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?

Вы уверены, что зависания из-за питания?
ПО может само по себе зависания вызвать. Сопряжение с датчиками неудачно сделано. И еще могут быть причины помимо питания.

Не там копаете. В таких случаях, как ваш, питание ни при чем, хотя все начинают копать именно питание. Понятное дело, что ключи легче искать под фонарем, а не там, в темноте, где вы их потеряли.



Ознакомьтесь: http://caxapa.ru/lib/emc_immunity.html. После ознакомления проанализируйте источники и пути прохождения помех, отделите чистую землю от грязной, поставьте барьеры. При необходимости - перекомпонуйте устройство или переразведите свою плату.

Я бы для начала отрубил от модуля все кабели вообще, в том числе и питание, и повесил бы его на автономный аккумулятор.
И положил бы это на стол на сутки. Без дисплея, клавы и остального. Только светодиодик показывает что он пашет. Ну или по изолированному порту какую нибудь диагностику выдает, например температуру чипа. Приложил палец, температура изменилась,
в терминалке посмотрел, значит живой.
Если завис, значит софт.
Затем вот это дело засунул в шкаф. Если зависает, значит помехи настолько сильные, а схема настолько слабая, что наведенные помехи выбивают проц. Тогда полная переразводка платы без вопросов.
Если не зависает, подключил одно устройство. На сутки. И опять зависает или нет.
И так по одному устройству. Все на собственном аккумуляторе.
Если при подключении очередного устройства стало виснуть, значит защита по ESD.
Если на аккумуляторе все кроме питания подключено и он не зависает, значит проблема в питании от сети.
Ну там еще много если. Плохо что редко зависает. Самый тяжелый случай. Долго искать придется.

это плохо
общие советы:
1. как писал novchok сделайте лог и посмотрите в какой момент происходит зависание (при включении реле, насоса и т.п.)
2. нарисуйте схему соединений и проанализируйте как "ходят" токи. может, у Вас несколько контуров образовалось
3. возьмите источник наносекундных импульсов и проведите тестирование. так быстрее найдете слабые места
4. ...
советов много. лучше выложите схему соединений и разводки шкафа. так будет виднее для всех куда копать.

Это называется подозревать разработчика в ограниченных умственных способностях

Где вы видели чтобы платы отправлялись на реальный объект без этапа работы на столе?
И какая разница работает он на столе от аккумлятора либо от сетевого источника питания(считаем исправного) если к нему не подключены другие кабеля?
Скажу что, если плата хорошо ловит электромагнитные наводки, то и аккумулятор не поможет если он габаритный и к нему идут провода более 10 см длиной.
Возня с аккумулятором дело только запутает.

Первым шагом должна быть пропайка на плате звездой напрямик толстым проводом земель на разъемах внешних кабелей (даже гальваноизолированных) с землей разъема питания.

Человек спросил, я ответил, как бы делал я. Насчет длинных проводов, ошибочка вышла. Надо написать "подключить аккумулятор короткими проводами, а лучше встроить его в корпус с микропроцессором под общий корпус".
Если уж дело имеем с наводками, провода должны быть максимально толстые, лучше с палец толщиной И максимально короткими, лучше короче поперечного сечения

Еще раз повторяю - в таких случаях вся возня с питанием, включая питание от аккумулятора и т.п., происходят в основном от незнания и непонимания сути проблем. И в силу этого незнания и непонимания начинают плясать с бубном и искать потерянные ключи под фонарем - просто потому, что ничего другого в голову не приходит. Вся "сермяжная правда" отдирания источника питания и запитки от аккумулятора сводится к незначительной и (предположительно) неосознанной реконфигурации земли, которая при этом волей-неволей происходит. А почему предположительно неосознанной? Потому что, будь в этом хоть проблеск сознания, то и действия были бы направлены на переконфигурирование земель, как, например, предлагает ув. AlexandrY, а не на питание.

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!!

Интересная платка.

Здесь ситуация трагичная.
У меня был похожий случай недавно.
Смысл в том что плату проектировали одни, а разводку проводов в ящике другие и абсолютно произвольно как им было удобно.
И вообщем проложили шлейф к клавиатуре тоже как в вашем случае достаточно длинный и вплотную прикрепили его конструкционному металлу.
А на плате монтажные отверстия тоже не были присоединены к земле. Ну плата не ресетилась, но сигналы ложного дребезга кнопок шли непрерывно при включенном двигателе.

А вообще ошибки на плате грубейшие.
Главная это отсутствие верхнего и нижнего полигонов под микроконтроллером.
Поэтому источников сбоев скорее всего несколько и это должно вносить путаницу.
Т.е. ни одна единичная мера не принесет полного избавления от проблем.

Вот как выглядит моя плата на STM32F2xx:

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.


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.


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.

Еще в копилку курьезов.

У вас я там вижу скрученными парами балуются.

Так вот был такой случай.

Монтажники ящиков были хорошо научены проводить шины CAN. И знали что там надо использовать обязательно витую пару, и это гуд.
И у них было прикуплено в запас таких проводов.
И вот настал момент вывести из ящика интерфейс RS232.
И конечно без вопросов применили для этого кабель от CAN. Т.е. в одной паре и TX и RX.
И оно ничего, протестировали, все нормально, а на обоих концах стояли нагрузки. Но как-то раз нагрузку на дальнем конце не подключили.
И стали случаться странные глухие зависоны всей системы управления.

А подноготная была такая.

В системе работала RTOS.
Через RS232 выводился лог и диагностика как раз чтобы отлавливать редкие баги.
Поскольку задача ловли багов очень важная, то ей был присвоен высший приоритет.
Но в витой паре на RS232 возникла эховая петля из-за наводки TX на RX. Задача на RS232 включилась на полную мощность (эха там никто не предполагал) и вытеснила все остальные задачи в системе.
С виду выглядело как полный зависон системы.

Кррруто!

Т.е. каким-то образом софт "обрабатывал" входящую информацию по каналу? Пусть даже и нештатно, например на "висячий" ISR?

Вообще-то некоторые технологические моменты пропустил для упрощения.

Если точнее, то было так:
Перед пуском агрегата проводился апгрейд его ПО. После апгрейда иногда проводилась, а иногда нет диагностика через RS232.
На другом конце того "неправильного" кабеля иногда подключалась, а иногда нет HMI панель.
Но диагностика проводилась локально с отсоединением длинного "неправильного" кабеля.
В течении диагностики мог быть включен режим специального реалтайм лога, который на один введенный символ из большого набора выводил кучу информации в интерактивном режиме. Т.е. имел место несимметричный по объему обмен информации туда и обратно.

И значит должно было совпасть несколько обстоятельств: должны были включить диагностику, зайти в определенный режим, не выходя из режима выдернуть кабель (ну конец смены, кому охота лишние кнопки жать) и воткнуть штатный кабель (для порядку) на дальнем конце которого ничего не было бы подключено.
Подсистема обработки очередей на вывод в RTOS была сделана так, что при переполнении очереди на вывод
включался быстрый программный цикл ожидания очищения очереди без использования задержек RTOS,
поскольку тик операционки для отладочного протокола в реальном времени был слишком длинный (10 мс).
Соответственно очередь мгновенно переполнялась и процедура задержки в задаче RS232 занимала все ресурсы процессора и не могла быть вытеснена поскольку имела приоритет выше чем приоритет задач обработки всех внешних сигналов.

Вот так возникал необъяснимы глюк, редкий и с первого взгляда мало с чем коррелировавший.

Понятно, что помеха кондуктивная. Источник помех может быть ка внутри шкафа, так и снаружи. Возможные источники помехи внутри шкафа - двигатель,, бесперебойник, импульсные источники питания. Поскольку раньше все работало данные источники маловероятны (если тока не попался брак или подделка). Что касается внешних источников, тут вариантов много. От различной Р/аппаратуры, которой у вас много наверное, до китайского чайника купленного бухгалтерами.

Кстати, да.
Звучит маловероятно, но помеха может придти из соседнего помещения в момент втыкания штепселя в розетку там. Такое тоже наблюдалось.
Помехи наносекундные, для них пройти пару десятков метров без серьезного угасания ничего не стоит.

Ой ребята, день ото дня не легче
Про тетю с холодильником да увы проходил.
Да, электрику разводку кабелей правда делал другой человек
Завтра часть схем постараюсь выложить.
Не хотел грузить информацией, т.к. схема то не простая.
Диоды на ЭМ клапаны введены по моему требованию FR107.
Ощущение что действительно причин помех несколько и они накладываются.
Кондеры нигде вроде не висят.
(в другом проекте я ставил на моторчики DC24V щеточные конденсаторы 0.1мкф без резисторов - ужасно, да?)

Итак, что я усвоил:
1. в каждом ящике делаю землю грязную (это сам ящик) + землю чистую (внутреннюю).
Их внутри ящиков не соединяю.
2. Землю грязную веду толстым проводом к ящику с процессорной платой.
Землю чистую веду толстым проводом к ящику с процессорной платой (все сигналы чистой земли которые приходили на клеммы внутренних разъемов выдираю).
Соединяю их все в одной точке (в районе клемм "-" блоков питания - или в районе разъема ввода питания на плату?)
3. Нахрен разрезаю пучки проводки сделанные другим "профессионалом", делю их на группы проводов по назначению. И в идеале оплетаю экраном каждый уходящий пучок на свой узел. Экран соединяю только в одной точке - где блок с процессорной платой, к грязной земле.

Вопросы:
1. На корпусе аппарата стоят два разъема iButton. У них конструктивная особенность - корпус разъема это есть "-" его, т.е. гальванически связан. Когда к этому разъему шло два провода - сигнальный (центральный) и общий (на плату заводился) - частота зависаний была выше. Как я понимаю, часть "земляных" токов всех устройств (того же насоса) из-за этого могла идти через плату. Я откусил у разъема от него общий провод. Т.е. общий сигнал к разъему стал идти через корпус аппарата и грязную землю. Как сделать правильно? Разъем на пластинку из изолятора, и его общий контакт вести на грязную землю? Как-то дико.
2. То же что и 1 - с антенной GSM модуля. Т.к. разъем SMA его внешняя часть она гальванически контактирует с пластиной куда привинчивается. Тоже его на изолятор ставить? Чтобы грязные токи не шли по оплетке коакс.кабеля между местом где антенна привинчена и местом где второй разъем SMA стоит вводит сигнал в плату?
3. Какие барьеры ставить на 2-направленные выходы типа iButton или ЖКИ? Просто резисторами не обойтись. TVS? Какие ходовые малогабаритные кто предложит? Не могу найти какие купить.
4. Если вышеперечисленное не поможет - то делать платки-переходнички на разъемы с платой на которые вводить защиту от помех (резисторы проходные и т.п.).

Мотор - это не контакт, там есть индуктивность, а посему на мотор ставить кондер без резисторов можно.


Нет, почему же, соединяйте их вместе, но только один раз. Избегайте множественных соединений, a то весь смысл разделения земель потеряется.


Сделать единое разделение земель для всей системы, состоящей из многих ящиков, это, конечно, круто, но вряд ли практично. На мой взгляд разумно было бы такое разделение делать для каждого ящика по отдельности. Т.е. старужи ящик выглядит как имеющий одну землю, а внутри ящика она разделена.


Экран присоединяется к тому ящику, куда пришел кабель.

Грязная земля процессорной платы вполне может оказаться чистой землей шкафа, и т.д. То есть, понятия чистой и грязной земли не абсолютны, а относительны. Кроме того, самая грязная земля во всей вашей системе - это не у процессора, а там, где приходит сетевое питание, стоят контакторы и пр. Да и сама грязная земля, она грязна по-разному в каждом месте; в той точке, где она соединяется с чистой - она тоже вполне чистая.


Не знаю, зачем вы такие разъемы выбрали. Используйте изолированные. Например, есть польская фирма Demiurg, специализирующаяся на изготовлении разъемов для iButton, у них возьмите, отличные разъемы делают, в т.ч. изолированные от корпуса.

Землю от разъема iButton разумнее протянуть к точке соединения чистой и грязной земель процессорного ящика. От этого разъема электростатические разряды будут идти на землю, поэтому она таки грязная. Однако никакой другой грязи от него более не предвидится, разве что наводки от других кабелей.


Ага.


Про ЖКИ ничего не могу сказать, а в сигнальную цепь iButton надо, конечно, врезать резистор примерно 100 Ом. Ну и от статики защитить, это святое.


Смотрите защиту для USB, их сейчас очень много, маленьких и дешевых.

Именно!
Самое время начать переделывать всё.
Раньше начнете - быстрее получите результат.
Аминь.

Кроме разводки (её на мой взгляд необходимо переделывать), я посоветовал бы пересмотреть и разъёмы. Например, для XT15, на мой взгляд, получается явный перебор количества транзисторов VT5...VT8, коммутирующих через разъём силовые сигналы, с количеством проводов, по которым потекут коммутируемые транзисторами обратные токи.

В качестве рекомендации посоветую как можно больше выжить из этой платы полезной информации. Если необходимо, режьте земли, паяйте проводки и пр.

И ещё. Я рекомендовал бы Вам сделать следующее: перепаять все пары конденсаторов, подсоединенных к резонаторам ZQ1, ZQ2, ZQ3 (получается 6 конденсаторов) и конденсатор на NRST (по-моему, C1). Необходимо поставить конденсаторы вертикально, припаяв к контактной площадке, которая электрически соединена с резонатором и выводом микроконтроллера одновременно. Верхние контакты каждой пары конденсаторов объединить между собой проволочкой и припаять либо максимально близко к ближайшему выводу земли микроконтроллера, либо непосредственно на сам ближайший вывод земли микроконтроллера (второй вариант наилучший). Возможно, эта мера позволит уменьшить частоту сбоев.

Кстати ZQ2 лучше, как в старину, ставить на непроводящую прокладочку толщиной 1-2мм. Они чувствительны к ёмкости между их днищем и платой. Поэтому не рекомендуется заливать под ними землю или водить сигналы. Ну п пока не научитесь их правельно разводить - на прокладку, как в СССР и военке.

Линейный стабилизатор не защищает от помех - это типичная ошибка. Всё что выше нескольких мегагерц - проскочит сквозь него.
От импульсов защищают бусинки/BLM проходные конденсаторы и другие EMI фильтры.
Кстати, у вас между MPw4 и U6 нет фильтра и все помехи от импульсного стабилизатора летят наружу через MPw4 с частотой его работы - которая зависит от нагрузки на плату.

Блоки питания микроконтроллеров должны при включении обеспечивать требуемое даташитом наростание напряжения (это в основном при включении важно).

Вам повезло, что крепёж платы не соединён с землёй - а то мы у всей партии режем - то ещё удовольствие.



Нет. Несовсем. Улучшит ровно настолько - насколько их сопротивление меньше вашей заливки платы. И даже ухудшит если эти провода пройдут над кварцем или МК.
В идеале земля должна приходить на плату в одной точке, там где наисильнейший токообмен, например рядом с питанием. Остальные нужно убирать с платы (продумывая последствия) или ставить на них ВЧ фильтры.


Помогает?



В подобных случаях вы всегда можете разорвать землю ВЧ сигнала (хоть платкой на кабель) и соеденить разрыв через кондёр в несколько пФ. Напряжение выбирать изходя из напряжения помехи - поставите на 630В - сможете в антенну в сеть врубать



Проходные конденсаторы типа NFM18, TVS как я понимаю - не успеют и нужны для ограничения уровня помехи.


Рвите свою гальванику где только можете:
- если сигнал низкочастотный и уровневый - индуктивностью с допустимым для работы сопротивлением,
- если без НЧ составляющей - конденсатором на соответствующие напряжение и частоту.


А кстати - что вы там красите чтоб не работало - плату? И чем?

Внесу свои 5 копеек.

На промоборудовании для меня железное правило - платы только 4-х слойные, 2 слоя земля и питание обязательно. Наелся с этим сам. Много глюков ушло сразу при переходе с 2-х слойной на 4-х слойную.

Как вариант проверки силовых шкафов на эмс - делал тестовую программку которая одновременно щелкает с частотой 1..2-5 гц всеми индуктивными нагрузками: клапанами, пускателями, реле и т.д. У меня глюки если были, то проявлялись в таком методе в течении минуты максимум (зависание). Если в течении минуты все щелкало и не зависало - то шкаф и на месте работал нормально. Исключений не было.

Ну и (хотя для вас наверно не вариант) - использую NEC (ныне renesas) процессоры - железные независаемые. Внутренние шины сделаны с избыточностью и коррекцией ошибок, как и внутренняя флешь. За 4 года ни одного случая зависания.

если сбои не из-за самого железа типа перегревается, память битая и т.п., то
погуглите шнайдер-электрик ЭМС, там разводка шкафов описана хорошо.

из опыта-
все фокусы с землями-проводами-жгутами имхо не помогут- как то два года! возились с подобным проектом, пока я не разругался с начальником, не переделали все платы под 4 слоя, половину выводов разъемов отвели под землю, не переуложили все жгуты и каждый "ящик" заземляли проволокой на шину внизу шкафа, дверцы и стены шкафа с гайкой-прорезайкой тоже каждый своим проводом (если у Вас не какой нибудь специальный шкаф с предусмотренным ЭМС типа Шрофф или Риталл - там все это уже сделано) все на шину.

и еще: не скупитесь на ферритовые кольца на интерфейсные кабели.

кстати последнее очень даже может помочь в вашем случае- попробуйте приобрести фильтры ферритовые ЭМС для кабелей или на худой конец соедините 5-6 колец М2000 диаметра "чтоб провода влезли" в "трубу", смотайте изолентой или скрепите стяжками для проводов и намотайте 5-10 витков интерфейсного кабеля вблизи с ящиком процессора.

для ибуттона, ЖКИ и т.п. все что где-то далеко от платы с процессором или выходящим наружу- надеюсь у Вас есть гальваническая развязка?

Товарищи! Хотел бы задать вопрос, относящийся к обсуждению и описанный в первом сообщении в этой (http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=109510&pid=1128585&st=0&#entry1128585) теме. Кто что думает по этому поводу?

Сейчас собираюсь закладывать в новый проект всякие EMIFIL (BLM, NFM); дисплей, имеющий длинный шлейф (ок. 20 см), собираюсь подключать через BLA3A. Насколько широко можно (и нужно?) применять переходные конденсаторы?

Кстати, про TVS. Подбирал тут из того, что доступно в МегаЭлектронике, получился примерно такой список:

ESDA6V1-5SC6 SOT23-6L 5 диодов на 3V линию
ESDA5V3SC6 SOT23-6L 4 диода на 3V линию
PESD3V3S2UT.215 SOT23 2 диода на 3V линию

ESDA6V1BC6 SOT23-6L 4 диода на 5V линию
ESDA6V1SC6 SOT23-6L 4 диода на 5V линию
PESD5V2S2UT.215 SOT23 2 диода на 5V линию
ESDA6V1L SOT23 2 диода на 5V линию

ESDA14V2SC6 SOT23-6L 4 диода на 12V линию
ESDA14V2L SOT23 2 диода на 12V линию

Уважаемые коллеги! Всем громадное спасибо за советы, что не пожалели время.
Закончены предварительные испытания.

Зависать все перестало.

Что было сделано:
1.На обратную сторону платы были напаяны толстые провода шунтирующие землю от каждого из внешних разъемов - к разъему ввода питания. Сечение около 1мм2.
2.На линии разъемов ЖКИ, клавиатуры (то что заводилось напрямую на ноги STM32F217 без всяких буферов) были напаяны TVS-диоды ESD5Z5.0T1G (мелкие заразы!)
3.На кабели разъемов ЖКИ, клавиатуры были повешаны ферритовые трансфлюкторы типа таких
http://www.chipdip.ru/product/k1nfr-08/

Сейчас буду по частям отрезать все доработки чтобы найти конкретно что существенно улучшило ситуацию.

ставлю на 3-е!

Пожалуй тоже соглашусь

А я нет. Ферриты хороши для борьбы с излучаемыми помехами. А для повышения устойчивости к внешним помехам они не очень эффективны.

У топикстартера земля разведена никак. Поэтому причина пункт 1.

а как же всеми любимые коммон моде чоке? если помехи синфазные и достаточно высокочастотные самое то.
и тем более вешать ферр. фильтр у источника помех будет даже еще лучше...
земля тоже очень важна, но пробросив ее проводами сильно улучшить защиту от ВЧ помех (и импульсных помех) не удастся, если сбоит плата процессора от воздействия на порты ввода-вывода. тут имхо выход один не пустить помеху до этой платы и на будущее подумать о лучшей ее разводке.

Неуместное сравнение. Если в common mode choke намотано хотя бы по 100 витков, то у него уже примерно на четыре порядка больше индуктивность, чем у феррита, надетого на провод.

Просто феррит на провoде в качестве барьера для помех мало что дает. Зато он сильно меняет волновое сопротивление, поэтому, надетый на середину провода, "разрезает" на две части виртуальную антенну, которой является этот провод. Из-за этого излучение можно заметно снизить.

=AK=
при всем уважении к вам все же коммон моде чоке и 5-10 витков интерфейсного кабеля все таки одно и то же. даже 1 виток это частный случай коммон моде, ведь число витков определяет индуктивность и диапазон частот. возьмите ферриты на кабелях от принтера, монитора, юсб и многих промышленных интерфейсах

отличие феррита (не М2000!) еще в том, что он обладает большими потерями на "нужных частотах".
http://www.murata.com/products/catalog/pdf/o63e.pdf стр. 13.

к сожалению, я не силен в антеннах и принятой там терминологии, но и коммон моде чоке по сути дела меняет "волновое сопротивление" для синфазной помехи - он делает вход, который он защищает "несогласованным" и помеха отражается и в какой то мере поглощается материалом сердечника т.к. сопротивление катушки активно-реактивное.

феррит+несколько витков провода весьма и весьма весьма эффективно давит некоторые помехи например наносек. импульсы (fast transient burst)- видел сам по осциллографу (я видел с 2кВ до 100В) и по результату воздействия на аппаратуру.

см. замечательную книгу: saxion electromagnetic compatibility 2011 там отлично расписано. - вроде в закромах есть.

тут если приглядеться можно почти на каждом кабеле по ферритику увидеть. аппаратура стоит очень больших денег и производится весьма солидной фирмой, так что пример весьма наглядный.

Поскольку разница в индуктивности составляет несколько порядков, то имеем тот самый случай, когда количество переходит в качество.


Они там поставлены, чтобы пройти по уровню излучаемых помех.


На указанной вами странице не нашел ничего, что указывало бы на большие потери на "нужных частотах". Как и во всем каталоге, впрочем. Очень у них все расплывчато, ничего кроме импеданса нет. Я это более-менее понимаю, поскольку вставить импеданс посереди излучающей антенны - это самое милое дело, чтобы угробить ее эффективность.


Я стараюсь не доводить до такого, а потому ставлю ферритовые бусины на платы заранее, там, гду у меня кабели. А когда феррит висит на кабеле - это довольно верный признак наспех спректированного изделия, который "лечили" по результатам испытаний. При том, что я ставлю ферритовые бусины в изрядных кол-вах, в большинстве случаев я имею ввиду именно введение импеданса в антенну (коей является кабель), чтобы уменьшить излучение. Еще бывает использую бусины в линиях питания: на выходе импульных БП, в цепях питаня скоростных ИС, и т.п., и опять же - не с целью защиты от внешних помех, а с тем, чтобы загасить то, что эти узлы сами генерят по питанию.

OFF: проглядел файл CommonModeChokesW1HIS2006Apr06.pdf и в голове возникла мысль: это, случаем, не секта? Не заразно? Может, и кошкин хвост тоже надо через колечко ферритовое?

Ну не знаю, продеваем шлейф 16 жил (на нем 3 датчика термосопротивления) через ферритовое кольцо 10х6х4, даже без витка. Разница скажу я вам налицо. Без него при работающем частотнике невозможно что-то померять - температуры скачут с разбросом 40..60 градусов, продеваем через феррит возле измерительной платы - болтанка в пределах 0.2..0.3 градуса. Выяснили экспериментально, ничего не считали, тем не менее результат метода стабилен.
Ферриты в свое время подсмотрел в аппаратуре NEC - они эксперты в области ЭМС, читал, у них лаборатория для ЭМС измерений где-то в горах, с пониженным электромагнитным фоном. Так вот даже на свой программатор (не говоря уже о серьезной аппаратуре) они вешают ферриты с обоих концов на USB-кабель, и с обоих концов на кабель, идущий от программатора до целевой платы, а кабель этот 15 см.

PS



Устройство, не восприимчивое к внешнему излучению, как правило (в случае линий связи в частности) является очень плохим излучателем. Т.е. если антенна на прием плохая, то и на передачу никакая. Если ферриты снижают излучаемые помехи они автоматически снижают чувствительность линии к внешним помехам.

PPS Посмотрел файлик - конечно надо ферриты одевать, но это уж перебор. В случае тех картинок где все ферритами обвешано, излучение от рядомстоящей базовой станции будет на порядки выше. Зачем столько-то, например на питание??? Или сетевую витую пару?

имхо- не надо цепляться к файлу, человек, написавший статью- радиолюбитель, а они народ старательный, даже черезчур). много колец, чтобы увеличить индуктивность, т.к. только увеличение числа витков мало чего дает из-за межвитковой емкости.
фер. кольца однозначно защищают интерфейсы.
ставить ферр. кольца снаружи надо- дабы помехи даже не думали внутрь аппаратуры попасть.
уверен, внутри аппаратуры на фото внутри все нормально сделано и то, что наспех сделана очень врядли.

все о чем вы пишете хорошо, но ферриты снаружи- это для устойчивости аппаратуры к внешним воздействиям.

и еще к слову о землях- видел я такой проект- железный ящик, внутри контроллер, били по болту заземления ящика аппаратуры (!) импульсами и контроллер "глючил", пока не сделали др. плату с контроллером ничего не помогало, хотя земли внутри и снаружи были сделаны по всем правилам...

Очевидно, что вы этим колечком расстраиваете приемную антенну. А вот если ваше устройство сбоило на EFT тестах , то очень сомневаюсь, чтобы колечко вам сильно помогло, поскольку там помеха наводится не по эфиру, а через емкостные клещи.


Мощные источники помех (импульсные БП, искрящие контакты реле, тиристоры, и т.п) как правило сами невосприимчивы к помехам, как с ними быть?



Какие у вас основания для этого утверждения?

подаем помехи через емк. и инд. "клещи" - наносек. и кондуктивные. Поэтому поводу повторюсь- пробовали сами множество видов ферритов и конструкций (размер, число витков), были разные результаты, но с опр. типами практически удалось добиться существенного снижения уровня помех на выходе фильтра-входе ап-ры.
уважаемый =AK= я не спорю и не навязываю вам свое мнение, просто из моего опыта говорю для чего я применял ферр. фильтры, дело в том, что мои изделия не являются сами источниками мощных помех, а как раз подвергаются им. Конечно, применяя те же самые фильтры и т.п. вы защищаете "внешнюю среду" от помех, создаваемой аппаратурой, то же самое только наоборот я советую попробовать автору.
если вы подключаетесь к ап-ре, которая сильно излучает кондуктивные помехи, что делать? лезть в ап-ру или защищаться самому?
утверждение касается моего опыта, конечно, у этих "колечек" и др. назначение тоже есть, но если скажем дискретный вход, на котором по определению "ничего нет", потому что он вход, но тем не менее висит колечко- зачем? или на входе скажем счетчиков электроэнергии, термодатчиков, входах аудиоаппаратуры и т.п. - все это ведь не является источником помех.

про шлейф- имхо: неважно, как навелась помеха на шлейф по эфиру или через клещи- клещи кстати тоже используют эл.маг. связь как и эфир?
пс- мое мнение колечки следует применять для 1. предотвращения помехоэмиссии, 2. сопротивления синфазным помехам.

Да какая разница какой там тест, мы говорим про то помогает это или нет от внешних помех - в моем случае помогает и существенно. Поэтому и ТС советую.




У ТС сбоит управление, помеха наводится (ну или так сказать, находится) в линиях связи, которые и надо защитить от помех. Причем тут контакты реле? Ну если уж речь зашла о контактах, которые искрят и создают помеху, сомневаюсь я что КПД такой "антенны" хороший. Контакты то восприимчивы, только конструкция самих реле, пускателей и т.д., которые подключены к контактам не восприимчива к такому уровню помех. Вместо процессора подключите реле в плате ТСа - тоже глючить не будет.

Конечно, ферриты на кабелях дадут некоторое улучшение помехоустойчивости, я с этим не спорю. Однако я сомневаюсь, что это улучшение будет существенным. На мой взгляд, правильно выполненая система земель важнее, а ферриты пойдут как полезный "довесок".

За счет большой амплитуды источника EFT помех, наведенная в кабель помеха ведет себя примерно так же, как сигнал от источника тока. То есть, ей, в общем-то, "наплевать" на импеданс цепи, величина тока от этого мало зависит. Соответственно, поставите ли вы в этой цепи феррит или нет - не играет большой роли, ток в цепи уменьшится не сильно. Как говорится, "пуля дырочку найдет".

Я предпочитаю прямо противоположный подход. Вместо того, чтобы препятствовать прохождению помехи - надо наоборот, обеспечить ей "режим наибольшего благоприятствования" и пустить по "грязной земле" в обход чувствительных цепей. А феррит - в качестве барьера - поставить между грязной землей и чистой. Вот тогда от него будет гораздо больше пользы, да и феррит при этом можно будет поставить маленький и дешевый.


Разница в том, что у ТС налицо симптомы сбоя от наносекундных помех. Которые при тестировании наиболее полно и близко к реальности имитируются во время тестирования на EFT. А то, что вы тут рассказывали к наносекундным помехам относится довольно фиолетово. Судя по вашему описанию у вас устройство было подвержено влиянию РЧ помех. Которые имитируются так: испытуемое устройство помещают в безэховую камеру, создают внутри определенную напряженность РЧ поля (типично порядка 3 В/м, если склероз не изменяет) и меняют частоту в широком диапазоне. Эффективные приемы защиты от РЧ помех вообще говоря существенно иные, чем приемы защиты от наносекундных помех. В силу этого ваш совет оказался, как говорится, не совсем "в кассу".


Помимо помех, "наведенных в линии связи", у ТС наверняка помеха бегает по земляным контурам и по кабелям питания. И совсем не так уж очевидно, что именно вызывает сбои.

тиристоры как раз очень восприимчивы к помехам

Согласен полностью.
У нас в сертификационной конторе ферриты дают бесплатно если видят, что это может помочь. Ну так ферриты у них так и лежат, никому не помогает.
По опыту сертификации скажу, что ферриты максимум могут задавить отдельные частоты в диапазоне 10-300 МГц на 6 дБ.
Обычно подавление не превышает 3 дБ. Это хорошо видно по спектроанализатору.

Для примера, когда была проблема с излучением от 1 Вт DC/DC преобразователя, как показано на рисунке:

никакие ферриты и на входе и на выходе ее не смогли решить.

Поэтому рассказы от том, что одни только ферриты помогают улучшить показания АЦП на несколько разрядов отношу к области мифов.

как раз наносек. импульсы мы и подавали, жаль осциллограмм не осталось, когда с 2кВ до 200В помеха снижается, это сколько дБ?
частоты НСИ в каком диапазоне частот расположены?
а пускать помеху внутрь прибора это вы зря задумали- лучше всего сливать ее до входа в корпус или вообще не пускать.
как пример- есть некий прибор, не расчитанный на воздействия НСИ 2кВ, когда на него подаешь НСИ - ему плохо, через ЭМС фильтр он чувствует себя хорошо.
и даже снижение на 3 дБ может дать хороший бонус - все помехи, наведенные на п.п. приборы имеют последствия примерно квадратично зависящие от их напряжения.
такие мифы я не слышал.
ничего не могу сказать про излучения от ИБП.
одно могу сказать если сделано весьма неудачно, то фильтры точно не помогут., но ведь стаят их на провода от ИБП- посмотрите вокруг...

Одно только подключение земли щупа осциллографа уже может кардинально изменить всю помеховую картину, поэтому не стоит искать те осциллограммы.

зачем тогда осциллографы?

Интересно, как вы смотрели осциллографом наносекундные помехи амлитудой 2кВ? Дело в том, что высоковольтные щупы не обеспечивают большой полосы, с ними наносекундные помехи не увидишь. Даже обычный щуп 1:10, который держит всего несколько сотен вольт, гробит полосу примерно до 200 МГц, и только самые лучшие имеют полосу 500-600 МГц. А щупы 1:1000, которые держат 10-20 кВ, имеют полосу порядка 50-100 МГц. А у вас какой щуп был?

И в какой точке своего устройства вы видели помеху 2кВ, т.е. в точности равную амлитуде на выходе генератора на холостом ходу? Выходное генератора 50 Ом, далее идут емкостные клещи (скажем, 10 пФ), затем 3 метра кабеля (что есть довольно приличная индуктивность сама по себе), только после этого помеха попадает вам на вход. И вот в этой точке вы подключили высоковольтный щуп и увидели все те же 2 кВ без малейшего ослабления? А затем надели на кабель феррит, т.е. добавили сколько-то индуктивности кабелю, и в этой же точке сигнал уменьшился до 200В? Мне трудно в это поверить.

Индуктивность провода (кабеля) равна

L = (u0*len)/(8*п)

Для 3-метрового кабеля это составит примерно 0.15 мкГн. Ферритовое колечко TN13/7.5/5 с наружнам диаметром 13 мм, дыркой 7.5 мм и высотой 5 мм из материала с проницаемостью 2000, надетое на провод, добавит примерно 0.9 мкГн. Увеличение индуктивности заметное, но все-таки даже не в 10 раз.