Cortocircuitare un condensatore... quando non fa danni?

[GuidoB]

Ciao a tutti,
ho dovuto inserire un condensatore da 22 nF sull'ingresso di un CMOS per non captare disturbi.
Questo ingresso ha un pull-up, che lo porta a 5 V, ed è comandato dal contatto di un relé verso GND.

Mi chiedo se è necessario inserire una resistenza per limitare la corrente sul contatto del relè (e prevenire eventuali "incollaggi") o ne posso fare a meno, vista la piccola capacità del condensatore, e al fatto che non ho posto sulla basetta.

La portata del contatto mi è sconosciuta, potrebbe essere 1 A a 24 V.

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[GuidoB]

Alla fine ho messo la resistenza, "volante" e coperta da termorestringente. Esteticamente è una schifezza, ma almeno mi toglie il pensiero.

Comunque continuano a interessarmi i vostri pareri. Grazie.

[lino9999]

Con un condensatore da 22 nF collegato a un ingresso CMOS con pull-up a 5 V, la corrente che circola nel contatto del relè alla chiusura verso GND è limitata essenzialmente alla corrente di carica/scarica del condensatore.

Nel caso peggiore, l’energia coinvolta è:

E = ½ · C · V² = ½ · 22 nF · (5 V)² ≈ 0,27 µJ

quindi estremamente piccola. La corrente di picco può essere elevata ma è impulsiva e di durata molto breve (qualche decina di nanosecondi, limitata dalle resistenze parassite e dal pull-up). Per un contatto che verosimilmente è dato per 1 A a 24 V, questo tipo di sollecitazione è del tutto trascurabile e non porta a fenomeni di “incollaggio”.

In pratica:

la resistenza in serie non è necessaria per proteggere il contatto;

il pull-up già presente fornisce una limitazione sufficiente;

l’aggiunta di una resistenza servirebbe più che altro a controllare costanti di tempo o ridurre EMI, non per affidabilità del relè.

Se lo spazio sulla basetta è critico, puoi tranquillamente farne a meno senza problemi di affidabilità.

[GuidoB]

Molte grazie Lino. Me ne ricorderò per il futuro

[stefanopc]

La resistenza ci va messa sempre secondo me per limitare in ogni caso la corrente massima ad un valore corretto per i contatti del pulsante o del relè.
Specialmente coi relè (reed) si possono avere brutte sorprese.
Riguardo al condensatore è importante oltre al valore di capacità valutarne in questo caso l'Esr.
Ciao

[lino9999]

Guido, te la riscrivo proprio terra-terra così la ricordi meglio
le formule non vengono ne lette ne capite

Con 22 nF e 5 V:

dentro il condensatore c’è pochissima energia

quando il relè chiude, fa solo un piccolissimo “puff” di corrente, per un istante molto breve

non è roba che “incolla” un contatto che regge ampere

Quindi, in pratica:

lascia stare — nessuna resistenza aggiuntiva necessaria.
Con quella capacità così piccola non succede niente di brutto.

(Al limite servirebbe solo se il pull-up fosse stranamente bassissimo — tipo poche decine di ohm — ma in pratica non succede mai.)

[lelerelele]

Con una capacità così piccola, sarà stato usato in condensatore non elettrolitico, quindi le correnti possono essere molto elevate, certo che a 5V grandi danni non ne faranno.
In casi del genere io metto sempre la resistenza serie, anche a filo se lavoro a tensione di rete, in questo caso, se avessi un po' di conduttori tra le due parti potrei anche derogare dall'uso della resistenza, se proprio mi torna difficile usarla.

Saluti.

[djnz]

Per informazione (non perché vada bene) ho visto prodotti commerciali usare condensatori 22nF X2 caricati a tensione di rete direttamente su contatti di relé (sensori di movimento per accensione luci).

Per quanto riguarda invece i 5V, se l'energia del picco di corrente non è troppo elevata da fare danni, in realtà aiuta a mantenere puliti i contatti dall'ossido, anzi, sui datasheet è chiaramente indicata la corrente minima necessaria per pulizia e contatto stabile.

[BrunoValente]

Direi che il resistore andrebbe messo non tanto per proteggere il contatto da correnti impulsive ma per evitare che quelle correnti forti e impulsive possano irradiare disturbi che potrebbero far funzionare male i componenti CMOS collegati a valle del condensatore.

Lo scopo del condensatore è evidentemente quello di ridurre la velocità e quindi i disturbi all'ingresso del circuito a valle, quindi mi pare un non senso cortocircuitare con un contatto meccanico il condensatore carico collegato direttamente all'ingresso di un CMOS che produce proprio l'effetto opposto.

Direi inoltre che, affinché l'azione filtrante sia simmetrica, sarebbe il caso di far vedere al condensatore un valore resistivo simile sia quando il contatto si chiude che quando si apre, ad esempio così

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Con R sufficientemente più piccola di R1.

C'è poi da considerare un altro fatto: senza resistore tra il contatto e il condensatore, se la linea che collega il contatto al circuito è lunga, può capitare che l'induttanza della spira che si viene a formare quando si chiude il contatto, insieme al condensatore, formi un circuito risonante con fattore di merito non molto basso, per cui si possono instaurare delle oscillazioni smorzate parassite che potrebbero far commutare tante volte il circuito a valle producendo anche per questo motivo un effetto contrario a quello voluto.