZENLE

(@Supercat'ten gelen bir yoruma yanıt olarak)

Yukarıda tarif edilene benzer bir durumda ortaya çıkabilecek sönümlü salınımı gösteren LTspice kullanan aceleyle tasarlanmış bir devre simülasyonundan bazı sonuçlar.

Geçici analiz aşağıdaki grafikleri üretir:

İlginç kısımları yakınlaştırırsak:

Aşağıdaki son derece yakınlaştırılmış grafikte salınımların tahmini sıklığını görebilirsiniz (LTspice imleçlerinin nereye yerleştirileceğini göstermek için görüntüyü geliştirdim).

Aaaah, elektronik, kafa karıştırıcı ve acımasız bir metres.

Olsa eğlenceli hale getirir.

Buradaki sorun, problemin ve / veya çözümün farklı bileşenlerinin reaksiyon hızıdır.

Birincisi: Bir diyotun ileri voltajı ve ileri akımı bağlanır. Karşıdan sağlayabileceğiniz voltaj ne kadar yüksek olursa, akım o kadar kolay akacaktır.

İkincisi: Akımı olan ve daha sonra kapatılan bir bobin inanılmaz derecede hızlı tepki verir. Akım bir mikrosaniyenin kesirleri içinde hiçbir yere gidemezse, dayanılmaz gerilimlere (1000'ler olmasa da 100'ler) kadar yükselebilir.

Bu nedenle seri olarak bir direnç eklemek, yanıtı hafifçe ayarlamak için güzel bir hile, diyot gücü toplamaya başlamadan önce bobin voltajının biraz daha artmasına izin verir. Ama sonra, direnç de mevcut yolda, kendi yardımını engelliyor, bu yüzden gerçekten daha düşük bir çözüm.

Zener diyotu, oh, büyülü. Arıza voltajına ulaştığınızda, gerçekten ... iyi .. bozulur! Bir zener diyotunun arıza sırasındaki voltaj-akım eğrisi çok daha etkileyici, bu, 380 sayfalık bir kitabı çok kötü bir şekilde açıklamam için izin verilirse, akım akabildiğinde engelleme alanının sıkıştırılmasıyla ilgilidir.

Zener iletkenliğe ulaştığınızda, akım gerçekten anında giderilebilir ve bahsettiğim gibi zener iletkenliğine ulaşan bobin bir parça kektir.

Zener gerilimi ile ilgili olarak, bu uygulamadaki 3V ve 6V arasındaki fark, 6V ve 12V arasındaki farktan daha belirgindir. Genellikle Vz> 2 * VCC kuralı, hızlı bir kapanmayı garanti etmek için yeterince iyidir. Daha da önemlisi, zener'inizin mevcut başakla başa çıkabilmesi.

Zenerlerin koruma için normal diyotlar kadar popüler olmamalarının nedeni, mevcut kullanım kabiliyetleridir ve koruma cihazınızı yok etmek, amacı biraz yenmektir.

Şimdi Almanya'ya girmeden önce alışveriş yapmak zorunda olduğum için şimdi gideceğim.

EDIT: PS: Saniyede 10 kez yüksek hızlı bir gereklilik değildir. Bir röle için yüksek hızda kapatma, tek mili saniye veya daha azdır. Göndermeden önce bu noktayı en üstte tutmayı unuttum. Ve yüksek hızlı kapatma, yeni bir açma işlemini engellemez.

Sırayla, sorularınız:

1. Çok çabuk çürüyecek, en fazla milisaniye. Aslında voltaj anında sıfıra gitmez, çünkü çoğunlukla bobin dağıtılmış kapasitansa sahip bir LC tank devresidir, aynı zamanda başıboş ve transistör kapasitansı vardır, böylece yüksek frekansta 'çalacaktır'. Bobin önemli bir dirence sahiptir, bu nedenle Q düşüktür ve zil hızla söner.

2. 10 ms'den daha fazla beklerseniz, bir sonraki işlemi herhangi bir şekilde etkilemez.

3. Transistörde daha yüksek bir Vz daha zordur, ancak daha hızlı kapanır. Açma işlemi etkilenmez (açılma hızını iyileştirmek için başka hileler vardır). Mümkün olan maksimum güç kaynağı voltajından (en kötü durum) artı bir diyot düşüşünden daha düşük Vz'ye giderseniz, zener diyot bobin 'açık' olduğunda yürütür ve muhtemelen zener ve transistörü tahrip eder. Sağ devrenin bu sorunu yoktur (ancak sürekli bir aşırı voltaj Zener diyotunun aşırı ısınmasına neden olabilir).