Моя проблема ЭМС, Вопрос к гуру! Опции

[Firer]

Приветствую специалистов!
Столкнулся первый раз, прошу подсказок.
Опыт проектирования электронных плат управления более 5 лет, но столкнулся с проблемой ЭМС серьезно только сейчас:
Электрошкаф. Металлический корпус ширина 2м, высота 2м глубина около 80см.
В разных частях корпуса стоят:
- насос 220в (мощность менее 1кВт)
- датчики концевики разные
- пара разъемов Dallas iButton
- с десяток ЭМ клапанов =24в
- пара датчиков давления 5..20мА
Электрика 220в устанавливается в отдельном металл. ящике внутри изделия. К ней подводится 220в. Внутри УЗО, автоматы.
В другом ящике металл.(самое интересное) устанавливается:
- бесперебойник обычный бытовой около 500Вт
- блоки питания импульсные 24в, 12в (каждый 200Вт) - наподобие Meanwell
- плата процессорная (спроектирована мною) ядро STM32F217.

В отдельном ящике к которому идет кабель около 2м установлены:
- Дисплей OLED алфавитно-цифровой 4 строки 20 символов
- клавиатура матрица 4*4

На реальном оборудовании в течение суток все зависает по неизвесным причинам в случайное время на разных точках. (если без ватчдога в прошивке - или перезагружается если с ватчдогом).
Хочу докопаться до истины.
Доп.инфо:

плата процессорная - питание на процессор формируется так:
сначала Buck LM2673 до 5в. Затем линейный стабилизатор до 3.3в.

плата разведена с землями и сверху и снизу. Но трассы земель с одного разъема внешних устройств на другой могут проходить через землю процессора, т.е. две земли не отделены четко.

1. Соединение общего провода (- блоков питания) с шасси корпуса сделал в блоке рядом с блоком питания. Несколько уменьшило частоту зависания.
2. Дисплей и клавиатуру вешал на короткие кабели прямо рядом с платой. Проблема зависаний не исчезла. Это как понимаю наиболее проблемные линии так как напрямую от процессора наружу идут.

Куда копать еще?

[Firer]

Уважаемые профессионалы, благодарю за подсказки!!
Подозревать в ограниченных умственных способностях - это именно взгляд со стороны, иногда зарабатываешься и что-то забываешь.
Но не в моем случае. Забыл сообщить.
Плата с дисплеем, клавиатурой и частью датчиков работает на столе 3 дня (дольше не оставлял) все четко - лаб.блок питания и вне корпуса.
Софт написан на FreeRTOS сегодня получил 5-суточный лог отладки - никакие задачи стек не переполняют, т.е. я с вероятностью 99% отсек - это не проблема ПО.
Уже месяц как проделывались разные тесты.
В том числе - отключение по очереди каждого разъема и оставление на прогон.
Без разъемов все работает, с одним подключенным разъемом каждым работает, но при подключенных 2-3 из этих же начинает подвисать.
Подвисание происходит не в какой-то конкретный момент например включения какого-то клапана - давно бы отловил. Зависает даже просто так!
АК - похоже вы правы, не под фонарем. Вашу ссылку про EMC_immunity прочитал 1-го января и стал осознавать.
Не выкладывал схемы потому что не хотел грузить всех здесь лишней информацией - и так своих проектов наверняка хватает.
Переразвести плату сейчас проблемно т.к. сотню первых придется выбросить.
Почему скажете первую не протестировал? Смешно. Первую протестировал. И на первом образце аппарата она отлично работала. Первый образец аппарата просто не покрашен был
Т.е. стараюсь найти решение без переразводки платы.
Проброска толстых проводов поверх всех разъемов может помочь?
В принципе все земли периферии из разъемов могу вытащить и соединить сразу на клемму блока питания или платы (где питание приходит).

Но судя по прочтенному файлу, пикосекундные импульсы могут проскакивать не через землю, а и через входы которые не должным образом сделаны (например прямые линии от процессора к OLED и клавиатуре).

Прилагаю разводу платы. Пожалуйста критикуйте. "Переделать все заново" - это я и сам теперь могу сказать. С возможностью эту плату как-то перетрясти.
XT8 - ввод питания (+12, +24в)
XT18 - датчики 5..20мА
XT19 - концевики
XT16 - iButton
XT15 - ЭМ клапаны =24в
XT2 - ЖКИ/OLED
XT5 - на силовую плату (там реле электромагнитные)
Это все из текущих подключений.

И фото прилагаю. Видно щиток с платой. Под ней стоят блоки питания.
Сверху ящик с клавиатурой дисплеем.
Снизу - насос.

Спасибо за любые комментарии!!

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 emc_problem_pcb.pdf ( 608.66 килобайт ) Кол-во скачиваний: 400

 

[=AK=]

Т.е. стараюсь найти решение без переразводки платы.

Хотя приведенная выше статья дает примеры на уровне разводки платы, изложенные там принципы универсальны и в равной степени применимы к уровню компоновки устройства, состоящего из блоков. Ваша задача не представляется совсем уж безнадежной, даже несмотря на то, что плата процессора разведена плоховато.

Проброска толстых проводов поверх всех разъемов может помочь?

В какой-то степени, но вряд ли это будет панацеей.

Вынужден еще раз повторить: проанализируйте источники и пути прохождения помех, отделите чистую землю от грязной, поставьте барьеры. Это можно сделать без переразводки платы. И за вас это никто не сделает, потому что документов нужной степени детализации на форум вы не выложите, да и вообще, по документам это не всегда легко сделать, надо живьем смотреть.

Начните с того, что продумайте земли. Как вариант, поставьте отдельные земляные терминалы для "чистой" и "грязной" земель в каждом ящике. Очевидной "грязной землей" для каждого ящика является сам этот металлический ящик.

Для простоты можно положить, что каждый кабель, приходящий в каждый ящик, обязательно как-то ловит НП помеху и притаскивает в ящик, это будет недалеко от истины. Вот и продумайте, куда эта помеха побежит внутри ящика и что сшибет по дороге. Обеспечьте помехам хороший обходной путь по грязным землям, чтобы им не было резона бежать по чистой земле. А на пути к чистой земле поставьте для помех барьеры.

Проверьте все реле, контакторы и клапаны. Если обмотки питаются от DC - параллельно обмотке должен стоять диод. Все контакты (включая концевики), которые коммутируют обмотки, задемпфируйте искрогасящими RC-цепочками. Поставьте RC-цепочки c конденсаторами класса Х1 или Х2 в цепях питания мотора, загасите любую возможность появления искр и дуг. В том числе - проверьте, не включены ли где-либо просто гольные кондеры вместо RC-цепочек параллельно контактам. А то ведь бывают такие кулибины, которые, например, от недоумия параллельно кнопкам кондеры вешают.

импульсы могут проскакивать не через землю, а и через входы которые не должным образом сделаны (например прямые линии от процессора к OLED и клавиатуре).

Несомненно, могут. Если невозможно поставить барьеры на самой плате - ставьте дополнительные внешние платы с резисторными и ферритовыми барьерами.

Надевайте ферритовые клампы на кабели, пропускайте кабели через ферритовые кольца. Продумайте укладку кабелей, кто с кем рядом лежит. И т.п.