Всем привет!

Какие схемы используете для датчиков типа "сухой контакт" (кнопки, микропереключатели и т. п.)?
Namur не предлагать Интересует ходовой, простой, бюджетный вариант

Как насчет такой цепи?
VD2 - стабилитрон на напряжение, нужное МК.
R1, R2 ток стабилизации задают.
VD1 - сапрессор, защита входа.
R1 задает ток через датчик (обратить внимание на мощность).
R2 - защита МК ( в т. ч. от наносекундных помех).
C1, R2 - фильтрация ВЧ.

VD1 лишний. Ничего он не защищает, что с ним, что без него - будет одинаково работать. Или даже без него будет надежнее.

От случайного попадания 220 В, он, конечно не спасет. Хотя, если перед ним сделать тонкую дорожку, то, возможно, и спасет (выгорит она). Но это достаточно варварский метод...
И разве VD1 не поможет в борьбе со статикой?

Вообще, по-хорошему, на всякие кнопки/микропереключатели надо напряжение повыше подавать.
Фактически, из-за того, что через стабилитрон течет заметный ток, то на R1 что-то падает и это что-то, соответственно, уменьшает и без того небольшое напряжение на микропереключателе, а это, в свою очередь, может привести к проблемам со стабильностью работы из-за окисной пленки...
Ток тоже побольше желателен через микропереключатель (в пределах значений из документации, конечно, единиц миллиампер, возможно, маловато), но он будет греть R1, да и если входов много, то общее потребление может быть весьма высоким...

А вы посчитайте какого размера должна быть дорожка и какого размера кристалл TVS, чтобы дорожка выгорела первой. Даже предохранитель очень трудно заставить надежно выгореть при помощи тиристора, а уж дорожку при помощи TVS - просто дохлый номер.


Нет, не поможет. Совершенно бессмысленная деталь. Она ставится в схему "на всякий случай", на авось, по ходу шаманских танцев с бубном.


А зачем? Разве это самоцель? На локальную кнопку можно прекрасно и от 3В подать смещение.


Через VD2 не должен течь заметный ток. Нет ни малейших причин делать R2 низкоомным. Скажем, R2 = 100 кОм прекрасно подoйдет.

А для повышения помеxоустойчивости в случаее когда сухой контакт находится на некотором удалении и связан со входом устр-ва длинными проводами, надо сделать две вещи:
- Выбрать R1 достаточно низкоомным (типично выбирают порядка 1к)
- Зашунтировать VD2 еще одним резистором (R3), чтобы увеличить порог срабатывания. Например, R3=R2=100k

По быстродействию не пройдет?



Неее... кнопка не локальная, а удаленная. И даже не кнопка, а микропереключатель.



А как же ток стабилизации для стабилитрона?
При 100 кОм ток через стабилитрон будет очень мал. Будет ли он стабилизировать напряжение (ограничивать на требуемом уровне)?



По поводу порога срабатывания не понятно.
Объясните поподробнее, пожалуйста.

Стабилизировать не будет. А ограничивать будет. То есть, представьте: если есть всплеск напряжения, то и ток увеличится. И не даст этому всплеску превысить напряжение стабилизации. В пределах допуска, конечно. Поэтому разброс напряжений стабилизации стабилитрона, его температурный уход и динамическое сопротивление должны быть учтены.

Быстродействие здесь не играет ровно никакой рояли. В этой схеме TVS просто бессмысленная деталь. Хоть вреда от нее немного, но есть. А пользы вообще никакой, пустая трата денег.

Предположим, МК питается от 5В. Порог срабатывания его порта ввода находится примерно посередине напряжения питания, т.е составляет 2.5В, +- разброс порога. А при подаче 12В смещения на сухой контакт логично было бы иметь порог срабатывания равный 6В, или около того. Поэтому при подтяжке R1 к 12В и R2=100к оптимальная величина R3 (который должен быть включен параллельно стабилитрону VD2) должна быть примерно 82к. Тогда в среднем порог срабатывания составит (2.5В/82к)*(100к+82к) = 5.5В. При этом обеспечивается близкая к максимальной помехоустойчивость. Но можно и R3=R2=100к, поскольку порог срабатывания 5В ненамного хуже для помехоустойчивости, зато номиналы одинаковые, это упрощает производство.

А стабилитрон VD2, соответственно, должен выбираться на напряжение (2.5В + разброс порога) + разброс напряжения стабилитрона, т.е. на номинальное напряжение порядка 4.3В.

Обычные низковольтные стабилитроны (Vz < 5.6 В, номинальный ток > 1 мА) имеют заметный обратный ток при напряжениях, далёких от Vz. (н-р, у BZX84-y4V3 от Vishay Ir = 3 мкА @ Vr = 1 В)

2ТС: защита всякоразных шнурков (н-р, от ванварных розеток) от наводок, коротышей и электрошокеров обсуждалась неоднократно. У Вас более простой случай. Возможно, Вам будет достаточно витой пары и пары резисторов. Придумайте, от чего Вы собираетесь защищаться, чтобы не обсуждать очередного коня.

Так, а чем тогда стабилазиция принципиально будет отличаться от ограничения?

От чего все же защищаемся?
Если кнопка стоит на плате вместе с МК, то вообще никакой защиты не надо.
А если кнопка на конце провода, протянутого на улице, то нужна схема грозозащиты.
Также все промежуточные варианты.

По-моему, это достаточно очевидно...

Стабилизация обеспечивает постоянное, стабильное напряжение. А ограничение никакой стабильности не обеспечивает, напряжение может скакать как угодно, однако при этом не превысит некой предельной величины.


Где-то посередине существут так наз. "типичное применение", подразумевающее устройство промышленной автоматики или бортовое устройство. С длиной проводов (типично) порядка нескольких метров, в условиях сильных индустриальных помех, но не подверженное ударам молний.

Бензогенератор.
Микропереключатель на проводах (датчик уровня и т. п.). Провода в пределах 1 м.
Защищаемся от статики и от скачков напряжения.




Это понятно... я немного не так выразился...
В нашем случае 12 В будут стабильными и главное, чтобы резких скачков вверх не было. Хотя, не совсем стабильные: аккумулятор с зарядкой + генератор...



Ну как-то так оно и есть.
Бензиновый генератор.



А вред-то от него какой?
Утечка?

Пришла дама в песце (для обслуживания бензогенератора) и разрядила его (песца) прямо на микрик? А потом где-то скакнуло напряжение?
Эту ссылку надо бы прибить гвоздями на видном месте.
Нарисуйте пути прохождения токов для выбранных Вами помех (желательно придумать и их напряжения/энергии), и решение придёт само собой.

Если бы перед ним в линии стоял какой-нибудь диссипативный элемент (н-р, резистор), рассчитанный на рассеивание заданной энергии, в этом TVS'е был бы смысл. А так ... ну попала (откуда-то) между шнурками микрика тыщапицот вольт. То ли TVS спечётся в коротыш, то ли дорога к нему сгорит. Сплошной гейзенберг.

Если на входе нет TVS, то при статическом разряде величина тока разряда ограничена величиной выходного сопротивления источника (1.5к для стандартной модели человеческого тела) плюс сопротивление резистора R1. Если же на входе стоит TVS, то величина величина тока разряда будет ограничена только выходным сопротивления источника, в результате чего вероятность сбоя будет существенно выше. А для EFT помех, у которых сопротивление источника сигнала намного меньше, ситуация будет еще хуже.

Если будет статический разряд и VD1 присутствует, то он ведь просто откроется и не даст подняться напряжению выше определенного уровня, а Rвых источника разряда (тела) ограничит ток.
А если VD1 не будет в схеме, то напряжение в точке соединения Rвых, R1, R2 резко возрастет и через R1 в источник 12 В потечет ток разряда.
Или я не прав?



Спасибо за ссылку, почитаем обязательно.



Ну дык не является ли выходное сопротивление источника разряда тем самым диссипативным элементом?
Сгорит, если энергия помехи большая, а если энергия небольшая?

Что-то не пойму, запутался уже... защищают же интерфейсные линии USB, GPRS-модемов (СИМ-карта) и пр. сапрессорами от статики... и без всяких диссипативных элементов...

Угу, защищают - статика кратчайшим путём через TVS и корпус/экран замыкается на своего носителя, который заодно становится диссипативным элементом.
Придумайте не абстрактных даму и скачок куда-то, а пути протекания токов и напряжения/энергии помех и неприятностей беспокоящих Вас типов, и рисуйте под них защиты.

ЗЫЖ при статических разрядах (многия вольты, но энергия никакая) важнее не номиналы, а геометрические размеры компонентов.

А что толку с того, что напряжение между входными проводами не превысит какой-то величины? Кому от этого будет польза и какая польза? Ваши эстетические чувства, возможно, будут удовлетворены от того, что напряжение ограничено. А больше никакой пользы от этого не предвидится.

Зато величина тока разряда при наличии TVS будет больше. Для ESD разряда - примерно вдвое больше, а для EFT помех - на порядок больше. А вот от величины тока разряда напрямую зависит помехоустойчивость, поскольку подавляющее большинство сбоев возникает за счет падений напряжения ("перекосов"), возникающих в земляных цепях при прохождении помеховых токов.

Соответственно, если из схемы убрать TVS, то помехоустойчивость улучшается примерно вдвое для ESD и примерно на порядок для EFT. При этом еще и денег сэкономите.


А самому источнику наплевать на помеховые токи. Ведь в любой шине питания полнО конденсаторов, через эти конденсаторы вся помеха уйдет в землю. А в земле она не может навредить сильнее, чем помеха вдвое большей (или на порядок большей) амплитуды, которая будет при наличии TVS.

Теперь понятно как влияет VD1, спасибо за объяснения
Кстати, величины "вдвое" и "на порядок" откуда взяты? Из значений амплитуд напряжений тестовых сигналов для ESD, EFT и сопротивлений источников сигналов?

Кстати, по поводу "нарисовать пути прохождения тока" и "придумать от чего защищаться".
Из каких соображений?
Видимо, должны быть какие-то обобщенные особенности для каждого типа оборудования, т. к., защиты от всего сразу быть не может.

Как было сказано выше, при испытаниях на помехоустойчивость сопротивление источника для ESD равно 1.5к ("стандартная модель человеческого тела"). Если сопротивление R1 тоже взять равным 1.5к, то величина тока разряда уменьшится вдвое, если убрать TVS.

Сопротивление источника сигнала при испытаниях на EFT равно 50 Ом. Если R1 равно 1.5к, то величина тока разряда уменьшится более чем на порядок.

Конечно, это не точный расчет, а грубая и крайне упрощенная оценка.

Спасибо большое, понятно

Прочитал статью. Есть вопросы.



Это откуда следует? Из формулы U = L * dI / dt ?
Т. е., фронты очень крутые, ток нарастает очень быстро, следовательно на индуктивности будет падать большое напряжение?

Именно из этой формулы.
Если Вы решите, что наносекундные помехи (НП) - реальное зло для Вашего устройства, придётся с ними бороться.
Но моё ХО уверяет меня, что это не Ваш случай: микрик - устройство низкочастотное, длина шнурков к нему около метра, вокруг много металла, никаких оснований предполагать (и допускать) на этом интерфейсе НП нет.

А питание как-нибудь надо защищать?
Вдруг там будут броски по питанию?

Такие вопросы (в контексте информации, предоставленной Вами в топике) нужно спрашивать у людей с экстрасенсорными способностями. А я не знаю, как Вы строите питание, и какие броски там возможны (и возможны ли).

Я писал выше, что устройство будет устанавливаться на бензогенератор.
Наверное, защита должна быть как для бортовой сети автомобиля?
Бензогенератор содержит узлы коммутации, которые переключают на нагрузку или питание 220 В от сети или напряжение, сформированное генератором.
От 220 В запитан AC-DC (выходное - 12/24 В постоянки), а от него уже вся электроника.
Хотя, наверное, нормальное питание обеспечит этот самый AC-DC и никакая защита по питанию не нужна.