El modelado de la longitud de los cables en los circuitos

Question

¿Cuál es la forma correcta de modelo realmente la longitud de los cables en los circuitos (18ga, ~1500 pies)? Soy consciente de que a través de largas longitudes empezar a acumular no ignorable resistencias. Me pregunto si empieza a tener otros atributos (inductancia / capacitancia) y lo que sus enfoques son en el modelado de las simulaciones? ¿Cómo se puede predecir estas características? (La resistencia es realmente fácil, ya que sólo ohmios/1000 pies sobre una tabla de búsqueda).

Mi primer intento de abajo. Tengo un cable largo, modelada como un resistor y un inductor en serie. Es esta una manera adecuada para hacerlo?

Problema de contexto (Cómo llegué aquí / ¿por qué esto es importante para mí): Estoy buscando a la tierra de cierre en un lejano circuito de relé. Quiero usar la lógica (5V) para conducir en un circuito que acciona un relé que está muy lejos (quizás más de 1500ft). Mi investigado las opciones es el siguiente:

1. Relé electromecánico (con mosfet driver)
2. Mosfet
3. Los transistores
4. Relés De Estado Sólido

Originalmente decidió cerrar el circuito con un relé (sí, un relé para iniciar un relé), pero me pregunto si en un MOSFET puede hacer el trabajo. ¿Hay algún "gotcha" a cambio de un muy largo con un circuito mosfet? Me siento como que no estoy tomando en cuenta la inductancia de la línea (¿como afecta a mi circuito?) He buscado en los foros y se encontró que poner mosfets lejos de su puerta de conductores es un problema. Es similar por lo que el mosfet es de conducción (de drenaje y la fuente?)

Información adicional:

Consideraciones De Diseño:

yo. Muy baja corriente de fuga a través de la línea cuando se apagó. (mucho menos que un uA si es posible).

ii. Baja frecuencia de conmutación (sólo activarlos una vez cada semana o así).

iii. Bajo rendimiento de la corriente a través del interruptor (~40mA cuando se enciende).

iv. La fiabilidad. No puede tener un interruptor palo de encendido/apagado/no responde.

Yo creo que #3 a lo largo de hace un normal del interruptor no es una buena opción (mínimo actual para asegurarse de que el interruptor se enciende necesita ser ~100mA generalmente, a la derecha?)

Este es el diagrama del circuito en caso de que no estaba claro (El mosfet/resistencia se puede reemplazar con cualquier cambio/conducción elemento):

He simulado con el LTSpice de intentar la siguiente:

1. Modelado el relé como un inductor/resistencia de par (de la serie).
2. Modelado de la conexión como un inductor/resistencia de par (de la serie).
3. Alternar los valores / traté de ver lo que cambiado el comportamiento.

Traté de conseguir una situación donde la resistencia/inductancia era muy escaso y, a continuación, uno donde la inductancia fue a la par con el relé.

Así que aquí está la general del circuito de modelado.

Y he aquí los cuatro que me encontré junto a la simpatia con diferentes valores:

Y los resultados de corriente y caídas de voltaje a través de la retransmisión (que es lo que me importa ya que la necesito para encender):

"Experimento" De Los Resultados:

1. Bajo el ideal de alambre de condiciones (no inductancia y resistencia) en la línea de la señal de encaje hasta 14V cuando el mosfet está cerrado.
2. Con la resistencia añadida a la cuerda, la tensión arrastra hacia abajo a medida que el tiempo pasa a un valor estable (pero todavía se ve bien)
3. Con la resistencia y un poco de inductancia, se comporta básicamente el mismo que el 2.
4. Con la resistencia y una gran cantidad de inductancia, el circuito se invierte alrededor y se eleva hasta el voltaje estable. Raro.

Cualquier comentario sobre mis métodos? Estoy haciendo este derecho?

edit: volteado de diodo (que se Encuentra fuera muy rápidamente se fue de frente a la dirección equivocada cuando me simulado en LTSpice y había 220Amps que fluye. También gracias al Señor Karas para manchado), y añadió que los resultados de la simulación. (Ver arriba)

Answer 1

Hay tres problemas principales que vienen a mi mente:

1. Resistencia del alambre: ya lo tomó en cuenta.
2. Cable inductancia: ya lo tomó en cuenta, demasiado (más sobre esto más adelante).
3. Línea de transmisión de efectos: estos afectan su circuito, si los cables tienen una longitud que es comparable o mayor que la longitud de onda mínima de la "señal".

Sobre el punto 3: ya que no tienen que ver con la integridad de la señal (su "señal" es el carril de energía al relé) usted sólo necesita preocuparse de si sus tiempos de conmutación son demasiado rápidos (un poco de energía podría ser reflejada desde la línea hacia el transistor de anuncios de freír). Si el interruptor de la MOSET relativamente poco a poco el contenido de frecuencia de los "paso a paso" (una rampa, en realidad) no llegado al límite y no tendrás problemas, aparte de la mayor disipación de potencia en el MOSFET durante el cambio, pero dada la extremadamente bajo ciclo de trabajo del sistema es de poco interés aquí, probablemente.

De todos modos LTspice tiene dos modelos diferentes que pueden representar líneas de transmisión: con pérdidas de uno y sin pérdida de calidad. Extractos de la guía en línea:

T. De La Línea De Transmisión Sin Pérdidas Símbolo Nombre: TLINE

Sintaxis: Txxx L+ L - R+ R - Zo= Td=

L+ y L - son los nodos en un puerto. R+ y R - son los nodos de la otro puerto. Zo es la impedancia característica. La longitud de la línea está dada por el retardo de propagación de Td.

Este elemento sólo en modelos con un modo de propagación. Si todos los cuatro nodos distintas en el circuito real, luego de dos modos puede ser excitado. A simular una situación, dos de transmisión de línea de los elementos son necesario. Ver el esquema de archivo .\ejemplos\Educativo\TransmissionLineInverter.asc para ver un ejemplo la simulación de ambos modos de una longitud de cable coaxial.

y:

O. Con Pérdida De La Línea De Transmisión

Símbolo Nombre: LTLIN

Sintaxis: Oxxx L+ L - R+ R-

Ejemplo:

O1 en 0 0 MyLossyTline .modelo MyLossyTline LTRA(len=1 R=10 L=1u C=10n)

Este es de un solo conductor con pérdida de la línea de transmisión. N1 y N2 son el los nodos en el puerto 1. N3 y N4 son los nodos en el puerto 2. Un modelo de la tarjeta es necesarios para definir las características eléctricas de este circuito elemento.

Modelo de parámetros de Líneas de Transmisión con Pérdidas

[...tabla con todos los parámetros omitidos...]

El punto 2 es el más problemático, especialmente cuando se cambia el relé OFF: usted podría tener una inductivo contragolpe que destruye su MOSFET debido a que el cable inductancia. Tenga en cuenta que el diodo a través de la retransmisión de no proteger a usted en este caso. Por lo tanto una protección Zener en los transistores de conmutación de salida (entre el drenaje y la tierra, el cátodo conectado al drenaje) puede ser necesario para amortiguar inductivo de contragolpe.

Un artículo sobre el tema aquí (no directamente relacionados con su caso en concreto, aunque).

Answer 2

Dentro de la línea de transmisión de modelo también debe añadir la capacitancia aunque su valor en este caso es despreciable.

En las aplicaciones del mundo real, te gustaría utilizar algunas de salida de protección, como por ejemplo la limitación de corriente en caso de corto y de diodo para la EDS. Su frecuencia es muy baja, de modo que usted puede utilizar una resistencia en serie en nmos puerta de 1k o así. Que se encienda en nosotros el tiempo y el drenaje de la fuente será <5mA.

Espero que esto ayude.