Как правильно заземлить измерительный (входной) разъем, /для уменьшения влияния коротких высоковольтных помех/ Опции

[msn]

Разрабатываю мотор тестер, который должен нормально работать в “жестких” условиях СТО. Возможны короткие высоковольтные импульсы (~1 мкс / 1-10 КВ / доли мкА) от вторичной цепи системы зажигания попадающие либо на сигнальный провод, а чаще всего на экран.

Для проверки помехоустойчивости прибора использую обычную пьезозажигалку, если искра бьет в сигнальный провод то все хорошо – устройство не сбивается (не подвисает МК или не сбивается логика), если искра бьет в экран или корпус, то где-то в 10% устройство сбивается.

Входные BNC разъемы заземлены напрямую на землю / корпус платы, имеет ли смысл для увеличения помехоустойчивости заземлить входы через “нулевой” резистор или дроссель?

Спасибо за помощь.

[AlexKLm]

Наверное помеха идет через цепи питания или из-за плохой экранировки самого прибора (открытые для электрического или магнитного поля чувствительные к помехам контуры). Поможет полная экранировка и фильтр по питанию (дроссель на феррите в два провода), если оно внешнее.

[msn]

Наверное помеха идет через цепи питания или из-за плохой экранировки самого прибора (открытые для электрического или магнитного поля чувствительные к помехам контуры). Поможет полная экранировка и фильтр по питанию (дроссель на феррите в два провода), если оно внешнее.

Спасибо за совет.

Питание от USB, потом гальваническая развязка, потом отдельно питание для аналоговой и цифровой земель. Везде стоят дроссели, конденсаторы по питанию и т.д., вообще вроде все включая разводку выполнено с учетом различных рекомендаций по помехоустойчивости.
Экран – из оцинкованной жести, цельный только отверстия для разъемов.

Я вот думаю может сделать 2 аналоговых земли, одна “с помехами”, другая отделана 0-вым резистором, а все аналоговые сигналы и питание с шумной аналоговой земли идут на “чистую” аналоговую землю через дроссели или резисторы ~10-20 Om.

[Евгений Германов...]

Спасибо за совет.

Питание от USB, потом гальваническая развязка, потом отдельно питание для аналоговой и цифровой земель. Везде стоят дроссели, конденсаторы по питанию и т.д., вообще вроде все включая разводку выполнено с учетом различных рекомендаций по помехоустойчивости.
Экран – из оцинкованной жести, цельный только отверстия для разъемов.

Я вот думаю может сделать 2 аналоговых земли, одна ”с помехами”, другая отделана 0-вым резистором, а все аналоговые сигналы и питание с шумной аналоговой земли идут на ”чистую” аналоговую землю через дроссели или резисторы ~10-20 Om.

Экран из жести -это для красоты.Добавте экран из меди.А жестяной экран(наружный) -из жести потолше-1мм,например.Кстати их можно садить на разные земли.
Непонятно как вы выполнили питание.Оно у вас от юсб потом развязка????

[=AK=]

Чтобы давать конкретные советы, надо представлять ваше устройство. Из вашего описания мне не совсем понятно, как оно устроено. Поэтому ограничусь общими советами.

Вам необходимо точно представлять, как в каждом случае протекают помеховые токи. Допустим, при ударе искры в определенную точку корпуса, устройство сбойнуло. Рисуете (мысленно или на бумаге) контур прохождения тока (на всякий случай, напоминаю: контур тока обязан быть замкнутым). Теперь, задавшись напряжением на зажигалке перед тем, как проскочила искра (несколько кВ), примерно оцениваете падения напряжения на разных участках этого контура. Падение напряжение на искровом промежутке принимаете равным нулю, падением напряжения на собственном теле тоже пренебрегаете. Основное значение при анализе имеют емкости и индуктивности, а не резистивные элементы.

Вот рисунок простейшего, но очень поучительного опыта, который я реально проделывал лет 15 назад.


Высоковольтный источник питания через высокоомный токоограничивающий резистор Rген заряжает до 10 кВ высоковольтный керамический конденсатор С емкостью примерно 1000 пФ. Величина емкости большой роли не играет, важно, что он был керамическим, т.е. с низкой индуктивностью. Выглядел он как керамический цилиндр несколько сантиметров в диаметре и пару сантиметров высотой. Контакты - в виде пластин с дыркой под винт. Один конец кондера намертво заземлен - нижняя обкладка прикручена винтом к заземленной медной пластине 30х30 см толщиной 5 мм. Ко второй обкладке подкручен Rген.

К этой же медной пластине, в нескольких сантиметрах от кондера, прикручен толстый голый провод-плетенка, сделанный из медной оплетки коаксиального кабеля. Длина этого провода ровно 1 м, сопротивление провода маленькое - обычный цифровой авометр показывает 0, а миллиомметра под рукой нет. Дальний конец провода привязан к длинной изолирующей текстолитовой палке.

После того, как конденсатор зарядился, я берусь за дальний конец палки и разряжаю его. Проскакивает искра.

Вопрос: Какое напряжение на этом толстом медном проводе в момент разряда?

Ответ: 10 киловольт. По 100 Вольт на каждом погонном саниметре плетенки.

Доказательство: Беру газовый разрядник (gas sparc arrester), наподобие показанного на рисунке ниже, но с прозрачным стеклом - в момент пробоя хорошо видно выспышку. Изготовитель Сименс, пробивное напряжение 600 В. Цепляю разрядник к своему проводу крокодилами. Когда расстояние между крокодилами увеличивается до более чем примерно 6 см, то в момент разряда кондесатора в колбе разрядника видна вспышка.

[msn]

Всем спасибо за помощь.

Ваш прибор подключается к ”обычному” ПК (или используете ноут), если к ПК то он заземлен от контура на СТО?

И к тому и другому, обычно ПК не заземляют, либо контура нет, либо просто лень.

Экран из жести -это для красоты.

Нет, не для красоты.


Специально проверял работу устройства с экраном и без экрана.
Рядом (10-20 см от платы, к устройству ни чего не подключено) ставил DIS катушку (мощные разряды до 50 КВ) и эмулятор свечи – 2 гвоздика, т.е. получались как бы ”светящиеся” провода. Без экрана МК сбивался практически все время, с экраном практически не сбивался.

Добавте экран из меди.А жестяной экран(наружный) -из жести потолше-1мм,например.Кстати их можно садить на разные земли.

Можно подробнее, про разные земли?

Непонятно как вы выполнили питание.Оно у вас от юсб потом развязка????

1. От USB разъема питание идет на схему приемопередатчика, который гальванически развязан от основной схемы
2. Питание на основную схему идет через DC/DC преобразователь (5 -> 3.3)
3. Далее разделяется на цифровое и аналоговое питание

Чтобы давать конкретные советы, надо представлять ваше устройство. Из вашего описания мне не совсем понятно, как оно устроено. Поэтому ограничусь общими советами.

Примерно так.

Вам необходимо точно представлять, как в каждом случае протекают помеховые токи.

Пока могу представить только один путь: зажигалка - экран – земля основной схемой – паразитная емкость между основной схемой и схемой приемопередатчика – USB кабель – комп – земля – я.

P.S.
Смотрю на решение в практически аналогичном устройстве, автор которого утверждает что его устройство практически не зависает. Вроде все входная часть сделана на отдельной плате.

[=AK=]

С точки зрения топика структура устройства большого интереса не представляет, только грубая разбивка на блоки и развязки. А вот то, как устроены земли, где и куда подключаются экраны, как по земле проходит помеха, и т.п., являются определяющими. Так что, к сожалению, то, как у вас устроен прибор, осталось не совсем понятно.

Пока могу представить только один путь: зажигалка - экран – земля основной схемой – паразитная емкость между основной схемой и схемой приемопередатчика – USB кабель – комп – земля – я.

А у вас разве земля основной схемы полностью "плавающая"? Ее надо бы заземлить. Чтобы путь был такой: зажигалка - экран – земля основной схемы – земля – вы. Или, еще лучше, так: зажигалка - экран – земля – вы, ибо незачем пускать помеху бегать по земле схемы.

[msn]

С точки зрения топика структура устройства большого интереса не представляет, только грубая разбивка на блоки и развязки. А вот то, как устроены земли, где и куда подключаются экраны, как по земле проходит помеха, и т.п., являются определяющими. Так что, к сожалению, то, как у вас устроен прибор, остался темным.

GND – земля приемопередатчика
DGND – ”основная” цифровая земля
AGND – ”основная” аналоговая земля (соединены 0 Ом)

А у вас разве земля основной схемы полностью "плавающая"? Ее надо бы заземлить. Чтобы путь был такой: зажигалка - экран – земля основной схемы – земля – вы. Или, еще лучше, так: зажигалка - экран – земля – вы, ибо незачем пускать помеху бегать по земле схемы.

Да Вы правы, про это в своем ”эксперименте” я забыл.
Если заземляю землю основной схемы (корпус BNC разъема на батарею) то зависаний нет.
Но часто на СТО земля основной схемы "плавающая", т.е. ни кто ни чего не заземляет, масса автомобиля не соединяется с землей прибора, подключаются только емкостные датчики на высоковольтные провода.

[AlexKLm]

Вот и разобрались, как фото увидели. Тут до идеальной экранировки далеко. Делать надо следующее. BNC разъемы пропустить через металлический корпус. Т.е. - токи по поверхности кабеля датчика не должны попадать в корпус. А тут они ходят как хотят. Да, возможно считалось что широкие провода - это гарантия, но - ошиблись немного, не получается. То же самое должно быть и с экраном кабеля на выходе прибора.
Еще одна вещь, бывает относительно дырявый экран USB кабеля. Если экран не плотный, заменить или сделать самому новый кабель. Суть вобщем-то в том, что поле помехи проникает под экран.

Как возможный дешевый выход из положения, можно попробовать между входными разъемами прибора (там их целый ряд) прикрутить винтом на корпус земляную фольгу платы. Бобышки вклепать там, вобщем кратчайшим путем на корпус. Хотя это до частоты 10..30 мгц поможет, а выше - врядли. Надо учесть что по USB2 частоты гуляют и бОльшие.

Сообщение отредактировал AlexKLm - Jul 6 2008, 17:38

[alexander55]

Вот и разобрались, как фото увидели. Тут до идеальной экранировки далеко. Делать надо следующее. BNC разъемы пропустить через металлический корпус. Т.е. - токи по поверхности кабеля датчика не должны попадать в корпус.

Это правильно.

По поводу 2-х экранов (чисто для информации).
Если делают 2 экрана:
- медный для шунтирования по току (это электростатический экран)
- "железный" для шунтирования магнитного потока (а это магнитный экран).

Возможны варианты с 2-мя электростатическими экранами (это типа двойного презерватива).

[Евгений Германов...]

Это правильно.

По поводу 2-х экранов (чисто для информации).
Если делают 2 экрана:
- медный для шунтирования по току (это электростатический экран)
- "железный" для шунтирования магнитного потока (а это магнитный экран).

Возможны варианты с 2-мя электростатическими экранами (это типа двойного презерватива).

Но железный презерватив дб толстым,иначе от него никакого толку.