Esta pregunta se centra en el cambio de cargas inductivas a una distancia relativamente larga, específicamente en el manejo de la retroalimentación inductiva como resultado del cambio. La carga inductiva en cuestión es un electroimán/solenoide, que tiene una resistencia nominal de 75 ohmios y consume aproximadamente 200 mA de corriente cuando se enciende.
La circuitaría de conmutación consiste en una configuración de par de transistores NMOS/PMOS que actúa como interruptor de lado alto para el solenoide. Esta circuitaría de conmutación es controlada por una unidad de microcontrolador (MCU). Los detalles de este mecanismo de conmutación no se proporcionan en detalle, ya que el enfoque no está en esto, sino en la retroalimentación inductiva resultante de encender y apagar el solenoide.
Una descripción general del diseño del sistema se muestra en la siguiente figura:
Como se muestra en la figura anterior, un transformador convierte 3 fases de 380 VCA a 14 VCC (por lo tanto, la salida del transformador está rectificada). Esta salida del transformador es la que alimenta todas las partes del sistema en cuestión. Hay un conjunto de solenoides distribuidos por todo el sistema, que se dividen en tres grupos para el propósito de esta discusión. Los solenoides están conectados en una configuración de común-negativo, es decir, uno de los terminales de cada uno de los solenoides está conectado a GND (el terminal negativo de la salida del transformador). Más específicamente, un único conductor se extiende desde el transformador hasta la sala donde se encuentran los solenoides. De este conductor, otro único conductor se "deriva" para cada uno de los conjuntos de solenoides mostrados en la figura anterior (denotado por las tres conexiones de "cables de GND" en la figura anterior). Cada uno de estos (tres) conductores está situado a lo largo de cada conjunto de solenoides de tal manera que se derivan cables más pequeños de él para proporcionar las conexiones a GND para cada uno de los solenoides.
Los otros terminales "positivos" de cada uno de los solenoides están todos terminados en un bloque de conexión (bloque Krone), donde también se conectan las señales de conmutación para cada solenoide correspondiente. Estas señales de conmutación son básicamente las conexiones "positivas" a los solenoides que activan/desactivan los solenoides, basándose en el estado de la circuitaría de conmutación para cada solenoide.
Otro único conductor desde el terminal negativo (GND) del transformador conduce a la circuitaría de control, junto con otro conductor que está conectado al terminal positivo del transformador (por lo tanto, estos dos conductores son los dos cables de alimentación que proporcionan energía a la circuitaría de control). La energía para la lógica de la circuitaría de control y la MCU se deriva de esta entrada del transformador utilizando reguladores de voltaje. Por lo tanto, hay una conexión única de 14 VCC y GND desde el transformador a la circuitaría de control.
En este momento cabe mencionar que los solenoides, la circuitaría de control/conmutación y el transformador están todos ubicados en habitaciones separadas más pequeñas en el espacio del edificio. Además, los solenoides están ubicados de tal manera que el acceso directo a ellos es bastante difícil. Por lo tanto, es poco práctico montar diodos de retroceso directamente en cada uno de los terminales de los solenoides. Por lo tanto, conectar algún tipo de componente directamente en los terminales de los solenoides no es una opción en absoluto.
La siguiente figura ilustra el método de conexión para cada uno de los solenoides. Tenga en cuenta en particular la longitud de los cables hacia y desde el solenoide. El LED se utiliza únicamente para indicar visualmente el estado de la circuitaría de conmutación (es decir, si el solenoide está encendido o apagado). El diodo Schottky (que es el diodo de retroceso), junto con el LED, se coloca en proximidad muy cercana al resto de la circuitaría de conmutación.
Cabe señalar que toda la circuitaría de conmutación y su lógica de conmutación correspondiente (y MCU) comparten la misma conexión de GND sobre la PCB en la que se encuentra. Más específicamente, el "fill" de la PCB es esencialmente un plano de GND y cualquier conexión de GND para cualquier circuitaría lógica, circuitaría de conmutación y la MCU está conectada directamente a este plano de GND.
Mi pregunta es la siguiente: Considerando que el diodo de retroceso solo puede ubicarse en el lado de la circuitaría de control/conmutación, es decir, en proximidad cercana a la circuitaría de conmutación pero lejos (2-10 m) del solenoide en sí, ¿cuál sería la mejor opción para colocar las pistas en la PCB para el diodo de retroceso? Mi intuición me dice que la corriente redirigida resultante de la retroalimentación inductiva (al apagar el solenoide) fluye en el siguiente orden:
- Desde el terminal "positivo" del solenoide, a través del solenoide mismo,
- fuera del terminal de GND del solenoide,
- de regreso al transformador a través del conductor común de GND compartido entre los solenoides,
- desde el transformador todo el camino hasta la circuitaría de control/conmutación a través de su cable de GND único,
- a través del diodo de retroceso a través del plano de GND y luego nuevamente
- al terminal "positivo" del solenoide.
Esto puede causar rebote de GND significativo en todo el plano de GND de la PCB y afectar a todos los componentes de la circuitaría lógica y la MCU. ¿Entiendo esto correctamente?
¿Sería la mejor opción tener otro conductor dedicado desde el terminal de GND del transformador hasta la PCB de control, al cual SOLO se conecten la(s) conexión(es) de los diodos de retroceso para proporcionar una ruta dedicada para la corriente de retroceso del solenoide? Si se agrega dicho conductor, ¿no se propagaría de todas formas parte de la corriente de retroceso a través del otro cable de GND que forma parte de la conexión de energía de la PCB? ¿Cómo se puede limitar el efecto negativo del rebote de GND a solo una ruta dedicada separada del resto de la circuitaría, de modo que el resto de la circuitaría no se vea afectada?
