¿Matar un dispositivo Arduino e I2C con un relé?

Question

He destruido* un Arduino Pro Mini de 5V y 16Mhz y un extensor de puerto I2C PCF8574 y me pregunto cómo. Obviamente pueden ser muchas cosas (ESD, sobretensión, etc.). Pero sospecho que el problema radica en que conduzco un relé de 24V, así que para mantener este tema acotado, esa va a ser mi pregunta.

Antecedentes: Hay un Pro Mini, alimentado por una de esas placas de alimentación XL4005 que se encuentran por toda China. La fuente de alimentación está marcada a 5V. El Pro Mini está conectado mediante I2C a cuatro placas extensoras PCF5874A. Las placas también se alimentan de la misma fuente.

Lo conecté a un transistor NPN (2N3904) para conmutar un relé (Fujitsu FTR-K1CK024W). La bobina del relé es de 24V, y según sus especificaciones consume 17mA (bobina de 1440ohm).

¿Hay alguna manera de que este esquema pueda destruir el PCF y el dispositivo I2C conectado?

*) El Pro Mini no responde, el LED del cargador de arranque no parpadea al iniciarse. En un Pro Mini nuevo, todas las placas extensoras, excepto la destruida, son reconocidas.

Answer 1

Al desconectar el relé, de repente se produce un \$\left\lvert\frac{d\,i()}{dt}\right\rvert\$ . Ahora bien, la bobina de ese relé es un dispositivo inductivo, y los dispositivos inductivos tienen una relación tensión-corriente de

$$v(t) = L\frac{d\,i()}{dt}\text.$$

Por lo tanto, su transistor ve un potencial enorme (positivo), y podría fallar en el proceso, llevándose el CI con él.

La forma habitual de tratar esto es tener un diodo relativamente robusto antiparalelo a la bobina.

Answer 2

Las bobinas de los relés son inductores y pueden producir una tensión negativa bastante grande cuando se deja de alimentarlas. Esto puede destruir tanto el transistor como cualquier componente que esté más atrás.

Se necesita un "diodo volante" conectado en paralelo a la bobina del relé para proteger el transistor de esta contracorriente.

Orienta este diodo apuntando hacia arriba, lejos del transistor. Así bloqueará la tensión inversa generada.

Answer 3

También puedes poner un diodo zener entre el colector y el emisor del transistor. Asegúrate de que la ruptura del diodo zener es mayor que la tensión de entrada, pero menor que la ruptura del transistor.

Una buena referencia para la conmutación de cargas inductivas es "On Switching Inductive Loads with Power Transistors" de R.E. Locher, publicado por el IEEE en 1970.