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PMOS e invecchiatore elettrovalvole

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] PMOS e invecchiatore elettrovalvole

Messaggioda Foto UtenteDonJ » 12 apr 2012, 16:48

Ciao a tutti!
Un cliente ha richiesto un po' di tempo fa una macchina per invecchiare le elettrovalvole. Questa macchina eccita la bobina dell'elettrovalvola per 1 secondo e la lascia in stato di riposo per un altro secondo e poi la eccita di nuovo, e così via.
Dopo qualche migliaio di colpi però i relè del PLC si rompono, e dopo averne sostituiti 3, sono stato incaricato di risolvere il problema.
Ho quindi utilizzato un banalissimo N-MOS per comandare l'elettrovalvola.
Questa è la situazione attuale:



Il partitore di tensione è stato inserito perché il MOS l'ho dovuto adattare (lo avevamo in casa).
Funziona ancora benissimo e ormai è arrivato al suo milione di colpi senza battere ciglio.

Senonchè

il cliente si è accorto (non si sa come) che quando la bobina non è eccitata rimangono comunque i 24 V dell'alimentatore.
E questa cosa non gli piace.
Quindi adesso devo interrompere l'alimentazione positiva e non la massa.
Ho pensato di usare un P-MOS, ma francamente non sono sicuro di aver capito come funziona.
L'idea abbozzata è questa:



Ecco le domande:
1 - Un circuito di questo genere può già funzionare?
2 - Il MOSFET sarà chiuso quando G=0V e sarà aperto quando G=24 V?
3 - Quali sono i modelli più comuni di P-MOS? Le elettrovalvole consumano circa 15W a 24 V.
4 - Ci sono accorgimenti particolari per un carico induttivo come la bobina dell'elettrovalvola?


Come sempre grazie,
Jon
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[2] Re: PMOS e invecchiatore elettrovalvole

Messaggioda Foto Utentemir » 12 apr 2012, 17:26

DonJ ha scritto:Dopo qualche migliaio di colpi però i relè del PLC si rompono....

se non ho capito male si tratta di relè elettromeccanici (esterni al PLC), se così fosse perché non utilizzare dei relè statici.
se ho capito male chiedo venia.. :D
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[3] Re: PMOS e invecchiatore elettrovalvole

Messaggioda Foto UtenteOberoN » 12 apr 2012, 17:40

Tieni conto che il modello hybrid-π del MOS è


Allora,
g_\text{m}=\sqrt{2\beta I_\text{DS}},
dove \beta è una costante, e varia da MOS a MOS.

Poi, siccome di solito sui DS non mettono né C_\text{gs}C_\text{ds}, si calcolano così:
C_\text{gs}=C_\text{iss}-C_\text{rss}
e
C_\text{gd}=C_\text{rss}\text{ se }C_\text{ds}\ll C_\text{gd}.

Comunque, se porti la tensione di V_\text{GS} ad essere negativa, sì, il PMOS si "chiude" con una bassa resistenza r_\text{ds(ON)}(generalmente sui decimi di ohm). Al contrario, "aperto", ha un'alta resistenza r_\text{ds(OFF)}(non mi ricordo di quanto).
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[4] Re: PMOS e invecchiatore elettrovalvole

Messaggioda Foto Utentesimo85 » 12 apr 2012, 18:06

DonJ ha scritto:Ho pensato di usare un P-MOS, ma francamente non sono sicuro di aver capito come funziona.

Detto brevemente, per accendere un NMOS la V_\text{GS} deve essere maggiore della V_\text{GS(Th)}, mentre nel PMOS deve essere inferiore.

Supponiamo di avere un PMOS con il Source collegato a 5V, ed una V_\text{GS(Th)} = -2\text{V}



Spero ti sia utile a capire.

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[5] Re: PMOS e invecchiatore elettrovalvole

Messaggioda Foto UtenteOberoN » 12 apr 2012, 18:11

Effettivamente intendevo una V_\text{GS} ABBASTANZA negativa.
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[6] Re: PMOS e invecchiatore elettrovalvole

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 12 apr 2012, 18:43

DonJ ha scritto:il cliente si è accorto (non si sa come) che quando la bobina non è eccitata rimangono comunque i 24 V dell'alimentatore.
E questa cosa non gli piace.

Digli che non rompa le palle perche' le equazioni di Maxwell ammettono un gauge di Lorenz! E quindi la valvola non sa se le stai staccando il positivo o il negativo.

Oppure basta che ne stacchi uno e la valvola si apre perche' la corrente non passa piu`.

Pero` se il cliente paga, e se ha sempre ragione, allora qualcosa si puo` fare. Supponendo che il plc esca con una uscita open collector (o anche totem pole, basta che non sia open emitter) puoi realizzare questo schema, senza la roba nell'ellisse rossa


Questo attiva l'elettrovalvola e accende il led quando l'uscita del PLC collegata a PLC* va a livello basso.

Se vuole che la valvola sia attivata quando l'uscita va a livello alto, ma deve essere una uscita totem pole a 24 V, allora metti anche i componenti nell'ellisse rossa e l'elettrovalvola si attiva quando l'uscita del PLC, collegata questa volta all'ingresso PLC, va alta.

Il diodo e la resistenza servono per tenere controllata la tensione del MOS. Avevi messo un N MOS da 400V, che evidentemente ce la faceva con le extratensioni di apertura. Qui invece con i PMOS non si puo` salire di tensione. Ne ho messo uno da 200V e poi ho aggiunto una rete per limitare le sovratensioni sul MOS a circa 120V.

Il modello a pigreco ibrido direi che non c'entri nulla in questa applicazione.
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[7] Re: PMOS e invecchiatore elettrovalvole

Messaggioda Foto UtenteOberoN » 12 apr 2012, 18:48

Sì hai ragione, ho detto una cavolata quando ho letto modello :oops: :oops: :oops:
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[8] Re: PMOS e invecchiatore elettrovalvole

Messaggioda Foto Utentemarioursino » 12 apr 2012, 19:50

il cliente si è accorto (non si sa come) che quando la bobina non è eccitata rimangono comunque i 24 V dell'alimentatore.
E questa cosa non gli piace.


Ma perché #-o
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[9] Re: PMOS e invecchiatore elettrovalvole

Messaggioda Foto UtenteDonJ » 12 apr 2012, 21:30

Intanto grazie a tutti per le risposte.

mir ha scritto:perché non utilizzare dei relè statici.

Per il semplice motivo che [inserire motivazione del cliente qui].
E poi perché i relè erano interni al PLC e nel quadro non è montato nessuno zoccolo :mrgreen:

marioursino ha scritto:Ma perché #-o

Il signor cliente ha paura di prendere la scossa e non c'è dimostrazione fisica che tenga. Immagine

Foto UtenteIsidoroKZ, grazie per le modifiche allo schema, l'uscita del PLC è effettivamente open-collector, quindi elimino la parte rossa.
Siccome il LED forse dovrà essere più di uno da dislocare in più punti (le lucine piacciono) preferirei tenere separato il gate dal LED, così se un giorno dovrò rimetterci le mani posso fare modifiche con la certezza che il MOS sia indipendente.
Quindi se non ho capito male dovrebbe bastare fare così:



Anzi, forse sarebbe meglio spostare il LED in parallelo alla bobina in questo modo:



Qualche correzione?
Inoltre, siccome non è la prima volta che mi capita, che regole devo seguire per calcolare la resistenza della corrente di ritorno della bobina?

Graziegrazie
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[10] Re: PMOS e invecchiatore elettrovalvole

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 13 apr 2012, 1:44

Non va bene. Fra gate e PLC devi mettere una resistenza altrimenti fai fuori zener e MOS.

Se metti il led in parallelo all'elettrovalvola led si prende tutta la tensione inversa e defunge.

Per la resistenza ho stimato la corrente a regime, e fatto in modo che quella corrente per il valore di R desse un centinaio di volt.
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