[=AK= 10]

э

22 hours ago, Vadim_nsk said:

JLCPCB попросил за мои платы 4144,76р плюс 1299,13р за доставку. У кого-нибудь есть варианты подешевле? Размер платы 205*175. В ней 10 отдельных плат.

Непонятно зачем вы сразу взялись заказывать ПП. У вас проект пока что очень сырой, наверняка же вы пока что на макетах ничего не отработали. Купите модуль Wemos или NodeMCU и начните писать на нем софт; постепенно прикупайте модули датчиков, расширителей, добавляйте свои узлы на макеткаx. Oбъект управлениия можно имитировать симулятором, питающимся от 12В, чтобы на столе сетевого не было. Пока макет на столе не заработает, заказывать ПП рано. По ходу написания софта и отладки макета вы еще передумаете и переделаете все сто раз, сами потом удивитесь, наколько изменится ваш проект.

[Vadim_nsk 0]

3 hours ago, =AK= said:

э

Непонятно зачем вы сразу взялись заказывать ПП. У вас проект пока что очень сырой, наверняка же вы пока что на макетах ничего не отработали. Купите модуль Wemos или NodeMCU и начните писать на нем софт; постепенно прикупайте модули датчиков, расширителей, добавляйте свои узлы на макеткаx. Oбъект управлениия можно имитировать симулятором, питающимся от 12В, чтобы на столе сетевого не было. Пока макет на столе не заработает, заказывать ПП рано. По ходу написания софта и отладки макета вы еще передумаете и переделаете все сто раз, сами потом удивитесь, наколько изменится ваш проект.

Макетки есть, отдельные программные вещи отработаны на ArduinoISE. Некоторые датчики тоже отработаны. Ну, кроме работы с сетевым напряжением, которое иметь на столе мне и не хочется. Поэтому изменил приоритеты и разработал схемы и затем печатные платы под конкретный конструктив, чтобы модульное исполнение было, а не все на одной плате, т.к. корпус на DIN-рейке я сразу смогу смонтировать по месту и запустить в работу. Сначала на сбор статистики, затем на управление нагрузкой. Там уже не страшно, 220 В уже будет в корпусе, отладка в виде USB будет проводом торчать наружу. Конечно, будет небольшой период отладки самих модулей, работающих под 220В, но это надеюсь недолго и с УЗО 10мкА. Но тонкую настройку можно делать и с сетевым напряжением, если иметь уже реализованный модуль анализатора питания и интерфейс доступа к сырым данным. Видимо сказывается опыт работы со скважинной аппаратурой, где сначала реализуется расширенный интерфейс настройки и отладки, а затем, сам функционал. Это позволяет не разбирая прибор диагностировать неисправности в очень неудобных "позах" или вовсе удаленно. Если честно, меня 220В пугают, било неоднократно, неприятные ощущения. Вот и выворачиваю так, чтобы поменьше с ним взаимодействовать лично :-)

17 hours ago, =AK= said:

Почему вы так решили? Ширина пластмассового корпуса 3.9 мм, плюс к этому есть толщина. Расстояние между контактами на одной и другой стороне по поверхности пластика гарантированно больше 4 мм.

Согласен, по печатной плате там 3.85 мм. У меня в качестве AC/DC преобразователя используется вот такое изделие

Так вот, тут по разводке с обеих сторон видно, что сетевое напряжение соседствует с выходным далеко не на 4 мм, учитывая размер самого изделия. А у себя я пошел на такое сближение, когда понял, что я не могу выполнить исходные условия на двухсторонней печатной плате, пришлось уплотнять.

Изменено 20 июля, 2021 пользователем Vadim_nsk

[Vadim_nsk 0]

17 hours ago, =AK= said:

Вы в своем "анализаторе потребляемой мощности" два канала измерения тока и два канала измерения напряжения 50 Гц подаете на АЦП ADS1115, у которого максимальная частота преобразования 860 SPS. Это никуда не годится. Если делать хотя бы 20 измерений за период, время преобразования АЦП должно быть порядка 25 мкс, но лучше еще меньше.

Согласен. Пришлось сделать несколько допущений. Во-первых, это самый быстрый АЦП на шине I2C, что я нашел, к тому же это самый дорогой АЦП. Было сделано допущение, что частота сетевого напряжения ограничивается 3-й гармоникой. Это тоже не решает проблем, но значительно лучше, чем измерять одну гармонику. Как вариант, можно с некоторой периодичностью переключаться на один канал и мерить его с максимальным рейтом. Но это как вариант. Можно сделать такое по запросу.

[=AK= 10]

1 hour ago, Vadim_nsk said:

 

Согласен, по печатной плате там 3.85 мм. У меня в качестве AC/DC преобразователя используется вот такое изделие

Так вот, тут по разводке с обеих сторон видно, что сетевое напряжение соседствует с выходным далеко не на 4 мм, учитывая размер самого изделия. А у себя я пошел на такое сближение, когда понял, что я не могу выполнить исходные условия на двухсторонней печатной плате, пришлось уплотнять.

 

В даташите на ACS712 они в качестве примера запостили стандартный футпринт из IPC7351. Но с Allegro и взятки гладки: там, где человек не может коснуться токоведущих цепей, требования в 4 мм нет. Они же не знают где вы будете их изделие применять. Ничто не мешает подправить футпринт, чтобы получить требуемые 4 мм.

Ну а в Китае европейские стандарты на безопасность не работают, они чего угодно могут накуролесить.

 

Quote

Во-первых, это самый быстрый АЦП на шине I2C, что я нашел

Возьмите мелкоконтроллер, в котором есть АЦП и I2C slave, какой-нибудь PIC16, например.

[Vadim_nsk 0]

On 7/19/2021 at 12:21 PM, =AK= said:

В ваших силовых модулях не видно достаточного изоляционного промежутка между сетевым напряжением и низковольтной частью. По поверxности платы зазор между токопроводящими цепями должен быть не менее 4 мм, желательно - 6 мм.

Я нашел источник информации по значениям зазоров между проводниками сетевого напряжения и низковольтными линиями: https://habr.com/ru/post/414141 правило №5. Я не утверждаю, что я прав, но это хоть какой-то документ, которым можно руководствоваться. В вашем же случае: "должно" при столь малом размере печатной платы выглядит просто не реализуемым.

[=AK= 10]

20 hours ago, Vadim_nsk said:

Я нашел источник информации по значениям зазоров между проводниками сетевого напряжения и низковольтными линиями: https://habr.com/ru/post/414141 правило №5. Я не утверждаю, что я прав, но это хоть какой-то документ, которым можно руководствоваться. В вашем же случае: "должно" при столь малом размере печатной платы выглядит просто не реализуемым.

Размер платы вы выбирали сами. 

 

Если человек может коснуться рукой каких-то токоведущих частей электрических цепей, то эти цепи должны соответствать правилам для "сверхнизкого безопасного напряжения", safety extra-low voltage (SELV). Автор цитируемой вами статьи, судя по всему, об этом не знает. Цепи SELV выполняются в соответствии с МЭК-овскими стандартами, которые в РФ повторены в виде ГОСТов, например, ГОСТ IEC 60950-1-2014 . Если есть желание, можете покопаться в ГОСТах сами. Надеюсь, ГОСТ для вас - документ?

 

Как я помню, для одиночной изоляции по поверхности ПП изоляционный промежуток должен быть не менее 4 мм. Для двойной изоляции требования другие, так что если в ПП сделать прорезь, то воздушный зазор засчитывается как вторая изоляция. Поэтому, если память не изменяет, расстояние между токоведущими частями  можно сократить до 2 мм, если в ПП сделана прорезь 1 мм. Однако обходной путь вокруг прорези по поверхности все равно должен быть не менее 4 мм. 

 

Однако мои сведения могли устареть. Например, вот здесь есть видосик, где со ссылкой на то же стандарт МЭК 60950-1 говорится (в 0:45), что по поверхности расстояние должно быть не менее 6.4 мм, а по прямой через прорезь - не менее 4 мм. Уж не знаю откуда они это взяли, в приведенном выше ГОСТе есть таблица G.2, в которой для напряжения меньше 4 кВ  (а при испытаниях изоляции обычно подают 3750 Vac в течении одной минуты) основная изоляция должна быть не менее 4 мм.

[Vadim_nsk 0]

1 hour ago, =AK= said:

Размер платы вы выбирали сами.

Верно, но иногда мы ограничены конструкцией изделия.

За ГОСТ огромное спасибо. А каким должно быть расстояние между фазой и нулевым проводником во внутренних слоях печатной платы? Сейчас у JLCPCB упала цена на производство 4-х слойных печатных плат, что намного упрощает трассировку. В то же время есть задумка сделать печатную плату единой, разделив разметкой. Тогда при заказе это будет одна единица, а распилить ее на отдельные платы я могу уже и сам. Тогда и силовые платы логично сделать 4-х слойными и есть выбор на какие слои убрать высокое напряжение. Естественно, пересечение высокого и низкого напряжения без гальванической развязки будет минимизироваться, но и фаза с нулевым проводником доставляет мне не мало хлопот с этими 4 мм.

[Vadim_nsk 0]

On 7/15/2021 at 8:51 AM, =AK= said:

Простой, точный и малопотребляющий детектор нуля. Он дает один короткий импульс при переходе сетевого от положительной к отрицательной полуволне. Вдобавок к прочим достоинствам, он не пропускает наносекундные помехи.

У меня получается размах 4 мА вместо импульсов при переходе сетевого от положительной к отрицательной полуволне. Поправьте меня пожалуйста, если я не прав. Но в сравнении с приведенной схемой по ссылке (в другой теме), где потребление действительно импульсное, в периоде сетевого меньше мА. Для сравнения:

AC_detector_3.raw AC_detector_3.asc

[=AK= 10]

Извините, не понял вопроса. Что за 4 мА, откуда они взялись?

 

При сетевом напряжении 220 V rms амплитуда равна 311 V. При сопротивлении резисторов R21 и R22 по 100 кОм ток через них не может быть больше чем 311V/200к =  1.55 мА. Рассеиваемая мощность примерно равна 220V^2 / 200к = 242 мВт.

 

Если для вас это слишком много, ничто не мешает увеличить R21 и R22 в несколько раз, одновременно во столько же раз уменьшив емкость С8. Например, при R21=R22=330к и C8=0.33uF пиковый ток через резисторы уменьшится до 311V/660к = 0.47 мА. При этом, соответственно, рассеиваемая мощность уменьшится на порядок, а также станет втрое короче выходной импульс.

 

 

[Vadim_nsk 0]

Учёл ряд замечаний и предложений, а именно:

• объединил в одном модуле управления питанием: преобразователь AC/DC на 5 В, модуль измерения параметров сетевого напряжения на одном из предложенных готовы счетчиков, два электронных ключа управления нагрузками и микроконтроллер для сбора и анализа параметров (скорее всего получится все упихать только на две платы: высоковольтная часть и низковольтная);
• из модуля управления скоростью вращения вентилятора убрал электронный ключ выключения нагрузки, т.к. эта функция ушла в модуль управления питанием (предыдущий). Управление упростилось и вся цифра ограничилась одним параллельным регистром на шине I2C;
• цифровой модуль объединил с модулем индикация и управления, если все это в итоге понадобится. Если не понадобится, просто не буду запаивать.
• Еще в цифровом модуле всю россыпь сигналов объединил в еще одном микроконтроллере. По крайней мере микроконтроллер оказался не дороже всей этой россыпи (россыпной логи и регистров на шине I2C). Кроме того, дополнительный АЦП также ушел и заменился на внутренний в микроконтроллере.
• печатные платы будут в 4-слойном исполнении. Придется размеры плат немного поджать, чтобы уменьшить стоимость изготовления. Сейчас плата 57 мм, будет 50 мм, т.к. JLCPCB делает плату 50*50 за 5$. Значит надо как-то уложить плату в 50*50 или 50*25, в 4-х слоях вроде проще будет все развести.

Вопрос остается открытым лишь в области сетевого напряжения. Если замечания, что мне делали по высоковольтной части печатной платы, касались нарушения зазора, то как быть с внутренними слоями? Теплоотвод ухудшается, тут вроде все логично, необходимо делать дорожки шире. Но вот воздушной изоляции уже нет, есть даже не лак, а клей, скорее всего эпоксидный. Т.е. изоляция из такого же материала, как и сам текстолит. Значит требования к зазорам должно быть уменьшено. Но найти на эту тему ничего не могу. Весь материал только по поверхностному размещению проводников. Подскажите пожалуйста каким должен быть зазор между высоковольтными и низковольтными проводниками во внутренних слоях печатной платы?

В качестве дополнительного микроконтроллера выбрал STM32. Хоть и есть сейчас проблемы с поставками, но у других производителей ситуация ничуть не лучше. А тут хоть SWD подцепить можно и средства разработки сделаны довольно не плохо. Еще и полно примеров кода в ArduinoIDE.

Посмотрите пожалуйста текущий вариант схем. Может что-то бросится в глаза или идеи улучшений появятся...

Power_manager_v3.pdf Fan_controller_v3.pdf Digital_module_v3.pdf

[haker_fox 60]

Вот это зачем на транзисторах?

Spoiler

Здесь добавьте резистор на землю, чтобы в момент инициализации PCA ттранзисторы были гарантированно закрыты. Резистор 47 Ом не мало в цепи светодиода оптопары, а? Возможно, катушку реле можно включать транзистором оптрона. Посмотрите,так ли это.

 

Spoiler

 

 

Тут не нужно ставить дроссель, достаточно резистора. Потребление по этой цепи совсем маленькое.

Spoiler

Резистор слишком мал.

Spoiler

 

Зачем ESP-12F так сложно подключена? От неё же нужно буквально питание, Rx/TX и пины конфигурации режима (обновление ПО, обычная работа).

Spoiler

 

Общее пожелание: рисуйте схемы так, чтобы их было удобно читать. Ваши схемы без кручения головы читать сложно. Вы банальные делители рисуете не столбиком, а углами. Свтодиоды питание с их резисторами изображаете так, что непонятно, к чему этот резистор относится. Не нужно городить кучу линий питания, если есть порты.

[Vadim_nsk 0]

1 hour ago, haker_fox said:

Вот это зачем на транзисторах?

  Reveal hidden contents

 

Это во-первых, развязка по питанию чаще через разъем. Позволяет по разъему прокладывать только сигналы и землю. А во-вторых, это своего рода макет и на нем хочется проверить данную развязку по питанию в плане развязки при отключении входного питания. Двойной транзистор позволяет току с выхода не утечь во вход. Т.е. если пропадет входное питание 5В, то через подтяжки ток с конденсаторов 3.3В не утечет в землю 5В. Согласен, что тут это излишнее, но очень хочется изучить возможность такой развязки с безопасностью по выключению питания для другого изделия, где на изучение времени просто не будет.

1 hour ago, haker_fox said:

Здесь добавьте резистор на землю, чтобы в момент инициализации PCA ттранзисторы были гарантированно закрыты. Резистор 47 Ом не мало в цепи светодиода оптопары, а? Возможно, катушку реле можно включать транзистором оптрона. Посмотрите,так ли это.

Спасибо, добавлю. Резистор рассчитал исходя из даташита, но номинал помечу звездочкой. Схему включения катушки реле взял из неоднократных рекомендаций на сайтах ардуинщиков. Вроде же не через данный транзистор ток потечет, а через Q7. Конденсатор уже я добавил, чтобы ток удержания уменьшить.

1 hour ago, haker_fox said:

Тут не нужно ставить дроссель, достаточно резистора. Потребление по этой цепи совсем маленькое.

  Hide contents

 

Да, дроссель выбирал специально по габаритам поменьше, чтобы резистор в итоге запаять.

[Vadim_nsk 0]

1 hour ago, haker_fox said:

Зачем ESP-12F так сложно подключена? От неё же нужно буквально питание, Rx/TX и пины конфигурации режима (обновление ПО, обычная работа).

Изначально, именно она была центром управления. Вокруг была лишь пассивная логика. Сейчас, последняя заменена простыми микроконтроллерами. Поэтому, идеологически все сохраняется. UART придется цеплять к какому-то контроллеру и перекладывать на него задачи. А так, на шине I2C висит вся периферия. Частично через микроконтроллеры, решающие ряд задач и выступающие в роли неких хабов. Единственное, т.к. I2C идет между платами, то я разделил шину на несколько шин через разветвитель, т.к. уж больно много часов уходит порой на поиски того, кто именно повесил шину и почему. А тут предполагается еще на I2C повесить внешние измерители температуры, влажности и давления. SPI у ESP-12F кривой, UART не мультимастер и на него нет подобных датчиков, поэтому - I2C.

У ESP все же больше памяти, чтобы именно она всем заправляла, к тому же, не хотелось бы превращать ESP в трансмиттер и все делать на другом контроллере. ESP пробуждается только ресетом, что несколько неудобно. STM32 вон 4 входа пробуждения имеет, что довольно удобно, поэтому я на них завел таймер, кнопки и сигнал от ESP. Оба контроллера могут будить друг друга. Все критические по времени задачи переброшены на STP32 стоящий в модуле управления питанием. А в цифровом модуле мне нужно будет сделать так, чтобы при спящих ESP и STM достаточно нажать на кнопку и все проснулись, т.е. обеспечить минимальное время реакции на UI.

По таймеру раз в секунду будет просыпаться только STM, обновлять время на экране, если задан такой режим и снова засыпать. А уже раз в минуту или еще реже, будет просыпаться более тяжелый ESP32, запускать Wi-Fi, опрашивать внешние датчики.

[haker_fox 60]

1 minute ago, Vadim_nsk said:

Сейчас, последняя заменена простыми микроконтроллерами.

Да. я заметил. А зачем их несколько? Почему не один?

[Vadim_nsk 0]

4 minutes ago, haker_fox said:

Да. я заметил. А зачем их несколько? Почему не один?

Потому что они физически размещаются в разных платах. Предполагается, что изделие будет размещаться в корпусе на DIN-рейке, где не так много места, чтобы все разместить на одной плате. У меня не так много ресурсов, чтобы сделать еще одну итерацию. Хочется, чтобы первой итерацией можно было пользоваться на практике.