¿Necesita un diodo de protección si solo está conectado a tierra?

Necesitas los diodos de protección. Cuando se activa un solenoide, se crea un campo magnético. Esto es lo que provoca la acción mecánica. Este campo magnético también representa la energía almacenada. ¿Cuánto cuesta? Bueno, un solenoide es un inductor. La energía \ $ E \ $ almacenada en una inductancia \ $ L \ $ con la corriente \ $ I \ $ fluyendo a través de ella es:

$$ E = \ frac {1} {2} LI ^ 2 $$

Cuando interrumpes la corriente abriendo el interruptor o apagando el MOSFET, el campo magnético desaparece. Pero si es energía almacenada, no puede simplemente desaparecer. Debe convertirse en una cantidad igual de energía en otro lugar.

Otra propiedad de los inductores es que la corriente a través de ellos no puede cambiar instantáneamente. Cambia a una tasa proporcional al voltaje que se les aplica:

$$ \ frac {dI} {dt} = \ frac {V} {L} $$

Si el inductor no puede encontrar un lugar para mantener el flujo de la corriente, entonces creará uno, tal vez haciendo una chispa en el interruptor o friendo un transistor.

El diodo está allí, por lo que el inductor solo necesita hacer 0.6V para mantener la corriente. La corriente puede luego fluir en un bucle alrededor del inductor y el diodo hasta que toda la energía se haya convertido en calor por la resistencia del diodo y el cable en el inductor.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Si cierra SW1 durante algún tiempo, una gran corriente fluirá en L1, limitada solo por su resistencia interna. Cuando abres el interruptor, esa corriente puede seguir fluyendo a través de D1. El voltaje a través del inductor será de aproximadamente 0.6V, porque esto es lo que se necesita para desviar un diodo de silicio hacia adelante, y la corriente se reducirá a una tasa dada por la segunda ecuación anterior.

No puede compartir un diodo como este entre varios inductores. El punto del diodo es dar a cada inductor un lugar para descargar su energía almacenada que no afecta a otra cosa. Si está compartiendo diodos, entonces no está haciendo esto.

Parece que hay otro problema con su circuito: la puerta de Q1 está flotando cuando J1 está abierto. Es decir, no está conectado a nada. Esto lo hará muy sensible a los campos eléctricos perdidos (como, el realmente grande configurado cuando S2 se arquea a través de J2 porque no hay diodo). Apuesto a que también puedes hacer que se encienda y apague al azar al tocarlo con el dedo. Agregue una resistencia de tal vez \ $ 10k \ Omega \ $ para que esté definitivamente encendido o apagado (es difícil saber cuál fue su intención) cuando el interruptor está abierto.

He modificado tu circuito con notas. Estoy seguro de que el mosfet al revés es un error en el diagrama del circuito, pero a menos que coloques resistencias desplegables en las puertas a 0 V, se activará cualquier cantidad de EMI local en el circuito. Yo uso 10kohms.

También pondría diodos a través de las cargas que cambian los interruptores normales también, aunque solo sea para alargar la vida útil del interruptor y reducir el EMI.

Para un inductor ideal con una inductancia dada, la velocidad a la que cambia la corriente y el voltaje en el inductor siempre serán proporcionales entre sí. Aplique voltaje a través del inductor y la corriente cambiará a una tasa proporcional al voltaje. Forzar la corriente para cambiar y aparecerá un voltaje a través del inductor proporcional a la tasa de cambio. En muchas situaciones, el hecho de que los cambios de corriente en respuesta al voltaje aplicado limiten la medida en que los circuitos externos puedan mantener un voltaje en el inductor, y el hecho de que el voltaje aparezca en el inductor en respuesta a un cambio de corriente limitará el alcance a qué circuito fuera del inductor puede forzar el cambio de la corriente, pero con un inductor ideal, la relación proporcional se mantiene absolutamente.

Un inductor real típico se comportará de manera muy similar a una inductancia ideal en serie con cierta resistencia. Esta resistencia creará una diferencia entre el voltaje aplicado a la parte real y el voltaje del "inductor ideal"; el mayor efecto de esto es hacer que el voltaje a través de la inductancia ideal disminuya a medida que aumenta la corriente. No obstante, si la corriente fluye a través de un inductor real, pararlo requerirá un voltaje esencialmente proporcional a la tasa de cambio deseada. Si se intenta detener la corriente instantáneamente, el voltaje aumentará tanto como sea necesario para que la corriente encuentre una ruta. Si la corriente no puede encontrar una ruta a un voltaje lo suficientemente bajo como para evitar dañar cualquier cosa, entonces el voltaje causará daño.