Микроконтроллер и управление реле.

melandr

Добрый день. возникла следующая проблема. Собрал таймер на микроконтроллере ATmega8, с часами DS1307 и блоком питания на MC34063. Для управления внешними цепями использовались два 5В реле. Значит устройство проработало где-то месяц. Но была проблема, при срабатывании реле возникало подвисание контроллера и не помогал watchdog таймер. Не понятно помеха шла от срабатывания реле на плате, или от включения пускателя, который находился в том же щите. Потом сгорел диод VD3, шунтировавший обмотку реле К1. И потянул за собой в "небытие" контроллер и часы реального времени DS1307. Преобразователь еще не проверил. может выжил. Вопрос, почему вышел из строя диод. Он был на ток 1 А и 1000 В. Вроде сделано по типовой схеме. Схему и фото платы прилагаю. Питание на преобразователь MC34063 подавалось с трансформатора 24В, который использовался в щите. Пускатель запитан от 220В. Включает вентилятор. Непонятно от чего возникали помехи, от срабатывания пускателя или от срабатывания реле на плате. Почитал этот источник
http://easyelectronics.ru/upravlenie-mo ... ast-1.html
Понял что одного диода было мало. Но какое-то время схема работала. Может нужно диод с другими характеристиками?
Вот схема

Вот плата

Заранее спасибо за помощь.

Реклама

GARMIN

У тебя пробило плату от пускателя на диод. Разводка платы сделана без соблюдения высоковольтных зазоров. Также нужно обмотку пускателя тоже защищать от выбросов напряжения, там может быть легко больше 1 кВ.

Реклама

melandr

На плате нет высокого напряжения. Максимум 24В - питание. Реле подключены параллельно кнопкам, внешнего контроллера вентиляции. А уже внешний контроллер вентиляции управляет пускателем вентилятора 220 В. Пускатель не связан никак с платой таймера.

GARMIN

На плате следы сильного разогрева и обугливания. Маломощный транзистор включения реле такого сделать не в состоянии (сам бы выгорел), поэтому источник пробоя вне цепи управления реле. Либо пробой от нагрузки (кстати, какой потенциал земли нагрузки относительно контроллера), либо КЗ, упал провод на плату.

Реклама

melandr

Следы разогрева и обугливания под диодом.Насчет потенциала земли нагрузки относительно контроллера, не могу понять. И таймер и внешний контроллер запитаны от трансформатора 220В/24В. С внешним контроллером все в порядке. Мне не понятно, этот диод сгорел сразу, или долго грелся и потом вылетел? Плата под диодом обгорела, если бы сразу стрельнул, могла ли плата так сильно обгореть?Земли как таковой нет на таймере. Только 24 В с трансформатора.

Реклама

GARMIN

Х.З. скилл телепатии у меня не развит. Я ставил диоды от 1N4148 до 1N4007 на реле с обмотками от 12 до 24В. Всё работает без сбоев от слова совсем.

Реклама

Meteor

При всех прочих условиях, схема обладает недостатками.
Во-первых, объединено питание реле и микроконтроллера. Любой выброс с обмотки реле немедленно попадает в общую сеть.
Во вторых, диод конечно призван защищать транзистор от выброса, но есть особенность, емкость pn-перехода силовых диодов имеет значительную величину и пока идет рассасывание заряда перехода, напряжение обратной полярности присутствует в сети, насилуя переход коллектор-база транзистора.
Наиболее правильным должно быть разделение сигнальной и силовой цепей питания.
Управление силовым транзистором лучше делать через оптопару, что даст возможность при любом выходе узлов силовой части оставить в живых самую чувствительную часть - МК.
Что касается защиты обмоток диодами, то лучше выбирать диоды с барьером Шоттки, они обладают меньшей емкостью емкостью. Дополнительно параллельно с диодом поставить снабберную цепь (RC) с временем заряда меньшим времени рассасывания перехода защитного диода. Это позволит защищать транзистор до начала работы защитного диода.

melandr

Meteor писал(а):При всех прочих условиях, схема обладает недостатками.
Во-первых, объединено питание реле и микроконтроллера. Любой выброс с обмотки реле немедленно попадает в общую сеть.

Это я уже сейчас начинаю понимать, что нужно было делать опторазвязку. Но опторазвязка автоматически подразумевает два изолированных питания. Что усложняет схему питания. Просто схема управления реле была слизана с отладочной платы EVBavr04. А сейчас нужно восстановить работоспособность на существующей плате, и ввести изменения, которые не допустят повторения. То есть, из Вашего ответа я понял, что нужно ставить быстрый диод, например Шоттки. И параллельно резистор с конденсатором.А какого номинала должны быть резистор с конденсатором.
Я вот в этом источнике (Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 1)прочитал, что "Правда эти игры с бросками напряжения гадским образом сказываются на стабильности питающей сети устройства, поэтому имеет смысл возле катушек между плюсом и минусом питания вкрутить электролитический конденсатор на сотню другую микрофарад. Он примет на себя большую часть пульсации." Что посоветуете еще? Буду рад дельным замечаниям. Так еще мало опыта в разработке печатных плат и правильном проектирование схем.

Meteor

Конденсатор тоже не повредит.
Что касается номиналов, я написал - время заряда (tau=R*C) должно быть сопоставимо с временем рассасывания заряда pn-перехода у диода (допустим диод имеет время 50 нс, постоянная времени должна быть примерно 50-60 нс)

BOB51

В принципе схема с реле имеет полное право на жизнь... За некоторыми исключениями -
реле должно иметь изоляцию контактов от элементов крепежа и катушки, рассчитанную на амплитудное
значение напряжения, коммутируемого контактами данного реле.
Это значит, что реле с катушкой на 5 вольт рассчитанное для работы (коммутации цепей) 24 вольта вполне реально может иметь пробой при коммутации 220-вольтовой катушки управления магнитным пускателем.

melandr

Так дело в том, что реле коммутирует сигнальные цепи внешнего контроллера. Который тоже запитан 24 В. А "выгорел" диод , который шунтирует обмотку реле. Просто в этой статье http://easyelectronics.ru/upravlenie-mo ... ast-1.html прозвучала мысль, что при коммутации реле могут возникнуть всплески напряжения. Просто непонятно, по каким параметрам подбирать диод. выше сказали, что Шоттки, а какое напряжение и ток?

Meteor

melandr писал(а): Просто непонятно, по каким параметрам подбирать диод. выше сказали, что Шоттки, а какое напряжение и ток?

Диод должен выдерживать обратное напряжение выше того всплеска который ожидается (очень условно, два-три напряжения коммутации в индуктивной нагрузке).
Время рассасывания заряда - чем меньше, тем лучше.
Ток чем больше, тем лучше.
Зачастую, чем больше прямой ток, тем больше время рассасывания заряда в переходе.
Так что вопрос из области "удовлетвори неудовлетворимое", поэтому абсолютных решений и рекомендаций попросту нет.

BOB51

melandr писал(а):... Который тоже запитан 24 В....

А источники питания... разные...

melandr

Нет, источник питания - трансформатор 24в. Один на щит. Непонятно, почему потянуло микроконтроллер, часы и импульсный блок питания. Может все-таки проблема была с питанием, а диод выгорел из-за поломки блока питания на MC34063&

BOB51

34063 прекрасно держит нагрузку до пол-ампера. Плюс внутренняя схема токовой защиты (внешний резистор). Судя по фото - коротыш или внешней "соплей" или грязь под диодом-мостиком над дорожкой.
Жабо удавило поставить обычный диод с отформованными внахлест выводами (ежли дырки сверлить влом было)?

Igor3

melandr писал(а): выше сказали, что Шоттки, а какое напряжение и ток?

Шоттки обычно имеют маленькое обратное напряжение – за всё надо платить

.

melandr

BOB51 писал(а):Судя по фото - коротыш или внешней "соплей" или грязь под диодом-мостиком над дорожкой.

То есть схемотехнически все правильно, некачественная пайка?

BOB51

Вернее "некорректная разводка" монтажа/печатной платы плюс "стечение обстоятельств" под корпусом диода. Это если исключена "внешняя враждебно настроенная "сопля"".

melandr

BOB51, А не подскажете, в чем "некорректная разводка", чтобы в будущем понимать и не делать такие ошибки? Заранее благодарен за помощь.

BOB51

Так прокладка "горячей" дорожки с минимальными зазорами под диодом для поверхностного монтажа уже сама по себе из области "поиска приключений".

А в остальном надоть умны книжки читать - оные и в инете водятся.