Jump to content

    

Arduino для индустриальных применений

Есть желание сделать плату, совместимую с Arduino и пригодную для индустриальных приложений, т. е. способную корректно, без сбоев работать в условиях достаточно сильных электромагнитных помех, механических загрязнений и при высокой влажности.

 

Если с грязью и влажностью можно будет побороться лакировкой платы, то для защиты от помех придется, похоже, довольно глубоко менять схему и печатную плату устройства. Для экспериментального подтверждения работоспособности есть термокамера Reocam TC-250 и испытательный генератор наносекундных импульсных помех ИГН 4.1М с емкостными клещами ЕК 4.

 

Для первой попытки модернизации была выбрана Arduino Nano; сначала, чтобы не нарубить дров, было решено скопировать оригинальную схему. Если у вас есть опыт работы с Arduino, приглядитесь пожалуйста, нет ли в схеме несостыковок с первоисточником.

 

Если дело будет доведено до конца, то разработанная плата будет доступна на тех же условиях, что и оригинальная Arduino Nano — в свободном доступе будет как схема, так и печатная плата устройства.

post-43909-1490780996_thumb.png

diy_industrial_arduino_clean_sch.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites

Индустриальное применение должно помимо "корректно, без сбоев работать в условиях достаточно сильных электромагнитных помех, механических загрязнений и при высокой влажности" гарантировать, что плата будет работать в индустриальных условиях. Потому что "достаточно сильно" - это весьма расплывчатое понятие.

Поэтому в первую очередь озадачьтесь, в каких условиях должна работать ваша плата, а в каких нет. Касательно защиты от ЭМ помех в данном случае лучше всего подходит стандарт IEC 61000-6-2. Если ваша плата выдержит испытания по этому стандарту, значит она пригодна для индустриальных применений в плане ЭМС. Не выдержит - не пригодна.

Если почитаете стандарт, то поймете, что без серьезной переработки схем I/O, блока питания и коммуникационных интерфейсов вам не обойтись.

 

Поэтому, как пример переделки DIY в индустриальное применение, советую обратить внимание, как это сделали для Raspberry Pi. Т.е. в данном случае, скорей всего, легче разработать свою материнскую плату со всеми правильными обвязками, а на нее уже ставить стандартный Arduino модуль.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Есть желание сделать плату, совместимую с Arduino и пригодную для индустриальных приложений, т. е. способную корректно, без сбоев работать в условиях достаточно сильных электромагнитных помех, механических загрязнений и при высокой влажности.

 

Если у вас есть опыт работы с Arduino, приглядитесь пожалуйста, нет ли в схеме несостыковок с первоисточником.

 

Да не в схеме основные проблеме, а в плате. Всё зависит от правильной трассировки.

Вот смотрите как выглядит плата контроллера с гарантией 20 лет работы для высшего промышленного уровня безопасности SIL3

post-2050-1490783158_thumb.jpg

 

Всё продумано, от расстановки компонентов до количества слоев и структуры переходных отверстий.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Всё продумано, от расстановки компонентов до количества слоев и структуры переходных отверстий.

Ну да. А TVS-диодов на контактах разъёма что-то не наблюдается. Да и на дорожках к светодиодам тоже (они вроде как за пределы корпуса должны торчать). :smile3009:

Share this post


Link to post
Share on other sites
Ну да. А TVS-диодов на контактах разъёма что-то не наблюдается. Да и на дорожках к светодиодам тоже (они вроде как за пределы корпуса должны торчать). :smile3009:

Разъем явно межплатный, и не hotswap, защита запросто может быть на другой стороне разъема.

А светодиоды SMD и к ним скорее всего идут пластиковые световоды, которые даже не будут касаться этих светодиодов. Зачем им TVS.

Зато судя по внешнему виду плата явно из качественного материала и сделана на высоком уровне именно изготовления.

Edited by hsoft

Share this post


Link to post
Share on other sites
Зато судя по внешнему виду плата явно из качественного материала и сделана на высоком уровне именно изготовления.

 

Да, там еще один маленький нюансик есть.

Вот фото обратной стороны:

post-2050-1490853293_thumb.jpg

 

Контроллер сдублирован!

Share this post


Link to post
Share on other sites
Контроллер сдублирован!

Зачем???

У них похоже над проектом работало два программиста. И они не сумели поделить МК. Вот и выделили каждому по отдельному МК :biggrin:

 

Разъем явно межплатный, и не hotswap, защита запросто может быть на другой стороне разъема.

Как видно и на другой стороне нет никакой защиты. Даже если это субблок внутри некоего устройства, то обслуживающий персонал, при его вынимании/вставлении запросто может пожечь статикой мелкосхемы через контакты разъёма. В тяжёлых-то производственных условиях запросто.

И последовательных резисторов на сигнальных линиях от разъёма - тоже нету.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Контроллер сдублирован!

Зачем???

У них похоже над проектом работало два программиста. И они не сумели поделить МК. Вот и выделили каждому по отдельному МК :biggrin:

Написано же - плата для SIL3. Только я не понимаю зачем мешать индустриальное применение и функциональную безопасность? В индустрии полно применений, где последнее не требуется.

 

Как видно и на другой стороне нет никакой защиты. Даже если это субблок внутри некоего устройства, то обслуживающий персонал, при его вынимании/вставлении запросто может пожечь статикой мелкосхемы через контакты разъёма. В тяжёлых-то производственных условиях запросто.

И последовательных резисторов на сигнальных линиях от разъёма - тоже нету.

Тоже не понимаю, причем это к задаче автора - на плате нет никаких сигналов, выходящих наружу собранного устройства. Естественно, не будет никаких схем защиты. Отдельно, вне собранной системы, эта плата не удовлетворяет индустриальным требованиям ни по ЭМС, ни по механическим загрязнениям.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Есть желание сделать плату, совместимую с Arduino чтобы не нарубить дров, было решено скопировать оригинальную схему. Если у вас есть опыт работы с Arduino, приглядитесь пожалуйста, нет ли в схеме несостыковок с первоисточником.

 

У вас вроде неверно цепь SCK подключена - прямо на светодиод. В оригинале она идет на вывод 17 напрямик.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
У вас вроде неверно цепь SCK подключена - прямо на светодиод. В оригинале она идет на вывод 17 напрямик.

Спасибо большое, исправил. Была еще проблема с питанием, тоже перерисовал. Новая схема с исправленными (но возможно, не до конца) ошибками.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

я бы все линии с ног пропустил через резисторы 510 Ом

Не помешает, а вот помочь очень даже может

Share this post


Link to post
Share on other sites
Спасибо большое, исправил. Была еще проблема с питанием, тоже перерисовал.с исправленными (но возможно, не до конца) ошибками.

Эээх друзья, рановато вам за Pro браться с такими знаниями...

Но дорогу осилит идущий.

Я бы посоветовал рядом со входом\выходом опоры АЦП поставить к-либо приличный из недорогих мелкий источник опорного напряжения и подключить его через 0 Ом резистор.

 

Каждый проводок, идущий наружу, защищаем либо варистором (емкость 400-600 пФ) либо быстродействующим стабилитроном (единицы пФ) в зависимости от типа сигнала.

На питающие и особенно шумные проводки идущие наружу - ставим ферритовые бусины (SMD 0603 1000Ohm @ 100 Mhz).

 

USB вход очень похабно сделан - сгорит в первый же день. Common mode choke против излучений и одна защитная микросхемка на все выводы сразу. Бусина на питание.

 

Удачи.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Плату-то сделать можно.

А где Вы собираетесь искать Arduino-программистов пригодных для индустриальных приложений?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Плату-то сделать можно.

А где Вы собираетесь искать Arduino-программистов пригодных для индустриальных приложений?

Гы! Ну так ребята молодые, умные. Первый шаг в осмыслении реального мира уже сделан - в виде своей про-версии железа.

Логичный следующий шаг - программирование оного нативно, без ардуинизации. Со временем и либы напишут, и снипеты - их и так уже есть много для чистых AVR.

А потом почешутся и на АРМ перейдут :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
Контроллер сдублирован!

а между слоями третий стоит - мажор 2 из 3 наше все!)

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this