Jump to content

    

FAQ: защита дискретных и аналоговых входов, Выборка из истории форума

Приветствую!

 

Вот есть несколько каналов цифровых входов с ESD-защитой

image.thumb.png.325ab64f05fdbef4ccc7fd7503d3f39c.png

 

IO1, IO2, IO3 и соответствующие 0V идут на соединитель.

На плату у меня заходит +12В и с помощью DC/DC TPS54202 понижается до +5В.

От этих +5В через LDO делается +3.3В для питания микроконтроллера.

Питание, получается, не развязано.

 

Я расположил ограничители как можно ближе к разъемам. Но возник вопрос.

Цепи 0V сразу заводить можно на полигон общего провода на плате?

Или их (защитные 0V) все объединить между собой и отдельной единой трассой подвести к разъему входного питания (к цепи 0V)?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Конденсаторы защитой не являются, следовательно, их общий — сигнальный.

 

Защитный общий должен быть отдельным лучом его звезды.

Share this post


Link to post
Share on other sites
40 минут назад, Arlleex сказал:

Я расположил ограничители как можно ближе к разъемам. Но возник вопрос.

Цепи 0V сразу заводить можно на полигон общего провода на плате?

Или их (защитные 0V) все объединить между собой и отдельной единой трассой подвести к разъему входного питания (к цепи 0V)?

Это вопрос насколько скоростные сигналы у вас ходят, допуски на напряжение помехи и т.д.

Т.е. можно сделать отдельный полигон 0V вокруг разъема, только вопрос как его соединять с остальным полигоном 0V?

Или вести его до ввода питания - возвратная земля сигналов будет длинная, наловит помех с эфира и внесет индуктивность(которая будет заваливать фронты)

Или прямая дорожка между полигонами - тогда часть помехи с разъёма может проникнуть через короткий контур земли, но внесет  небольшую индуктивность.

Или сделать вообще один общий полигон 0V - минимальное сопротивление на пути возвратных токов не только сигналов, но и помех.

Выбирать вам.... :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я делаю небольшой модуль на несколько десятков цифровых входов/выходов.

Вот на схеме выше каждая пара проводов INn + 0V идет на... простую кнопку тактовую.

Эту кнопку будет нажимать всякий люд, поэтому я поставил ограничители и последовательный резистор в 1к.

В обычном положении МК с лапы считывает лог. 1. При замыкании INn на 0V на входе МК будет 0.

Конденсатор является частью НЧ-фильтра, чтобы отсечь мелкие иглы помех.

Выходные сигналы тоже по сути не очень быстрые - может, максимум, 100кБит/с. Но в этих цепях я конденсатор фильтра уберу.

Входной источник питания +12В является внешним. Грубо говоря, мне на плату подают 12В с какого-то внешнего блока.

 

Собственно, я и поставил двунаправленный ограничитель между двумя защищаемыми линиями IOn и 0V.

Осталось определить, как правильно отделить эту "защитную землю" (цепи 0V непосредственно на TVS-диоде) от этой же цепи, но разведенной в пределах платы (питание МК и т.д.).

 

Думаю, проще нарисовать, как я это понимаю:smile:

image.thumb.png.591cf548216df78795269b093e83efed.png

 

P.S. В плате выделить целый полигон тупо под общий провод в моих реалиях можно. Если это будет лучше.

Просто смотрю по любому запросу в гугле земля TVS-диода объединяется со схемной землей. А как - остается гадать =)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Разводка правильная, площадь защитного надо побольше.

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 минут назад, Plain сказал:

Разводка правильная, площадь защитного надо побольше.

Тогда уж не пожалеть резисторов во втором проводе...

Я бы не резала земляной полигон.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Еще 5 копеек к теме о полной гальванической развязке.

Используйте для передачи цифровых сигналов от кнопок, энкодеров и подобных через инфракрасный канал, как в пультах от телевизора. Это будет достаточно надежно и экономно с расстоянием от нескольких см до метров. Аналогично можно передавать и аналоговые уровни, например, через ШИМ или уже просто готовыми в цифре.

Вопрос защиты здесь отпадает автоматически. Для некоторых приложений этого вполне хватит.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, Plain сказал:

Разводка правильная, площадь защитного надо побольше.

Благодарю!

Плата 6-слойная, монтаж довольно плотный.

Под защитный отведу кусок на Top, и прошивая переходными, на всех остальных слоях тоже.

 

1 час назад, Tanya сказал:

Тогда уж не пожалеть резисторов во втором проводе...

Что Вы имеете ввиду?

 

36 минут назад, Serhiy_UA сказал:

Используйте для передачи цифровых сигналов от кнопок, энкодеров и подобных через инфракрасный канал, как в пультах от телевизора.

Увы, под оптроны, боюсь, места не хватит.

Таких входов порядка 40 штук (пока что). И все на плате ~65x40мм. Модуль планирую миниатюрный, если это будет возможно, сделать.

Да и оптрон от ЭСР не спасет - он лишь обеспечивает потенциальную развязку между своими входом и выходом, а не защиту от статики.

Share this post


Link to post
Share on other sites

А кнопки то у Вас нормальные? А то напряжение 3,3В и ток 0,3мА -- не всякая кнопка будет надежно работать в таких условиях.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, vladec сказал:

А кнопки то у Вас нормальные? А то напряжение 3,3В и ток 0,3мА -- не всякая кнопка будет надежно работать в таких условиях.

Почему?

Кнопка обычная тактовая - по сути, нормально разомкнутый контакт с активным мизерным сопротивлением.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 минуту назад, Arlleex сказал:

Кнопка обычная тактовая - по сути, нормально разомкнутый контакт с активным мизерным сопротивлением.

Это пока она новая. Если у нее покрытие контактов не золотое, то со временем будет образовываться окисная пленка, которая ввиду малых рабочих напряжения и тока в какой то момент перестанет пробиваться и кнопка начнет глючить.

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 минуты назад, vladec сказал:

Это пока она новая. Если у нее покрытие контактов не золотое, то со временем будет образовываться окисная пленка, которая ввиду малых рабочих напряжения и тока в какой то момент перестанет пробиваться и кнопка начнет глючить.

Мде... Спасибо за инфу, надо обдумать это дело.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, vladec сказал:

напряжение 3,3В и ток 0,3мА -- не всякая кнопка будет надежно работать

Нет, 3 мА, потому что 3,3 В через 1 кОм с конденсатора, и у посеребрённых кнопок минимально 10 мкА.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Попутно бытовой практический вопрос возник:smile:

Прибора для того, чтобы жахнуть в выводы статикой, у меня на столе не имеется.

Это надо прям целенаправленно идти в лабораторию в другой отдел и там тестить.

Но мне любопытно - сколько выдает пьезоэлемент из зажигалки? Могу я им ради небольшого стресс-теста разрядить в защищаемые линии?

Share this post


Link to post
Share on other sites
В 07.02.2020 в 14:44, vladec сказал:

Если у нее покрытие контактов не золотое, то со временем будет образовываться окисная пленка, которая ввиду малых рабочих напряжения и тока в какой то момент перестанет пробиваться и кнопка начнет глючить.

Кроме электрических помех существует процесс электрохимической коррозии за счёт энергии электрических токов  в гальванических парах контактов в слое воды микроскопической толщины, которая всегда имеется на поверхности деталей. Из чего следует, что необходима герметизация всей цепочки и наличие селикогеля в защищаемом объёме.

 

В 06.02.2020 в 18:53, Arlleex сказал:

Таких входов порядка 40 штук (пока что). И все на плате ~65x40мм. Модуль планирую миниатюрный, если это будет возможно,

Такой модуль будет иметь минимальную надёжность. Советую применить схему последовательного опроса всех контактов по одной линии или параллельного по нескольким линиям связи. В полном Вашем варианте схема контактов будет эквивалентом приёмной антенны энергии электромагнитных помех.  

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