Para começar, basta dizer que não sou engenheiro elétrico. No entanto, sou um programador incorporado que já teve alguma experiência com design e configuração de circuitos (dê 1 e 0 e posso fazê-los dançar ... mas Analog é magia negra ...).
Alguns antecedentes que podem ajudar a entender o que está acontecendo aqui. Trabalho no meu tempo livre para ajudar um teatro local como um de seus diretores técnicos. Há muito tempo, eles construíram uma plataforma usada em várias produções e eventos especiais. A plataforma é especificamente um chassi de alumínio sobre trilhos, acima do palco, que é operado remotamente. A plataforma permite que os membros da tecnologia abaixem os adereços no palco enquanto o show está em andamento. Um suporte é simplesmente acoplado a uma corda e baixado ao palco por um pequeno motor DC. O motor opera em apenas uma direção - para baixo. A plataforma então sai do palco e é preparada para o próximo uso. Pelo seu design bastante interessante, o motor é retirado e recolocado várias vezes (foi trocado por itens diferentes, não há espaço suficiente na plataforma para tudo).
Agora, eu originalmente projetei os circuitos de controle há muito tempo e eles funcionaram lindamente desde então. No entanto, finalmente tenho tempo e dinheiro para ajudá-los com a atualização. Nesse processo, estou tentando resolver todos os quebra-cabeças elétricos para os quais não encontrei a resposta certa.
O design original é MOSFET simples ... morto de canal n conectado a um uC (veja a imagem inferior, mas remova A / B / C / D). Isso tem funcionado constantemente. No entanto, toda vez que um motor é conectado, enquanto o dispositivo ainda está ligado, a unidade é reiniciada completamente. Inicialmente, pensei que isso poderia ser devido a uma irrupção de corrente ao conectar a bobina do motor DC, mas não tenho conhecimento suficiente para saber se é isso ou a falta de um diodo de retorno. Ou, pior, algo está acontecendo com o UC. Depois de várias viagens pelo google e este site, vi várias sugestões feitas, mas não consigo discernir qual é a melhor ou mais precisa. Pior ainda, não sei como dimensionar adequadamente nenhum desses componentes (desculpe-me, ajuda!).
Para informações adicionais, o motor que está sendo conectado é sempre 3v-3.3v e 1A para operar. Os motores podem ser alterados rapidamente, por isso não posso fornecer um valor exato aqui nas propriedades de cada motor (o equipamento deve ser cego para isso), mas esses dois requisitos são sempre atendidos. Os motores também são controlados por PWM via uC.
Aqui estão as propostas que eu vi:
Então, vamos descer a lista.
Foi sugerido 'A' para evitar o travamento do uC quando o campo entra em colapso no motor. Eu ... acho que faz sentido, não tenho certeza se isso vai me ajudar ou me machucar.
'B' é um diodo fly-back padrão para quando o campo entra em colapso para evitar EMF realimentado. É este o local correto para colocá-lo? Como um tamanho do diodo está correto?
'C' é um fly-back zener duplo que também foi sugerido. Isso requer mais peças, por isso não tenho certeza se há algo de benéfico aqui.
'D' é uma instalação de varistor para impedir a irrupção. Isso impediria que o meu uC fosse reiniciado quando o motor estiver conectado? Como um tamanho isso?
Algum desses projetos está correto? Preciso adicionar um TVS para ESD? E mais importante, se alguma dessas opções é boa, como escolher a peça? Sei que procurava certos itens em uma folha de dados, mas a infinidade de bits de informações adicionais apenas me faz pensar. O que é importante e o que não é?
Finalmente (é um tomo, eu sei ...), temos o último pedaço que vou adicionar este ano.
Este foi um pedido do diretor. Ele quer poder 'soltar' certos itens em vez de usar o cabo. Para fazer isso, ele atualmente tem um péssimo ajudante de palco conectando um imã bastante grande a uma bateria de carro. O ímã é especificado em 12V a 0,66 Amperes (EM175L-12-222 de apwelectromagnets.com) para uma força de retenção de 110 # (excedente completo, mas relacionado à segurança). O circuito acima, acredito, fará o que for necessário. O uC enviará um 1 abaixo da linha (MAG1 / MAG2, Armado é uma segurança, também será 1) e o ímã é energizado. Quando eu quero 'largar', escrevo 0 no MAG1 / MAG2, enviando a ponte H na direção oposta, forçando o ímã a empurrar o suporte (ele tem uma tendência a 'grudar' no momento se o ímã é deixado por muito tempo, magnetizando a placa de suporte). Esse design funcionaria? Preciso adicionar as mesmas ou diferentes proteções de cima, já que o campo EM será muito maior quando o H-bridge mudar?
Agradeço sinceramente qualquer ajuda que possa obter sobre isso. Eu gostaria de poder divulgar mais sobre o teatro, o show e outras informações. No entanto, estou sob um contrato que me impede de fazer isso sem a aprovação dos diretores (trabalhando nisso!) Qualquer assistência é muito apreciada e tentarei adicioná-lo ao panfleto do programa, se o diretor aprovar.
Mais uma vez, obrigado por ler a história do MOSFET, ou o título mais popular, Harry Potter e o prisioneiro de Diodos.
Editar de acordo com as perguntas de Tony:
A energia é proveniente de uma linha A / C convertida em 12V por meio de uma fonte de alimentação on-board (100W, DPS-100AP-11 A da Delta Electronics), que é então convertida em 5V e 3,3V por reguladores lineares capazes de 5A cada ( AZ1084CD-3.3TRG1 via diodos incorporados para a fonte de 3.3v; LM1084ISX via TI para a fonte de 5v). O cabeamento externo não é blindado e consiste principalmente em fios de alto-falante padrão de 2 terminais (infelizmente, no barato). Os comprimentos dos cabos variam de alguns centímetros a mais de 10 pés, dependendo da configuração da plataforma naquele momento.