Problemas con una realimentación positiva : Resuelto!

[RedPic]

Antes de (durante) escribir este post he resuelto el problema. Así que en vez de utilizarlo para preguntar lo uso para informaros del resultado.

Tengo un diseño que hace (debería hacer) lo siguiente:

1º.- Espero a leer un trama TTL de datos mediante una Interrupción externa.
2º.- Recibo efectivamente dicha trama TTL de datos, la almaceno y emito un beep anunciando su llegada.
3º.- Transmito lo leído al PC con el fin de obtener permiso para ejecutar una acción.
4º.- Espero contestación del PC o Timeout por falta de respuesta.
5º.- Si la contestación es positiva activo durante un tiempo determinado un Relé (con carga conectada), emito tres Beeps y hago parpadear un Led. Si es negativa no hago nada y continúo por el punto 6º.
6º.- Vuelvo al punto 1º.

A efectos de prueba configuro la respuesta del PC siempre positiva.

Y así la ejecución sin embargo se produce de la siguiente forma.

1º.- Espero a leer un trama TTL de datos.
2º.- Recibo efectivamente dicha trama TTL de datos y la almaceno, emito un beep anunciando su llegada.
3º.- Transmito lo leído al PC con el fin de obtener permiso para ejecutar una acción.
4º.- Espero contestación del PC o Timeout por falta de respuesta.
5º.- El PC me dá la contestación positiva.
6º.- Activo el relé, emito tres Beeps y hago parpadear un Led.
7º.- Transcurrido un tiempo desactivo el relé.
8º.- Vuelvo al punto 2º.

Osea tras recibir la primera trama entro en un bucle infinito de la forma:

Beep (trama leída) transmito al PC y recibo contestacion de éste, Activo el relé, tres beeps y parapadeo, desactivo el relé, Beep (trama leída) transmito al PC y recibo contestacion de éste, Activo el relé, tres beeps y parapadeo, desactivo el relé, Beep (trama leída) transmito al PC y recibo contestacion de éste, Activo el relé, tres beeps y parapadeo, desactivo el relé, Beep (trama leída) transmito al PC y recibo contestacion de éste, Activo el relé, tres beeps y parapadeo, desactivo el relé, Beep (trama leída) transmito al PC y recibo contestacion de éste, Activo el relé, tres beeps y parapadeo, desactivo el relé, .... una y otra vez, una y otra vez hasta que le quito la corriente a la placa.

Solución: Quito la carga del relé y todo arreglado, funciona correctamente hago todo un ciclo completo y se queda a la espera de una nueva trama. Pongo la carga y vuelve el problema cíclico de nuevo. Ok.

¿Cual es la causa?

La causa es la generación de ruido, interferencias, que se producen al efectuar el corte del circuito conectado al relé (2 amperios de carga resistiva). Este ruido es captado por por la interrupción externa como una trama aleatoria y procede a  procesarla como una real (en el fondo no es mas que una nueva colección de números y no tengo forma de decidir si es o no aleatoria). Como el PC está configurado en modo test para aceptar todas las tramas como válidas le contesta que adelante, que active el relé, asi que vuelve a activar el relé y al desactivarlo vuelve de nuevo el problema.

Solución:

A.- Software. Deshabilitar la interrupción externa antes de desactivar el relé y volverla a habilitarlar tras su desactivación, esperando unos microsegundos a que se disipe la tormenta.
B.- Hardware. Filtrar adecuadamente el circuito externo conectado al relé para eliminar el ruido y evitar que la tormenta se produzca.

Ea, y eso es todo (por ahora) 

Si véis alguna solución más comentadla y así sabremos todos un poco mas. 

[Deimos]

Muy bueno diego. La verdad es que es una buena costumbre la de poner un condensador en paralelo al diodo flotante de la bobina del relé, evita muchos quebraderos de cabeza. Pero me preguntaba si filtrando la interrupción externa (supongo que te refieres a una entrada INT) con un condensador y una pull-up te podrías ahorrar el tocar el fuente. Pienso que no es aconsejable no activar las interrupciones porque te puede venir una interrupción detrás y no darle servicio por estar desactivada. Si el problema es ruido en la línea soy de la opinión que es la línea la que hay que arreglar dentro de lo posible, y no el fuente.

De todos modos gracias Diego. Seguro que a partir de ahora más de un@ pone un condensador en paralelo a los relés, entre ell@s.......... tu jejejejejeje

Salu2!!!!!!!!

[RedPic]

Amigo Deimos, el ruido no se produce en el circuito que activa la bobina, que si tiene su diodo para contracorrientes y su condensata anti ruidos.

Se produce en el mini circuito "releado", osea el que pasa a través de los contactos de la bobina y que en mi PCB es un circuito libre de tensión y al que yo unicamente abro o cierro mediante el relé. No puedo saber a priori qué tipo de circuito van a conectar ahí así que dificilmente puedo filtrarlo.

De hecho si desconecto la carga, un electroiman que consume unos dos amperios, el fallo no se produce aunque la bobina del relé siga actuando normalmente.

Imagino que el ruido se produce en los contactos mecánicos del relé por autoinducción al cortar el circuito de carga.

[Marioguillote]

Hola amigos

No puedo saber a priori qué tipo de circuito van a conectar ahí así que dificilmente puedo filtrarlo.

Imagino que el ruido se produce en los contactos mecánicos del relé por autoinducción al cortar el circuito de carga.

Estoy de acuerdo en que no sabrás que irán a conectar allí, pero puedes colocarle a los contactos del relé que van a estar disponibles, un esbozo de "cámara apagachispas" construída en base a un capacitor de polyéster (se escribe así ?) y en función de las características constructivas del relé.

Por ejemplo, si has puesto un relé que sea capáz de manejar 3 Amper a 250 VDC, podrías colocarle un capacitor de .47uF X 600 a 1000 Volts (que absorberá la chispa de desconexión) y probar.
No menos de .47uF

Antiguamente hacíamos eso es los pateadores de los Flippers y nos daba excelentes resultados prolongando la vida útil de los contactos.

Es una prueba.
"Cámara Apagachispas" le decíamos.

Saludos.
Mario

[Chaly29]

Hola RedPic, te intentaré dar un par de soluciones posibles:

1) Al condensata ya nombrado por el colega Marioguillote yo le agregaría en serie una resistencia de 100 ohms y 2W "por si las dudas", nunca se coloca un condensador "solo" en los contactos de un relay y nunca coloques un condensador en paralelo al diodo de protección de la bobina de un relay (tal como comenta el colega Deimos) corres el riesgo de quemar el transistor.

2) Aunque no conoscas la carga a colocarle al relay, pero si conoces que esa carga funcionará con determinada tensión, puedes agregarle un varistor (es mejor que un condensador y una resistencia) para la tensión que tendrá más un 20% de la misma

3) La interrupción puedes controlarla por intensidad (en ves de por tensión) haciedo que el circuito de interrupción se dispare cuando un buen nivel de intensidad circula por el mismo.

Espero puedas solucionar el problema.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[RedPic]

¡¡¡Guau!!! Así da gusto ... probaré "al aire" alguna de las soluciones y la que me de mejor resultado la meto en la PCB ..

La tensión normal a la que se va a usar el relé es a 12V con un máximo de 2 amperios durante un máximo de 5 segundos conduciendo.

Una pregunta Chaly, lo del varistor me gusta pero no lo conozco, ¿en qué consiste? ¿que valor o valores usar (si es que tiene valores)?

 

[Chaly29]

Hola RedPic, un varistor no es más que una resistencia de valor variable con la tensión (variable resistor), tiene 2 parametros fundamentales a tener en cuenta, la tensión a la cual funciona y la potencia que puede disipar.

Normalmente se usan en corriente alterna, pero nada impide que sea usado en contínua con muy buenos resultados (mejores que el condensador y la resistencia en paralelo).

El valor de tensión nominal para la cual vienen diseñador es tenida en cuenta como valor de tensión alterna, por lo tanto para continua al valor indicado por el mismo se lo debe multiplicar por 1.41, o sea si compramos un varistor de 12V este es para una tensión de 12*1.41= 16.92Vcc, tal como recomendeé anteriormente la tensión debe ser de por lo menos 20% más a la tensión que será usado (en tu cado 12Vcc) por lo tanto necesitamos un varistor de 12*120%=14.4Vcc, lo cual nos queda un valor de varistor de 14.4/1.41=10.21V, por lo tanto cualquier varistor de 10V o más te será de utilidad (no debe ser mucho mayor, si no, no cumple su función)

Con respecto a la potencia (va en relación con el diametro del varistor) es vastante más compleja de calcular (debemos saber el nivel de potencia que poseen los transitorios con tensión superior a la del varistor) por lo tanto yo solo te recomendaría que uses un varistor de 10 o 14mm que está más que sobrado para el uso que le darás.

Un link para aprender más de varistores

Varistores es la red

Espero te sea de ayuda.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[aitopes]

Hola Carlos!

Me vino BARBARO el desazne. GraciaS! 

Ariel.

[RedPic]

Espero te sea de ayuda.

Sin entrar siquiera en los links que nos has dejado tu post es un faro reluciente en la oscuridad de mi obtusa mente.

Lo he entendido perfectamente.

Imagino entonces que el varistor varía su resistencia de forma directa a la tensión a la que se le somete, a mayor tensión mayor resistencia y por ello se opone a los picos generados, se resiste con mayor fuerza a medida que crece la tensión.

Muchas gracias maestro Carlos.

 

[Deimos]

Hola RedPic, te intentaré dar un par de soluciones posibles:

1) Al condensata ya nombrado por el colega Marioguillote yo le agregaría en serie una resistencia de 100 ohms y 2W "por si las dudas", nunca se coloca un condensador "solo" en los contactos de un relay y nunca coloques un condensador en paralelo al diodo de protección de la bobina de un relay (tal como comenta el colega Deimos) corres el riesgo de quemar el transistor.

Hola Charly, no sé porqué dices que no se puede colocar un condensador en paralelo al diodo flotante del relé, porque es algo que hago a diario, es más, gracias al condensador me he evitado muchos dolores de cabeza. En contactores de 63A le pongo condensadores de 630V 2,2µF y va perfecto, sin los condensadores el contactor no desclava, te lo digo por experiencia. El condensador es única y exclusivamente para limpiar de espúreos los picos de la descarga de la bobina, no afecta al funcionamiento del transistor para nada en absoluto. Puedes simular el circuito con un programa tipo workbench o proteus y verás con el transistor no se ve afectado por la rama del condensador, este es solo para la bobina. El condensador que le pongo es uno de 100nF proque los relés los alimento como mucho a 24Vdc, la maniobra a 5Vdc, y la tensión entre contactos del relé a 240Vac.

No es posible que los espúreos generados en los contactos del relé afecten a la bobina de este ya que no hay contacto físico, y si el espúreo llegase a afectar a la bobina seguramente destruiría el relé.

El condensador se lo pongo tanto a relés, válvulas, solenoides, etc..... y a mi personalmente siempre me ha dado buen resultado, nunca he quemado un transistor, que normalmente pongo BC517 o BD135.

Salu2!!!!!

PD.: Fijaos que ningun@ de vosotr@s ha comentado nada de la solución por software. Personalmente creo que con un buen filtrado la solución por soft se puede evitar.

[Modulay]

El hecho de que el condensador no sea apropiado es que ofrece poca impedancia en las conmutaciones y eso puede provocar un exceso de corriente en el transistor.
La solución por soft,mientras funcione,me parece buena por su sencillez; aunque claro,si se te cuelan efectos indeseados por una interrupción externa,perfectamente te podría ocurrir en la alimentación del micro,y eso serían palabras mayores.Todo depende de lo de siempre,una pcb diseñada con mucho mimo

[Deimos]

Sigo pensando que el condensador no afecta para nada al transistor, como ya he dicho con anterioridad esta configuración de diodo y condensador en paralelo a la bobina del relé la tengo más que utilizada y nunca me ha dado problemas, mientras que cuando iba sin condensador entonces sí que me aparecían fallos por todas partes. El condensador "solo trabaja" cuando el relé va estado de relajación después de un estado de excitación. La bobina está cargada y al descargarse por el diodo flotante el condensador asegura que un pico de esa corriente no vuelva a activar el relé. No veo que exceso de corriente va a ver el transistor si la bobina se descargará por el diodo y el condensador. El transistor ni se entera. Además si la impedáncia del condensador fuese elevada la corriente tendería a atravesar el transistor en proceso de descarga, y ahí sí que te puedes cargar el condensador.

La solución por soft es deshabilitando las interrupciones y no habilitarlas hasta pasado un tiempo prudencial y de haber servido la interrupción. Si tienes un sistema "lento" supongo que lo puedes hacer, porque la tau del sistema no es excesivamente pequeña. Si trabajases a RT, no podrías habilitar las interrupciones cuando mejor te vaya, ya que perderías interrupciones por medio.

Finalmente, si un pico de corriente te dispara la INT del micro, pienso que a la larga te cargarás el micro, o como poco esa entrada.

Salu2

[Modulay]

Es en el paso de relajación a excitación donde la componente AC provoca los picos de corriente a través del condensador.No está de más colocar en serie la resistencia que comenta Carlos,ya que sigues teniendo tu filtro anti-espúreas y estás guardándote de someter al transistor a picos que hasta el momento has conseguido mantener dentro de las limitaciones especificadas por el fabricante,pero no de forma controlada.
El hecho de que hasta ahora te haya ido bien no te lo niego,pero una simple resistencia te curará en salud y también alargará la vida de tu transistor.

[Deimos]

No creo que sea del paso de relajación a excitación ya que la componente AC se ve amortiguada por la misma bobina del relé, además que al colocar la resistencia en serie con el condensador estaría cambiando la malla del circuito y su punto de trabajo. La única ventaja que le veo a la resistencia es que ayuda a disipar y la bobina al descargarse sobre si misma no sufre tanto, pero sigo sin ver que pico le va a llegar al transistor estando el diodo flotante. Si no estuviese el diodo entonces la corriente no tendría otro camino que atravesar el transistor, pero habiendo diodo........ el transistor ni se entera. Otra cosa es que se esté abriendo y cerrando el relé a más velocidad que la que tiene la bobina para descargarse, es decir, que no se deja a la bobina descargarse por completo o casi por completo, de manera que siempre tiene una corriente residual y esta es la que impide que el relé conmute, además que a la larga destruyes la bobina.

Salu2!!!!

[Modulay]

Que coloques la resistencia no tiene que suponer una variación significativa del punto de trabajo (recuerda que no estamos en activa,sino en saturación-corte), ya que el circuito de polarización da suficiente margen para seguir funcionando correctamente,además de que la bobina contribuye a impedir el desplazamiento de dicho punto de trabajo cuando se alcanza el régimen permanente.
El diodo ayuda al encauzado de transitorios,efectivamente,pero no le pidas que lo haga cuando se ve polarizado en inversa...
La bobina amortiguaría en cierta medida si estuviera sola,pero al haber un condensador en paralelo queda relegada a segundo plano en cuanto a impedancias se refiere.