Jump to content

    
Makarov_vv

Организация заземления в пластиковом корпусе медицинского прибора.

Recommended Posts

Добрый день! Проектируется медицинский прибор. Если коротко – прибор выполнен в виде приставки к ПК, запитывется от сети 220В через медицинский ИП RPS-45-12 (расположен внутри корпуса). К usb подключен через  оптоизолятор ADUM4160BRWZ-RL. Корпус пластиковый. При испытаниях на устойчивость к наносекундным импульсным помехам (ГОСТ Р МЭК 60601-1-2-2014) сбоит связь с ПК. Помехи вводятся через сеть 220В. Предпринятые попытки устранения данной проблемы (включая переразводку печатной платы) не помогли решить проблему.  Поиск решения подводит к тому, что надо попробовать ввести заземление для более эффективного подавления нс помехи на входе в изделие.  У кого нибудь есть  подобный опыт? Что посоветуете для правильной организации заземления в пластиковом корпусе?

Share this post


Link to post
Share on other sites

А как подключен экран USB-кабеля (корпус разъема) внутри прибора? У меня нет опыта прохождения подобных испытаний с USB, но очень частая ошибка - экран замыкается напрямую на землю устройства, таким образом он становится еще одним земляным проводом и этот земляной провод берет на себя все помехи. Да, я знаю, что многие готовы с пеной у рта доказывать правильность этого решения. Я же подключаю экран к земле на стороне устройства через конденсатор 0.1 мкФ и высокоомный (680 кОм - 1 Мом) резистор параллельно конденсатору. И не припомню, чтобы у меня связь по USB отваливалась из-за помех.

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 часов назад, Makarov_vv сказал:

 К usb подключен через  оптоизолятор ADUM4160BRWZ-RL. Корпус пластиковый. При испытаниях на устойчивость к наносекундным импульсным помехам (ГОСТ Р МЭК 60601-1-2-2014) сбоит связь с ПК. Помехи вводятся через сеть 220В.

Может быть емкостная связь через опторазвязку или её питание.

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 часов назад, Makarov_vv сказал:

запитывется от сети 220В через медицинский ИП RPS-45-12

 

7 часов назад, Makarov_vv сказал:

Помехи вводятся через сеть 220В.

В подобных испытаниях не принимал участия.

Но есть два сомнительных фактора:

  • проходил ли подобные испытания ИП RPS-45-12?
  • проходил ли подобные испытания ПК который теряет связь.

Ведь ПК и ИП включены в сеть из которой валит помеха. Может проблема вовсе не в схемотехнике и не в топологии платы прибора?

 

P. S.

Подобные помехи должны фильтровать источники питания приборов, как по мне.

А судя по фото упомянутого ИП там и не пахнет какими-то дополнительными фильтрами. Да и не каждый БП ПК имеет на борту не то что бы особый фильтр, а вообще бывают и вовсе без фильтров на входе.

Edited by Droid 77
Добавил P. S.

Share this post


Link to post
Share on other sites
24.07.2020 в 20:21, Сергей Борщ сказал:

А как подключен экран USB-кабеля (корпус разъема) внутри прибора? У меня нет опыта прохождения подобных испытаний с USB, но очень частая ошибка - экран замыкается напрямую на землю устройства, таким образом он становится еще одним земляным проводом и этот земляной провод берет на себя все помехи. Да, я знаю, что многие готовы с пеной у рта доказывать правильность этого решения. Я же подключаю экран к земле на стороне устройства через конденсатор 0.1 мкФ и высокоомный (680 кОм - 1 Мом) резистор параллельно конденсатору. И не припомню, чтобы у меня связь по USB отваливалась из-за помех.

Экран USB кабеля никак не подключен внутри прибора. Используем оптоизолятор, поэтому земли не связаны.

24.07.2020 в 22:10, Droid 77 сказал:

 

В подобных испытаниях не принимал участия.

Но есть два сомнительных фактора:

  • проходил ли подобные испытания ИП RPS-45-12?
  • проходил ли подобные испытания ПК который теряет связь.

Ведь ПК и ИП включены в сеть из которой валит помеха. Может проблема вовсе не в схемотехнике и не в топологии платы прибора?

 

P. S.

Подобные помехи должны фильтровать источники питания приборов, как по мне.

А судя по фото упомянутого ИП там и не пахнет какими-то дополнительными фильтрами. Да и не каждый БП ПК имеет на борту не то что бы особый фильтр, а вообще бывают и вовсе без фильтров на входе.

 

1. Согласен по ИП - поэтому на входе, перед ним входной фильтр на  PLY10AN4420R8D2B с двумя конденсаторами подавления ЭМП (B32922-C3224-K 0,22 мкф, 305В, X2)

2. ПК включен в обычную сеть, помеха на него не подается. К имитатору помех подключаем только наше устройство.

24.07.2020 в 21:53, HardEgor сказал:

Может быть емкостная связь через опторазвязку или её питание.

Насколько я смог разобраться - помеха (пока не постижимым для меня образом) портит пакеты которые идут по USB. Из-за этого ПК перестает понимать ответы и отрубает устройство. Применение usb кабеля с ферритовым фильтром улучшает ситуацию, но радикально не устраняет.

25.07.2020 в 02:29, Xenia сказал:

А земля вашего RPS-45-12 соединена с землей USB компьютера? Или они между собой не контачат?

Не контачат. Как уже писал выше - используем оптоизолятор.

Share this post


Link to post
Share on other sites
29 минут назад, Makarov_vv сказал:

Экран USB кабеля никак не подключен внутри прибора. Используем оптоизолятор, поэтому земли не связаны.

Попробуйте соединить корпус разъема (экран кабеля) с земляным проводом USB через конденсатор. А чтобы на конденсаторе не накапливался заряд при отключенном кабеле - зашунтируйте его резистором. Интересно - будут хоть какие-то улучшения или нет.

Share this post


Link to post
Share on other sites
18 минут назад, Сергей Борщ сказал:

Попробуйте соединить корпус разъема (экран кабеля) с земляным проводом USB через конденсатор. А чтобы на конденсаторе не накапливался заряд при отключенном кабеле - зашунтируйте его резистором. Интересно - будут хоть какие-то улучшения или нет.

Попробую. Правда имитатор помех забрали на поверку. Сейчас пока собираю новые идеи. Проверю только теперь недели через две.

Share this post


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

Насколько я смог разобраться - помеха (пока не постижимым для меня образом) портит пакеты которые идут по USB. Из-за этого ПК перестает понимать ответы и отрубает устройство. Применение usb кабеля с ферритовым фильтром улучшает ситуацию, но радикально не устраняет.

У вас 3 пути - по эфиру на кабель, по блоку питания и гальваноразвязке или по земле (тут еще вопрос как компьютер заземлён, а если ноутбук, то попробовать перейти на питание от батарей)

По эфиру - упражняться с экраном кабеля USB, а так как корпус пластиковый, то смотреть как трассы USB по плате идут.

По гальваноразвязке - смотреть проходные емкости ADUM(тут ничего не сделаешь) и источника питания на стороне USB(либо питаетесь от USB, либо источник питания от 220В) Источник питания проверить просто - убрать его и запитать цепи на стороне USB от аккумулятора или батарейки.

Share this post


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

2. ПК включен в обычную сеть, помеха на него не подается. К имитатору помех подключаем только наше устройство.

В обмене по USB всегда участвуют как минимум два устройства: хост и девайс. При сбое в любом из них - будет сбоить связь.

Отсюда вопрос: как убедились, что сбоит именно из-за вашего USB-девайса, а не USB-хоста на ПК? И убедились ли? Сперва нужно добиться чтобы от наводимых помех не сбоил хост.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я бы предпочел разобраться с помехой - что бы не было причин для сбоя в принципе. Помеху лучше всего давить в месте ее входа. Поэтому дополнительный вопрос: кто нибудь может подтвердить, что фильтр такого типа (http://www.tehnari.ru/2468428-post6.html) с заземлением эффективнее для подавления помех (в том числе для нс помех) чем без заземления (лично я полагаю, что должен быть эффективнее, но опыта применения таких фильтров нет). И если да - то кто нибудь уже в пластиковом корпусе заземление организовывал? Есть опыт?

Share this post


Link to post
Share on other sites
41 минуту назад, Makarov_vv сказал:

Я бы предпочел разобраться с помехой - что бы не было причин для сбоя в принципе. Помеху лучше всего давить в месте ее входа. Поэтому дополнительный вопрос: кто нибудь может подтвердить, что фильтр такого типа (http://www.tehnari.ru/2468428-post6.html) с заземлением эффективнее для подавления помех (в том числе для нс помех) чем без заземления (лично я полагаю, что должен быть эффективнее, но опыта применения таких фильтров нет). И если да - то кто нибудь уже в пластиковом корпусе заземление организовывал? Есть опыт?

Если у вас нет, то берите сразу готовый типа такого с вилкой

А заземление должно из розетки поступать. Хотя с медицинскими свои заморочки могут быть...

Share this post


Link to post
Share on other sites
27.07.2020 в 10:57, Makarov_vv сказал:

Экран USB кабеля никак не подключен внутри прибора. Используем оптоизолятор, поэтому земли не связаны

Для доказательства целостности изоляции, все её потенциалы должны быть известны и соблюдаемы конструкцией — энергия синфазной помехи должна быть поглощена и/или отведена. В данном случае её отводят посредством проходных конденсаторов, предельное напряжение которых в разы больше создаваемого поглощаемой ими доли помехи напряжения, и которые соответственно должны располагаться по кратчайшему пути, т.е. между шасси БП, общим изолятора и, через конденсатор, экраном USB должно быть ноль миллиметров. Пластиковый корпус экранируется изнутри либо напылением, либо иным способом, и полученный экран однократно соединяется с вышеописанным центром звезды общего провода, при этом соблюдая в отношении остальной конструкции соответствующий зазор.

 

И ещё — ADUM4160 не является оптоизолятором.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.