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

[ferio]

Доброго дня.
Имеется самодельный домофон на МК MEGA32. Для управления домофоном используется DS1990(в народе таблетка) по шине 1wire. Задача - защитить порт микроконтроллера( и сам МК), на который заведен считыватель ключей TouchMemory , от возможной порчи. Например, от разряда электрического шокера.

Поставил на шину TVS SMBJ5.0(1). После чего были проведены эксперименты.
В результате при воздействии шокером 50кВ порт остается целым, продолжает функционирование.
При воздействии шокером 80кВ МК продолжает работать, но порт выгорает.

Пробовал использовать газовый разрядник(90V), включенный по схеме, как на рисунке 2. В кач-ве диодов 1N4007. Результат аналогичен, 50 кВ держим, 80кВ горит порт.

Посоветуйте, что можно предпринять в данной ситуации, как организовать защиту должным образом?

1

2

Сообщение отредактировал ferio - Jun 30 2011, 13:10

[kovigor]

Посоветуйте, что можно предпринять в данной ситуации, как организовать защиту должным образом?

Остановиться на достигнутом. У того же Метакома - примерно такая же схема:

http://imageshost.ru/links/b68626465bfc561a9e1daa3b6c4b1e6b

http://monitor.espec.ws/section8/topic121810.html

Вандалы обычно ломают домофон совсем не так. Они обрывают домофонный кабель, или просто прилепливают жвачку или монетку на пластину или электромагнит. Строить суперэффективные защиты от сотни киловольт лично я смысла не вижу. Если очень хочется - сделайте опторазвязку ...

P.S. А медленным 1N4007 в этой схеме точно не место

[Alexashka]

10 Ом явно маловато. 1Ком минимум, а лучше 10ком. После диода (перед портом контроллера) поставить еще один такойже резистор.

[goodwin]

10 Ом явно маловато. 1Ком минимум, а лучше 10ком. После диода (перед портом контроллера) поставить еще один такойже резистор.

Тогда уж и 100 кОм пойдет - один хрен работать не будет

[Alexashka]

Тогда уж и 100 кОм пойдет - один хрен работать не будет

Поч? там разве не микроамперы?

ЗЫ. Ну 10ком я загнул конешн . Если пулап резистор 10ком, то защитные в сумме можно взять до 1ком. Скажем 2 по 330 Ом. Тогда по входу контроллера еще диды шоттки на землю и питание. Должно сработать

[KARLSON]

Если питание на iButton (судя по схеме) поступает через подтянутый резистор в контроллере (у которого большой допуск и кОм 50 наверное), то такой совет явно не поможет. Заведите питание отдельным резистором. Тогда после цепи питания уже можно ставить и резисторы.

[Alexashka]

<br />Если питание на iButton (судя по схеме) поступает через подтянутый резистор в контроллере (у которого большой допуск и кОм 50 наверное), то такой совет явно не поможет. Заведите питание отдельным резистором. Тогда после цепи питания уже можно ставить и резисторы.<br />

<br /><br /><br />
Ну почемуже, как раз наоборот. Чем больше сопротивление подтяжки, тем больше можно делать сопротивление в защитной цепи. Для случая 20кОм pull-up (минимальное для данного MCU) и 5В имеем: i=5/20=0.25ма, Rmax=0.2*5/0.25 = 4кОм. Так что 2-3кОм реально можно сделать.

[xemul]

Ну почемуже, как раз наоборот. Чем больше сопротивление подтяжки, тем больше можно делать сопротивление в защитной цепи. Для случая 20кОм pull-up (минимальное для данного MCU) и 5В имеем ...

Вы бы попробовали сначала (китайскую) таблетку с 20 кОм подтяжкой прочитать.

ТС'у, если он хочет обойтись единственной ногой контроллера на ванварь, могу только предложить попробовать поставить последовательно две цепочки R-TVS (внешний TVS на 50..100 В; резисторы 50..100 Ом, чем длиннее, тем лучше; на плате развести это длинной кишкой с землёй по бокам; пулл-ап у контроллера 1..2 кОм) и надеяться, что мощи шокера не хватит для выжигания TVS'ов в обрыв.
Можно ещё оценить частоту таких неприятностей, затраты на гарантийный ремонт и принять решение о экономической (не)целесообразности таких наворотов.

[тау]

xemul правильно написал о том что резисторы должны быть длинные , чипы тут не катят на входе. TVS не катят /
но топикстартер куда то делся , если появится еще секрет скажу.

[=AK=]

А медленным 1N4007 в этой схеме точно не место

Не говорите ерунды. "Медленный" 1N4007 потому, что закрывается с запаздыванием. А открываются все эти "медленные" диоды так же быстро, как и любые другие. Поэтому 1N4007 в схеме защиты были бы вполне уместны. Правда, в схеме топикстартера они поставлены совершенно бездарно туда, где от них вообще нет никакого проку.

[xemul]

xemul правильно написал о том что резисторы должны быть длинные...

Я только умолчал, что на 80 кВ нужно пару - по пол-метра каждый и в масле. Но это уж пусть они сами думают.

TVS не катят /

Почему?

но топикстартер куда то делся , если появится еще секрет скажу.

Скажите нам, мы ему потом перескажем с соблюдением райтов и лефтов.

[ferio]

очень приятно увидеть живой диалог по своему вопросу.
теперь попытаюсь расставить по пунктам.
1)по поводу подтяжки, линия подтянута к питанию через внешний резистор 4.7k. схемку поправил.
2)согласен полностью с kovigor, что смысла строить защиту, которая бы выдерживала любой(условно) разряд нет смысла. НО если исходить из вероятностей, то можно руководствоваться тем, что доступно "вредителю" и может быть в его арсенале. а именно
- пьезоэлемент от зажигалки
- шокер 50кВ
- шокер 90кВ
- заряженный, от сети ~220V, конденсатор
- подача на считыватель фазы 220V
- "самодельные" шокеры, тут конечно можно и 150 и 200кВ сделать
Задача сводится к тому, чтобы первые четыре пункта домофон(МК) мог переносить без повреждений, в дальнейшем функционируя. А последние два пускай и "колечили" бы защитные элементы, но не давали порту МК сгореть или самому МК зависнуть. Т.е. ремонт после "вредительства" обходился бы не в 3-4$(стоимость МК), а ,например, в 0.5$.


Сообщение отредактировал ferio - Jul 1 2011, 10:27

[xemul]

Т.е. ремонт после "вредительства" обходился бы не в 3-4$(стоимость МК), а ,например, в 0.5$.

имхо, дешевле вынести ванварь в отдельный контроллер стоимостью $0.5, чем городить в серии изрядно дорогой огород, которым от п.п. 2,3 спастись сложно (если там действительно живут озвученные вольты).

[=AK=]

Я бы поставил такую защиту, начиная со считывателя iButtona

- проволочный резистор 10-50 Ом
- газовый разрядник на землю
- еще один проволочный резистор 10-50 Ом
- TVS на землю
- резистор на 100 Ом (лучше проволочный или объемный углеродный)
- клампирующие диоды на землю и питание (можно и 1N400x), к этой же точке подключается пулл-ап резистор
- обычный резистор на 100 Ом - и к ноге микроконтроллера

И с землями был бы очень-очень осторожен, от их разводки сильно зависит защищенность.

[тау]

- пьезоэлемент от зажигалки
- шокер 50кВ
- шокер 90кВ
- заряженный, от сети ~220V, конденсатор

на входе должен быть конденсатор, его емкость выбирается из компромисса - чтоб прОтокол работал (емкость поменьше), чтоб энергия высоковольтного импульса падала вначале на этой ёмкости (побольше ёмкость). Тогда резко ограничивается высоковольтность приложенного импульса, особенно электростатического происхождения. Насчет полуметровых резисторов в масле - особого смысла нет, так как контакт считывателя имеет зазор сигнал-земля, по которому основной ток импульса замкнется, длина резистора должна быть раз в 5 больше этого зазора и его при этом не перекроет по поверхности. Потому что если перекроет - дальнейшие TVS или стабилитроны или даже защитные диоды уже бессильны.

Заряженный конденсатор от ~220В с довольно большой энергией должен её рассеять на теле резистора , Попробуйте SQM ватт на 10. Он для емкостей до 100 мкф жив останется, а придурки бОльшую емкость вряд ли будут использовать. Для случая с таким конденсатором необходим последующий диодный ограничитель с большим током .