Problema incollaggio contatti relè

[davidde]

Ciao a tutti,

ho un problema sullo scambio di un relé che al momento dell'inserzione si trova a dover caricare una capacità da 100uF. Superato il transitorio il carico è di natura resistiva e a 24 V assorbe poco più di 2A.

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Il relé è di quelli miniaturizzati da telecomunicazioni (IM03DGR) e non essendo adatto lo scintillio dei contatti ne provoca l'incollamento.
Se fosse possibile mi piacerebbe non intervenire sulla scheda lasciandola così com'è e cercherei anche di evitare macchinosi dispositivi di precarico temporizzati mediante resistenza. Ho cercato tra i PTC o i fusibili autoripristinanti ma non mi sembra esista nulla che faccia al caso mio.
Avevo allora pensato di collocare un induttore (da 3mH;5A) sul positivo di alimentazione tra l'alimentatore e la scheda (nel disegno è indicato con il tratto rosso). Se non vado errato una volta limitato il transitorio iniziale l'induttore dovrebbe risultare "trasparente" nei confronti del carico.
Se il tutto funzionasse prenderei poi provvedimenti (snubber o altro) per far si che lo scintillio non avvenga nel momento dell'apertura dei contatti.

Potrebbe funzionare?

Grazie!

[DirtyDeeds]

non essendo adatto lo scintillio dei contatti ne provoca l'incollamento.

Dopo quante operazioni? Quale contatto stai usando, il NO o il NC?

Il relè com'è pilotato? Sei sicuro che non sia un problema dovuto ad un attacco o un rilascio troppo lenti?

[davidde]

Grazie!

Dopo quante operazioni? Quale contatto stai usando, il NO o il NC?

Lo fa da subito, e sto usando il contatto NO. Al momento della chiusura si vede la scintilla e circa una volta su dieci il contatto rimane incollato. All'apertura non si verificano scintille.
Per essere certo del fenomeno ho sostituito il relè proprio questa mattina e per vedere bene quel che succedeva ho tagliato e rimosso il coperchio.
C'è da dire che il condensatore da 100µF in realtà è un parallelo di 10 condensatori da 10µF multistrato in X7R per applicazioni switching (questi) e il carico sono cinque driver in parallelo (che lavorano a 100kHz) per l'alimentazione di led di potenza.
Nel momento in cui chiudo lo scambio del relè i driver (costruiti intorno ad un LM3404) sono però disabilitati attraverso il pin DIM dell'integrato, e perciò, a parte i condensatori di ingresso gli altri componenti non dovrebbero partecipare al picco di assorbimento iniziale.

Il relè com'è pilotato? Sei sicuro che non sia un problema dovuto ad un attacco o un rilascio troppo lenti?

Il relè è pilotato dall'uscita di un PIC che attraverso un transistor NPN comanda la bobina, il pilotaggio classico per intenderci. In parallelo alla bobina c'è il diodo di ricircolo.

P.S.
Nel primo messaggio ho parlato di carico resistivo per semplificare molto...forse troppo ... pardon

[DirtyDeeds]

Sinceramente, non utilizzerei un'induttanza per limitare la corrente con quel tipo di carico, piuttosto userei un termistore NTC, ci sono quelli realizzati apposta per limitare la corrente di spunto (p.es. questi). Ci sono due prezzi da pagare per questa soluzione: i) una caduta di tensione a regime di qualche frazione di volt; ii) allo spegnimento, bisogna attendere da una trentina di secondi a un paio di minuti prima di riaccendere.

L'alimentatore a 24 V ha una limitazione di corrente?

[davidde]

Effettivamente questi sembrano adatti, una piccola caduta di tensione non è un problema, il tempo di riaccensione è più antipatico ma visto che il tutto è comandato da un microcontrollore posso provare e vedere che non sia troppo d'intralcio.

L'alimentatore al momento non ha una limitazione di corrente regolabile, ha quella di sicurezza ma è tarata a 10A. Dici di fare un limitatore di corrente in uscita dall'alimentatore?

Capisco che per il tipo di carico l'induttore per la limitazione dello spunto sia un ripiego poco bello ma osservando all'oscilloscopio la forma d'onda della corrente in uscita dall'alimentatore il ripple è veramente ridotto. D'altra parte se il layout del circuito è fatto bene dai condensatori d'ingresso dei driver verso l'alimentatore a 24 V la corrente dovrebbe essere pressoché stabile e continua.
Non useresti l'induttore perché la reattanza peggiorerebbe notevolmente le cose?

Per inciso, la domanda serve solo a me per capire, non che voglia mettere in dubbio quanto dici .

[DirtyDeeds]

Non useresti l'induttore perché la reattanza peggiorerebbe notevolmente le cose?

Non userei l'induttore perché induttore e condensatori potrebbero fare un risonatore e nella fase di rimbalzo del relè potrebbe succedere un casino Con una progettazione attenta probabilmente si riesce a evitare, ma, insomma, mi sembra andare a cercarsi dei guai.

[DirtyDeeds]

Tanto per fare un conto rapido, un risonatore costituito da un condensatore da 100 µF e da un induttore da 3 mH ha una resistenza caratteristica di circa 5 ohm. Ciò significa che se il totale delle resistenze parassite del circuito (dei conduttori, dei condensatori e dell'induttore) fosse minore di tale valore (probabile, direi), il risonatore avrebbe un fattore di qualità maggiore di 1, con conseguenti sovratensioni sui condensatori alla commutazione del relè.

PS: in realtà 3 mH mi sembra un valore troppo elevato come induttanza, per ottenere una resistenza DC sufficientemente bassa per la tua applicazione, volevi mica dire 3 µH? Un induttore da 3 mH potrebbe avere una resistenza serie di una decina di ohm, troppi se ci vuoi far passare 2 A.

[davidde]

Grazie DirtyDeeds,

stavo guardando gli NTC e per quel che riguarda la potenza dissipata potrebbero andarmi bene, mi fa molto più paura il tempo di riassetto tra un'accensione e l'altra.

Anche se più complessa come soluzione mi verrebbe meglio un limitatore di corrente inserito tra alimentatore e carico. Pensavo ad un operazionale che pilota il solito mosfet.
Mi sa però che durante la commutazione del relé avrebbe anche lui i suoi problemi...
Cosa ne pensi?

Per l'induttore abbandono l'idea, già i problemi mi saltano fuori anche cercando in tutti i modi di evitarli, se poi me li vado anche a cercare... Questa del relé però mi ha proprio fregato, avevo messo tutta l'attenzione nel layout dei driver che per la prima volta sono riuscito a far funzionare a dovere. Poi mi si incolla il relè... che pazienza che ci vuole ...

[davidde]

Scusami ma non capisco cosa intendi con resistenza caratteristica, intendi la resistenza parassita o la resistenza parassita a 100kHz?

Un'altra cosa, guardando il datasheet del relè si vede che la massima corrente commutabile in cc è a 60W che a 24Vdc corrispondono a 2,5A. Come corrente massima cosa fisseresti?

[DirtyDeeds]

Scusami ma non capisco cosa intendi con resistenza caratteristica

La resistenza caratteristica di un circuito LC è definita come



e non è nient'altro che il modulo della reattanza del condensatore o dell'induttore alla frequenza di risonanza. Nel caso di un risonatore serie, il fattore di qualità del risonatore è dato da



dove è la resistenza serie. Nel caso di un risonatore reale la resistenza serie è quella equivalente dovuta a tutte le perdite del circuito, comprese quelle intrinseche dell'induttore e del condensatore.

Per le altre domande che richiedono un po' più di riflessione, a domani. Però prima un'ultima domanda: quante commutazioni dovrebbe fare (o potrebbe arrivare a fare) il relè in una giornata?