Подавление помех от индуктивной нагрузки, ATMega16, 1-wire Опции

[Vova_Kiev]

Добрый день!
Столкнулся с проблемой подавления помех от индуктивной нагрузки.
Описание схемы.
Устройство собрано на макетных платах. (файл System_1) Процессор—ATMega16A, питание 5 В, кварц внешний на 16 МГц. К нему подключен экран 16х2. Для передачи информации наружу использован USART , подключенный через MAX232 к контроллеру AMX. Через интерфейс 1-Wire процессор общается с двумя типами плат. Первый тип через мс DS2408S, буфер 74HC240 и сборку ключей ULN2803 управляет реле. (Всего каналов 8, для упрощения показан 1) Катушки реле зашунтированы обратно включенными диодами. Подключаемая нагрузка может находиться далеко от реле (десятки метров). Нагрузки и блок питания систиемы подключены к одной фазе.
Второй тип плат предназначен для опроса состояния выключателей. Длинна кабеля до выключателя может составлять 200м. Для подавления дребезга использованы RC-цепочки на частоту среза около 17 Гц. Для защиты от индукционных выбросов установлены диоды Шоттки 1N5817. (Всего каналов 8, для упрощения показан 1)
Одновременно может использоваться до 20 плат обоих типов.
Вся система питается от импульсного блока питания MeanWell на 12 В. Блок питания заземлен. Диод D4 предназначен для «защиты от дурака» при подключении питания. RC-цепь R1-C1 образует фильтр низких частот с частотой среза 40 Гц. Питание 5 В процессора и плат типов 1 и 2 получается от разных стабилизаторов (вначале был один, о чем ниже). Общие провода питания процессора с экраном и плат разведены отдельно, соединяются они только у входной клеммы «12 В».
Плата с процессором, платы типа 1 и 2, блок питания находятся в одном щите. Приходящие в щит провода от нагрузок находятся рядом с проводами, идущими к плате типа 2 (для опроса выключателей.)

Проблема.
Как обычно, «на столе» все работало отлично. Трудности вылезли при испытании макета на реальном объекте. При включении и выключении индуктивных нагрузок с помощью реле с платы типа 2 , (моторы привода роллет, дверной электрозамок, вентилятор вытяжки (мощность несколько десятков Вт.), процессор зависал или перезагружался. Посмотрев осциллографом питание 5 В процессора (после стабилизатора 7805), увидел в момент включения роллет следующее (файлы OSC_1, OSC_2).
В момент включения видим помехи (OSC_1), в момент наибольшей просадки по питанию, оно падает до 0,5 В , длительность импульса—2 мкс. (OSC_2) .
После этого питание процессора и плат было разделено на 2 разных стабилизатора (до этого был 1), введено 2 отдельных общих провода, соединяющихся только на входной клемме «12 В». Это улучшило ситуацию, как видно из следующих рисунков (OSC_3, OSC_4).
Длительность импульса стала 4 мкс, питание просело до 3,1 В. Работа системы стала намного стабильнее, за 2 суток непрерывной эксплуатации сбоев нет (пока что ).
Вопросы
1.Что еще можно сделать в данной ситуации для увеличения надежности системы, кроме грамотной разводки платы ?
(Кроме всего планирую задействовать BOD в процессоре для перезагрузки с восстановлением состояний реле после сбоя.)

2.Улучшит ли ситуацию добавление гальванической развязки процессорной платы и плат типа 1 и 2 ?
(Платы запитываются от отдельного DC-DC преобразователя, шина 1-wire развязывается изолятором типа ADUM2201 или подобным) ?

[ozone]

У вас схема неполная приведена? Не вижу индивидуальную керамику по питанию для атмеги. И еще, при срабатывании нагрузки питание не должно просаживаться вообще.

[Vova_Kiev]

Схема не полная, керамику прямо на питание процессора поставлю, по результатам отпишусь.

[Vova_Kiev]

Керамику 0,1 мкФ поставил прямо на ножки питания меги, осциллограммы сняты непосредственно с них.

ROL_1 --влияние на питание включения и отключения роллет, 1 клеточка--1 секунда.
ROL_2 --подробный вид включения и отключения роллет.

ROL_3--влияние на питание включения и отключения вытяжного вентилятора. Вентилятор не большой,
подобный тому, которые продают в строительных гипермаркетах для встраивания в ванных и туалетах.
ROL_4--подробный вид включения и отключения вентилятора. Наибольшая просадка питания была до уровня 2,6 В
длительность импульса--2 мкс.


Вчера заметил интересный эффект: если во время работы несколько раз провести по корпусу проца пальцем --перезагружается.
Я конечно понимаю, что при работе проц обычно пальцем не трогают , но все же интересно, с чем это связанно ? Я думал на статику.
Сегодня, после установки керамики прямо на питание эффект от "поглаживания" пропал.

ROL_1 ROL_2 ROL_3 ROL_4

[_4afc_]

Керамику 0,1 мкФ поставил прямо на ножки питания меги, осциллограммы сняты непосредственно с них.

Меня удивляет наличие только 0,1 мкФ на вашей схеме.

Всё-таки 0,1 (грубо) ставятся рядом с каждой ножкой каждой микросхемы. Т.е. в первом блоке их должна быть пара, да ещё кондёр на входе блока хотябы из расчёта 1мкФ на 1мА потребления.

Странно на выход 7805 ставить всего 0,1. Непонятно какой ток ест МК+ЛСД+МАХ и есть ли для них ёмкости.

Входы 7805 не отделены друг от друга индуктивностями. 0.33 тоже маловато на входе.

[Vova_Kiev]

На входе (12 В) 7805 стоит 1000 мкФ электролит и 0,33 мкФ керамика. На выходе 0,1 мкФ керамика.
Общее потребление МК +ЖК экран+МАХ при замерах "на столе" было около 50 мА, проверю еще раз.

В каждом блоке с DS2408 по питанию этой микросхемы стоит 0,1 мкФ. Вначале стояли 10 мкФ электролиты,
но во время тестов было выявлено, что при одновременной работе 10 таких блоков (а в реальности их может быть 20),
за счет большой суммарной емкости по питанию (10 мкФ*10 = 100 мкФ), нарастание питания при включении происходит
не достаточно быстро, и DS2408 зависает после включения со случайным состояние на выходах.
По этой причине конденсаторы по питанию DS2408 были уменьшены

Про "0,1 рядом с каждой ножкой каждой микросхемы" вы имеете ввиду про ножки питания ?
Как расчитать/выбрать индуктивности для отделения входов 7805 ( +12В и общего ) друг от друга ?

[_4afc_]

Считаю, что если по Vcpu потребляется 50мА, то после U1 в этой цепи надо поставить не менее 50мкФ, можно россыпью, у МК ЖК МАХ .
Поскольку U1 потребляет более 50мА, то на его входе должно быть более 50мкФ.
Индуктивность перед U1 должна выдерживать более 50мА и не пропускать ваши всплески потребления Vcpu в просадки 12В.

По U2 - аналогично потреблению по Vio.

В каждом блоке с DS2408 по питанию этой микросхемы стоит 0,1 мкФ. Вначале стояли 10 мкФ электролиты, но во время тестов было выявлено, что при одновременной работе 10 таких блоков (а в реальности их может быть 20), за счет большой суммарной емкости по питанию (10 мкФ*10 = 100 мкФ), нарастание питания при включении происходит не достаточно быстро, и DS2408 зависает после включения со случайным состояние на выходах.

Вроде DS2408 питается ещё и от 1wire - может его приземлить на время включения?

И 220 у вас странные - нет фильтрации питания ни 220/12 ни индуктивной нагрузки...

[Vova_Kiev]

Забыл добавить, после 7805 , который питает проц , после керамики стоит электролит на 220 мкФ.
После второго 7805 так же поставлю электролит.

Что вы имеете ввиду под "странными 220" ? То, что блок питания MEANWELL никак не сглаживает просадки
питания, которые видимы по шине 5 В ?

[_4afc_]

Что вы имеете ввиду под "странными 220" ? То, что блок питания MEANWELL никак не сглаживает просадки питания, которые видимы по шине 5 В ?

То что излучение MEANWELL в 220 на частоте преобразования никак не подавлены, ни дроселями, ни конденсаторами.

И как решен вопрос устранения влияния переключения нагрузки 220 на MEANWELL?

[Vova_Kiev]

Блок питания вот такой, на 12 В :
http://www.meanwell.com/webapp/product/sea...aspx?prod=rs-25
Я предполагал, что фильтров, встроенных в него, достаточно чтобы переключения нагрузки не влияли
значительно на качество выходного напряжения.
Если ставить дополнительный внешний фильтр на 220 до MEANWELL , то какой готовый вы можете порекомендовать ?

Вопрос влияния переключения нагрузки 220 на MEANWELL, как я предполагаю,
может решаться двумя способами: фильтром по 220 до MEANWELL или
например искрогасящей цепочкой установленной прямо на клеммах питания
мотора вентилятора. Второй способ не нравиться заказчику, он говорит
"мы же не будем доделывать каждую нагрузку, что бы она была совместима с нашим оборудованием,
у конкурентов же и так работает."

[igorlahtin88]

Еще можно посоветовать, подтянуть к питанию пин Reset у мк. Ну и кондер 0,1 мкФ на него же. Лишним не будет.

[Vova_Kiev]

Кондер 0,1 мкФ стоит , RESET через 10 к к питанию подтянут.