Pilotaggio Carichi Induttivi: Varistori E Condensatori

[Grandegiove]

Ciao a tutti,

mi trovo ad analizzare un problema di disturbi dovuti alla commutazione di carichi induttivi, in particolare di motori a spazzole e elettrovalvole. Questi dispositivi sono infatti pilotati da apposite schede a microcontrollore che risentono degli spike creati in commutazione dai carichi.

Per prima cosa ho quindi provato a metterei in parallelo al carico diversi tipi di varistori nonchè provato a dimensionare condensatori adatti ma senza risolvere il problema.

Vorrei quindi un aiuto nel dimensionamento del varistore e degli eventuali condensatori.

Senza varistori e condensatori e pilotando i carichi direttamente con l'alimentatore ho potuto misurare le caratteristiche degli spike sui carichi:

sull elettrovalvole trovo dei treni di spike di: ampiezza 80V e periodo 100-150 ns

sui motori a spazzole : 40 V e periodo 100-150 ns.

La alimentazione è 12V e la corrente che circola a regime nei carichi è nell'ordine delle unità di Ampére. Credo sia opportuno specificare che creando delle situazione di "falso contatto" sui contatti del carico ("battendo sostanzialmente con la pinzetta di alimentazione sul contatto " [non trovo altre parole, spero si capisca]) i disturbi vengono enfatizzati.

Come dimensionare opportunamente varistori e condensatori da mettere in parallelo al carico per sopprimere le sovratensioni?

Grazie mille!

[Livio Orsini]

...da apposite schede a microcontrollore che risentono degli spike creati in commutazione dai carichi.

Questo è brutto, significa che le schede non sono adatte per ambienti industriali; curiosità: sono marcate CE? Se si dovrebbero aver effettuato i test di compatibilità magnetica.

Mettere varistori in parallelo ai carichi serve a poco.

L'unico provvedimento utile è usare filtri RC in parallelo ai carichi; al limite si possono adottare sia i filtri che i varistori in parallelo.

Il corretto di emnsionamento dei filtri dovrebbe essere fatto dal produttore dei dispositivi disturbanti. In primis perchè è l'unico che può e deve conoscere esattamente i parametri relativi ai componenti, poi perchè non è una mera questione teorica, ma son necessarie anche verifiche del compomnente filtrato in gabbia di faraday anecoica.

Darti dei dati così, a sensazione, senza poter fare una verifica sul campo, non è molto corretto.

L'unica cosa che mi sento di consigliarti è sulla scelta dei varistori. Metti varistori con la soglia d'intervento appena sopra il limite teorico della tensione di alimemtazione. Tu parli di 12V, se usi varistori che innescano a partire da 15V forse ottieni qualche risultato marginale; il vero problema per i varistori è il tempo di risposta: spikes da 100 ns - 150 ns passan via tranquillamente senza problemi e con pochissima atenuazione. Questi disturbi si devono ridurre con filtri RC in parallelo alle bobine.

Puoi fare una prova, tanto per vedere se c'è qualche effetto di riduzione, con un condensatore da 0.22uF in serie ad un resitore da 47 ohm / 5W. Osservi cosa succede se c'è un miglioramento provi ad aumentare e diminuire un poco la capacità e osservi i risultati,; questi dovrebbero indicarti al strada da seguire per l'ottimizzazione.

Poi un lavoro importantissimo è la scelta del percorso cavi e le connessioni a terra.

Da ultimo. Ho spostato la discussione nella sezioen più consona all'argomento.

[Livio Orsini]

Questo è un filtro che dovrebbe essere adatto al tuo scopo.

Questa è una guida che può interessarti.

Modificato: 16 gennaio 2012 da Livio Orsini

[Mardock]

Scusa, una curiosità: le uscite delle schede a microcontrollore sono a relè o a stato solido?

Ti chiedo questo perchè ho visto in più di un caso che alcuni contruttori di apparecchiauture se hanno schede di controllo con uscite relè mettono i filtri RC in parallelo all'utenza (come indicato da Livio) mentre non lo fanno se hanno delle uscite a stato solido. Mi sono sempre chiesto se è una cosa voluta o se è una decifit della progettaizone. Non so dirti però se i provvedimenti "antidisturbo" fossero presi lato scheda. Non molto bello però infatti i disturbi meglio eliminarli alla sorgete!!!

Saluti

[Grandegiove]

Ciao Livio, innanzitutto grazie mille, prezioso come sempre..

Ho provato con il filtro RC e le cose sembrano migliorare

Posso chiederti sulla base di quale calcolo/considerazione mi hai fornito i valori di R e C?

Grazie mille!

[Livio Orsini]

Posso chiederti sulla base di quale calcolo/considerazione mi hai fornito i valori di R e C?

Sulla base della .... mia carta d'identità.

Ho messo empiricamente un paio di valori dovuti all'esperienza che ho maturato in anni di lotta, ma anche di governo, con i disturbi più fetenti. Se c'è stato un miglioramento evidente, l'oscilloscopio dovrebbe confermarlo, fai variazioni di valori per vedere in quale direzione operare.

Puoi anche rivolgerti a costruttori specializzati, come quello del link, che hanno prodotti pronti, specie per le elttrovalvole. Il produttore delle elettrovalvole però dovrebbe avera a catalogo gli appositi filtri.

Verifica anche se i disturbi rientrano dalle alimentazione delle schede. Su quella via si può agire molto pesantemente.

Se le uscite sono allo stato solido la prima cosa da fare, se non c'è, è mettere un bel diodo veloce (schotcky o fast recovery) in antiparallelo all'uscita.

Il diodo non fa male anche in antiparallelo ai contatti di un relè.

[Grandegiove]

Analizzando ulteriormente la scheda credo di aver individuato un grosso problema. La scheda non ha un efficiente piano di massa e sulla massa del microcontrollore mi ritrovo degli SPIKE da +-0.6 V rispetto alla massa che alimenta la scheda . Gli spike non sono presenti quando il motore/elettrovalvola sono scollegati.