Wie verringert die Freilaufdiode die Reaktionszeit eines Magnetventils?

Liebe StackExchange-Benutzer,

Ich möchte eine Schaltung bauen, die aus 8 Ventilen besteht. Jedes Ventil hat 55 mH und 33 Ohm. Ich möchte sie mit einem Arduino-Board und einem richtigen MOSFET steuern. Die Reaktionszeit der Ventile beträgt 0,05 ms und ich möchte sie ungefähr 10 Mal pro Sekunde ansteuern, 5 Mal aus und 5 Mal ein. Ventile sind 12 VDC. Die Batterie hat ebenfalls 12 VDC.

Ich weiß, dass ich eine Art Freilaufdiode hinzufügen muss, um den MOSFET vor Hochspannung zu schützen, während ich jedes der Ventile ausschalte. Ich weiß, wie eine einzelne Flyback-Diode, eine Flyback-Diode + Widerstand und ein Zener & eine Diode sie schützen können.

Ich weiß auch, dass Zener viel schneller ist als eine einzelne Diode.

Mein Hauptproblem ist, dass ich nicht weiß, auf welchen Teil des It- oder Vt-Signals ich schauen soll, um zu sehen, dass das Ventil ausgeschaltet ist. Ich verwende LTSpice. Ich wäre Ihnen also dankbar, wenn Sie mich dabei anleiten könnten. Mit anderen Worten, wenn die Ventile ausgeschaltet sind, nachdem 5 VDC weg sind?!

Auch in der Simulation, wenn ich die 5 VDC zum MOSFET erzeuge, sehe ich, dass die Spannung der Leitung, die auf Masse geht, von 12 VDC auf 0 VDC geht. Ich verstehe wirklich nicht, was passiert. Denn wenn ich die 12 VDC direkt an die Spule und die Spule an Masse anschließe, bleibt es 12 VDC und geht nicht von 12 VDC auf Null !!

Es ist ungefähr 10 Jahre her, seit ich in meinen Bachelor-Jahren einen Elektronikkurs bestanden habe ... also verzeihen Sie mir bitte, wenn ich nach dem Offensichtlichen frage.

Ich komme auch von hier: " Kann eine Zenerdiode, die einen Schalter vor Induktivität schützt, wenn der Schalter öffnet, die Einschaltgeschwindigkeit des Ventils beeinflussen, während Sie es wieder schließen? " Ist die Energiedissipation nicht normal?

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UPDATE : Ich habe die Reaktionszeit experimentell überprüft: 70 V Zener = 8 ms, mit einfacher Diode 25 ms.

Antworten (1)

Sie müssen das Magnetventil als Widerstand modellieren (33 Ω in Ihrem Fall) in Reihe mit einer Induktivität. Wenn Sie möchten, können Sie ein wenig parallele Kapazität einbauen, aber der Widerstand ist erforderlich.

Andernfalls wird der simulierte Strom nach längerer Zeit nur durch den MOSFET begrenzt (vielleicht auf etwa 30 A) und die Spannung geht gegen Null.

Die Betriebszeit des Ventils können Sie dem Datenblatt entnehmen. Normalerweise wird es ohne Diode angegeben, sodass die Zeit, die Sie mit dem Zener erhalten, etwas länger ist. Sie können davon ausgehen, dass die Differenz des Stroms durch die Spule Ihnen eine Vorstellung von der Betriebszeit gibt, aber es gibt keine Garantie dafür, dass sich die mechanischen Teile bewegt haben, selbst wenn der Spulenstrom auf 10 % oder 5 % des Normalwerts abfällt diese Zeit. Einige Ventile sind relativ komplex (z. B. „Pilotventile“, die indirekt arbeiten), und die Induktivität elektromechanischer Systeme ändert sich während des Betriebs häufig erheblich.

Bearbeiten: Unten ist eine PSPICE-Simulation, die ich mit ähnlichen Parametern wie Ihre durchgeführt habe (ich habe einen 1N4740-Zener und einen PHD23NQ10T, 118-MOSFET verwendet, um Zeit zu sparen). Grüne Spur ist das Gate-Treibersignal (vor dem Widerstand), rot ist der MOSFET-Drain. Wie Sie sehen können, steigt der MOSFET-Drain auf eine Spitzenspannung von etwa 24 V an.

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In der Nahaufnahme unten können Sie sehen, wo der Großteil der Energie abgeführt wird, und das Klingeln danach. Die violette Kurve ist der Spulenstrom (so skaliert, dass Sie ihn im selben Diagramm sehen können).

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Lieber Sphero, ich habe den 33-Ohm-Widerstand in Reihe geschaltet und trotzdem ist die Spannung nach dem 33-Ohm-Widerstand Null! Ich weiß nicht warum?! Was ist los?! Ich verstehe auch nicht, ob das Hinzufügen eines Widerstands in Reihe anders ist als das Hinzufügen des Werts zu Solenoids Block selbst wie folgt: postimg.org/image/6om7syd25 Habe ich etwas falsch gemacht? Was ist richtig? Hinzufügen der 33 Ohm zum Magnetblock selbst? oder muss ich einen separaten 33-Ohm-Widerstandsblock in Reihe schalten? Danke
Könnten Sie in Bezug auf die Grafiken klarstellen, was jede Spur genau darstellt? Soll die Spur genau die gezeigte Schaltung darstellen? Sie können den Widerstand in der Induktordefinition herausfiltern, aber ich denke nicht, dass dies für eine Magnetspule so klar ist.
Ja, es ist die genaue Schaltung.
Die rote Linie ist die 5V "auf Befehl", die blaue Linie ist die Spannung am MOSFET. Oszillationen treten auf, nachdem die 5 V weg sind oder mit anderen Worten, wenn der Schalter geöffnet ist. Die grüne Linie ist die Batteriespannung. Wenn Sie das blaue Quadrat auf der Schaltung meinen, sind sie nichts ... Ich kenne LTspice nicht ... dies ist die erste Schaltung, die ich in LTspice simuliert habe. Ich weiß nicht, warum die blaue Linie auf Null fällt, wenn ich den 5V-Befehl gebe. Es stellt nur die Verbindung zum Boden her. Wenn ich die 5-V-Spannung und den MOSFET lösche und eine direkte Verbindung zur Masse herstelle, passiert dies nicht!
Siehe Bearbeiten oben mit Simulationen. Es könnte klarer sein, wenn Sie die Spulenspannung anstelle der Drain-Spannung und des Spulenstroms darstellen.
Vielen Dank für die Erklärung, Hilfe und Unterstützung.
Okay, die blaue Linie ist der MOSFET-Drain. Wenn der MOSFET eingeschaltet ist (Eingangsspannung 5 V), erwarten Sie, dass er nahe Null ist. Das bedeutet, dass die Spannung an der Spule 12 V beträgt. Wenn der MOSFET abschaltet, steigt die Spannung auf die Zenerspannung von +12 V und fällt dann auf 12 V zurück, sodass nichts über der Spule verbleibt. So soll es sein. –
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