Arduino.ru

Ух ты сколько вам лет!
В моей юности уже были транзисторы МП42Б  и  П214 ......

Искра на контактах реле устраняется диодом на постоянном токе или варистором на переменном.
Для транзисторв диод просто обязателен.

По питанию главное чтобы все земли были соединены в одной точке.

реле, с управлением на лампах, гораздо гораздее. 

1. Реле, как любой механический элемент, вещь, конечно, не слишкоми надежная и имеющая ограниченный ресурс. Но, учитывая, что оно управляет другим механическим устройством, надежность и ограниченность ресурса реле вряд ли повлияет на надежность и ресурс всей конструкции. Но я бы предпочел полевик. Притом, не модуль полевика, а именно отдельный полевик с необходимым обвесом. Тем более, что Вы все равно будете делать плату.

2. Питание. Не вижу, чем вариант 2 мог бы быть лучше варианта 1. Уж если полностью разносить питание, то лучше запитывать датчики от того же источника, что и Ардуину (вариант 3). Кстати, в этом случае не понадобится DC-DC. Если источник 12В работает без существенного проседания напряжения при подключении сильноточной нагрузки, схема 1 ничем не хуже схемы 2, а если такие проседания будут иметь место, то и о нормальной работе датчиков речи быть не может. Поэтому либо схема 1 либо - схема 3 (отдельно 5, отдельно 12).

Ставлю минус второй схеме.
Слаботочку нужно питать отдельно от силовых.
Поэтому можно датчики и Ардуину вместе, а клапана отдельно.

Для питания клапанов и актуаторов нужен достаточно мощный БП порядка 4-5 А. 
Поэтому вариант 3.
Какой-нибуть аккумулятор (старый автомобильный или от шуруповерта) на 10-16 В, ему сделать слабую подзарядку от сети. Ардуино питать от него через DC-DC или линейный стабилизатор, а клапаны и актуаторы напрямую. При отключении сети это останется работоспособным некоторое время.

Всем спасибо за ответы и советы.

По поводу ламп в 21 веке.  Ламповое усиление в музыкальном мире (электро-гитара, предусилители микрофона) на данный момент является неким стандартом. Все топовое оборудование на данном этапе – это ламповые усилители. Так что вопрос на самом деле актуальным будет еще очень долго.

Но вернемся к основному вопросу.

От реле отказываюсь в сторону полевых транзисторов.

Изучив эту тему и, насколько это возможно, усвоив базовые понятия, до этого это была terra incognita, прошу прояснить дилетанту некоторые аспекты выбора транзистора в качестве ключа.

Дано:

электроклапан 12v, ток потребления 0.47A

Я его коммутировал с помощью модуля на ILR520n и IRLB3034. На простое on/off все работает отлично, но сильно греется обмотка электро-клапана при работе более 5-7 минут. Почитав про электроклапаны этого типа понял, что на открытие клапана требуется напряжение около 12V, а на удержание в открытом состоянии достаточно около 4-6V, при этом нагрев катушки снижается до приемлемого.

Решения этому я нашел два:

- программное

- «железное»

Программное.

Открываем транзистор полностью, а далее с помощью ШИМ немного прикрываем и удерживаем в данном состоянии требуемое время.

По результатам тестирования на макете получается следующее:

ILR520n и IRLB3034

Транзистор открыт полностью – греется электроклапан, транзистор холодный.

Закрываем транзистор с помощью ШИМ до значения 6v на клапане. При этом тепловая энергия распределяется равномерно между транзистором и клапаном и греются оба примерно 50/50.

Железное

В данном видео предлагается понижать напряжение по следующей схеме.

https://youtu.be/7D1vCUeKfuA

В качестве питания остается схема №3, как наиболее удачная.

Всем спасибо за советы!

rcew:

1. По поводу использования ламп в аудиотехнике IMHO это вопрос в большей степени религиозный, чем технический. Если есть желание подискутировать (а я готов обосновать свою точку зрения), думаю, это можно это сделать в другом разделе форума.

2. По поводу ШИМ: Вы, похоже, совершенно не представляете, что это такое и как он работает. В первом приближении на транзисторе вообще не должно рассеиваться никакой мощности. Но схема с ШИМ может создавать ЭМ помехи. Коль скоро Вы упомянули о высококачественной аудиотехнике, то возможные помехи ее работе - фактор существенный.

3. Вариант с конденсатором имеет тот недостаток, что конденсатор вместе с катушкой клапана создают колебательный контур. Со всеми нежелательными последствиями в виде резонансных явлений.

4. Можно еще порекомендовать в качестве варианта: использовать в параллель два транзистора, один из которых с резистором - предназначен для удержания, а второй дает только короткий импульс - для срабатывания клапана, после чего закрывается.

5. И вариант исполнительного механизма клапана с двумя обмотками: одна для срабатывания, а другая - для удержания.

PS. Пока Вы не поймете, в каком именно режиме должен работать транзистор (и вообще - какой должен быть транзистор: полевой или биполярный, и какой полярности), выбирать его тип преждевременно.

PPS. Кстати, приведенные Вами графики не показывают зависимости температуры от чего бы то ни было. Значит, графики Вы тоже не понимаете. Вам бы почитать что-нибудь...

andriano, alex_ivanoff_31

Спасибо за ваши ответы.

Как я уже говорил, пои познания ограничены способностью назвать элементы на принципиальной схеме, понимать смысл каждого из них и уметь соединить это все на макете или печатной плате.

Поэтому дискуссии у нас не получится ввиду моего дилетантского уровня. Свое место знаю и более глупых вопросов постараюсь не задавать.

Эмпирическим путем я установил, что оба транзистора годятся в качестве замены механического реле для контроля клапана. Конкретно в моем случае перегрев катушки электроклапана будет невозможен ввиду его специфического режима работы (включен 5 сек раз в час).

Просить готовую схему тоже не хочу, тк это вроде как нехорошо. Мне тут никто ничем не обязан.

По поводу ШИМ.

После прочтения книг по ARDUINO, как я понял, ШИМ - это серия импульсов с опрелеленной частотой следования. Частота следования определяет напряжение на выходе цифрового пина(0-5V), и задается analogWrite(0) = 0V, и analogWrite(255) = 5V.

Научившись менять яркость диода, я решил взять mosfet, включить его по такой схеме и регулировать напряжение на обмотке клапана и обороты двигателя помпы.

Пишу это сейчас, и что-то мне подсказывает, что дикарь схватил микроском и колет им орехи))))

В цитате я восстановил и выделил жирным пропущенное слово. Реально в каждый момент времени напряжение либо 0, либо 5 В, о его среднее значение зависит от скважности импульсов.

Отсюда - важное следствие: при скважности 2 (коэффициенте заполнения 50%) средняя мощность не делится пополам: на нагрузке выделяется половинная мощность, а на управляющем элементе мощность не выделяется. Что существенным образом отличается от активного режима, в котором потребляемая мощность такая же, но и на нагрузке, и на управляющем элементе выделяется 1/4 мощности (принимая за 1 - в отсутствие управляющего элемента).

Именно в этом и состоит важное преимущество ШИМ по сравнению с линейнм режимом (активным режимом управляющего элемента).

В условиях ШИМ транзистор работает в ключевом режиме: либо он полностью открыт, и тогда напряжение на нем практически равно 0, либо он закрыт, и тогда ток через него равен 0. Т.к. мощность - произведение тока на напряжение, в любом случае мощность оказывается равна нулю.

Кстати, не могу не отметить: на схеме отсутствует важный элемент - защитный диод, включенный встречно параллельно нагрузке.

Если бы нагрузка была омической, все было бы просто: транзистор открыт - ток идет, транзистор закрыт - ток не идет (со светодиодом - так же). В случае с индуктивностью все сложнее: ток через индуктивность не может измениться мгновенно. Следовательно, транзистор открывается - все напряжение источника питания приложено к нагрузке, ток постепенно начинает увеличиваться. Транзистор закрывается - ток не может сразу уменьшится до 0 и повышается апряжение на транзисторе - до тех пор, пока его не пробъет. Вот для этого и нужен защитный диод - чтобы отводить индукционный ток и не дать ему пробить транзистор.

И еще: сли используете ШИМ на индуктивности, следует иметь в виду, что у последней есть реактивное сопротивление, за счет которого среднее значение тока будет тем меньше, чем выше частота переключений.

ТС скорее всего воспользуется стандартной процедурой analogWrite(pin,volume) и можно привести рассчет под неё

Есть stepdown ы с ограничением тока.
CC/CV
Вешаете ему на выход кондёр побольше, допустим 2000.0
В момент включения все напряжение идёт на нагрузку.
Клапан включился.
Потом он уходит в стабилизацию тока который вы регулируете как ток удержания.
Всё.

rcew, какие у Вас электроклапаны (тип, фото, даташит...) и какое давление воды на входе клапана?

Если честно, то  лично я не понял. А что уж про ТСа-гуманитария говорить)) 

Вы ему схемку нарисуйте. А так тоже вариант, только доработать надо.

Схема там крайне сложная......

Про "Напряжение питания нагрузки" читать выше

Не считается... конденсатора на 2000 нету)

Пусть ТС скажет по клапанам...

Конденсатор входит в комплект "Напряжение питания нагрузки"
Кстати демпферного диода тоже нет.
И кстати схему есть смысл рисовать только если вопрошающий спросит
" а что такое 2000.0 и что такое кондёр"

Так-с...

Все смешалось в одну кучу и ШИМ и управление электроклапаном.

1. Клапан

Я пытался решить причину нагрева обмотки клапана. Клапан(соленоид) такого типа:

Давление воды - водопроводное.

Про stepdown - идею уловил, кажется. Китайские модули сгодятся на это?

Диоды 1n4007 купил.

2. ШИМ

ШИМ - это эксперименты для другого проекта. Суть его - приготовление раствора с заданной концентрацией. Для этого мне нудно научиться регулировать обороты вот такой помпы. Скетч уже написан, нужно решить проблему корректного управления "железом".

Так и думал что "давление воды - водопроводное":)
Поливаете холодной водой?

Вы вкурсе что это клапаны пилотные - срабатывают при перепаде давления вход/выход 0.2 атм и проходное отверстие всего около 10 мм?

Если обмотка не греется выше 70* (а я думаю-не греется), то можно забить на ограничение тока.
Если все же хочется ограничить ток через клапан, то помимо ШИМ, можно включить клапан через лампочку 12В / 5Вт. Если не будет включаться, то паралельно лампе конденсатор 1000-2000 мкФ.