Добрый день.
Подскажите плз как проще защитить ногу контроллера AVR к которой припаивается кнопка на проводе около 10м.
По хорошему лучше сделать два мероприятия
1).Я думаю соединять контроллер и кнопку через оптопару , а питание оптопары делать развязанным от питания контроллера,
2). также добавить на вход сигнала от кнопки на оптопару стабилитрон между входом и землей , и два диода Шотки также на вход оптопары между землей и входом и входом и питанием , ну и еще сопротивление также на вход.
Вопрос можно ли обойтись без оптической развязки , только вторым мероприятием.
Поскольку DC/DC трансформатор для первого мероприятия достаточно дорог.
Да 10м провода управления для кнопки будут лежать в одном канале с силовым проводом 220В.
Или може у уважаемого All есть другие варианты ?

http://electronix.ru/forum/lofiversion/index.php/t19103.html

спасибо познавательно, я так понял эмитерный повторитель поставить советуют.
А вот если без DC/DC трансформатора , взять только одну оптопару , + защитные диоды и входной сигнал от кнопки через сопротивление на оптопару , как считаете по надежности с учетом 10м сигнального провода с кабелем питания лежит приемлимо?
Может есть спец микрухи желателдьно с тригером Шмидта для моих целей , задачка то вроде тривиальная , хочется узнать как грамотные люди делают. А то может я "из пушки по воробьям" со своими оптопарами и DC/DC трансформатором.

Вот так:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

И нефиг зря бомбить, ни оптопары не нужны, ни эмиттерные повторители, это все танцы с бубном от недостатка опыта и знаний. Представленная схема защитит пин проца от любых помех и издевательств, вплоть до втыкания провода, идущего к кнопке, в сетевую розетку (только резюки должны иметь соотв. мощность, чтоб не сгорели).

Если хотца по возможности избежать ложных срабатываний из-за наводок на провод при разомкнутой кнопке (хотя это элементарно лечится программным способом), а рассеиваемой мощности не жалко, то следует уменьшать номинал R2. Совсем дубовые и тупые устройства юзают резюки в полкилоома и даже менее, особенно если кнопка очень грубая. А для нежных кнопок малый номинал может вызвать обгорание контакта.

Параллельно D2 можно включить керамический кондерчик, чтобы совсем придушить наносекундные помешки. Но вообще-то это баловство, и без него все будет тип-топ.

Огромное спасибо за совет так и сделаю!

Очень интересно узнать, кто всосет сотню mA влетаюшие на питание контроллера из розетки и пробовали-ли для начала посчитать "соответствующую мощность" .
А то, что реальные резисторы имеют еще и емкость (это я на импульсные помехи намекаю), Вам известно? А диоды-то не идеальные и имеют конечное быстродействие....

Не должно там быть сотни мА при 220В! 22 Вт обеспечат ту или иную форму пожара! Раз суем входы данных в силовой жгут, значит, КЗ в этом жгуте надо считать штатным режимом работы.
В нижний и верхний провода "к кнопке" вставляем резисторы по 51кОм. Будет макс. 6 мА при КЗ в жгуте, которые должен съесть стабилитрон на 5.6В или ограничительный диод между VCC и GND.
О диоде обычно забывают, поскольку почему-то блок питания считают идеальным, а без защитного диода это совсем не так! На резисторе, попавшем на 220, будет выделяться 0.9 Вт - это можно рассчитать и пережить. Вход шунтируем конденсатором 0.1 мкФ, R2 устанавливаем 300кОм. Время срабатывания кнопки будет около 0.1 с, человек срабатывает дольше.

..Провод 10 метров и на входе ни одной емкости? И последовательного к ней резистора?
Ну-ну..

Вот так? правильно понял? файл прикрепил

Например, транзорб на шине питания. Или TL431.


Как вариант, резистор R2 на моей схеме можно поставить fusible, чтобы он благополучно перегорел. Ну а R1 можно и увеличить килоом до 100.


Еще мне известно, что диоды имеют емкость, пин микросхемы имеет емкость, монтаж тоже имеет емкость, причем на порядки величины большие, чем проходная емкость резистора.

Для справки:
- проходная емкость двух последовательно включенных резисторов составит примерно 0.1 - 0.2 пФ (топикстартеру на заметку: проходная емкость оптрона составляет примерно 0.5 пФ)
- емкость диода 1N4148 составляет до 4 пФ
- входная емкость пина микросхемы - примерно 5...7 пФ (у некоторых доходит до 20 пФ)
- емкость монтажа - единицы пФ


Поэтому они выключаются с запаздыванием. К защите от помех это не имеет отношения, для защиты они должны быстро включаться. Что они, собственно, с успехом и делают.
Причем, чем "дубовее" диод, тем больше у него емкость (это я тоже на импульсные помехи намекаю).

Схемы лучше сохранять в формате PNG-8 или GIF.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Так предлагает Anyola, если я правильно понял.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

R2 надо перенести правее, присоединить к С4. Катод стабилитрона надо присоединить к +5В - нужно для того, чтобы не допустить опасного превышения питания, если на R1 попадет +300В относительно GND. Стабилитрон откроется на 5.6В, а максимально допустимое 6.5.
Еще стОит R3 увеличить до 10К. При открывании D1 или D2 на входе МК будет на +0.6В выше VCC или на -0.6В ниже GND. Разрешено 0.3В, но это для того, чтобы внутренние диоды на входе не открылись. При последовательных 10К пусть открываются, ничего не повредится. А еще лучше вместо D1 и D2 поставить двойной диод Шотки (например BAT54S) с последовательным соединением.
Никаких предохранителей здесь не должно быть, утечки в жгуте случаются часто, и если предохранители менять, эксплуатация устройства будет разорительной.

Стабилитрон в этом месте бесполезен. Его надо включить с шины питания на землю, чтобы от него была польза.

Увеличив подтягивающий резистор до 300 кОм, вы создаете условия для того, чтобы 10-метровый провот провод хорошо ловил сетевые наводки. В принципе это не страшно, но ваша программа должна уметь их хорошо фильтровать, чтобы исключить ложные срабатывания. А фильтрация требует времени, так что нажатую кнопку вы сможете обнаружить только с большим запаздыванием.

В вашей схеме резистор R4 помимо пользы несет две вредных функции:
- При нажатой кнопке он не дает входному сигналу уменьшиться до нуля. С приведенными номиналами при нажатой кнопке уровень лог. "нуля" на входе проца составит 0.73 В, что достаточно близко к макс. уровню лог. "нуля" для AVR, которое составляет 0.2 Vcc = 1 В.
- При нажатой кнопке внешние сетевые наводки могут наводиться на 10-метровый провод почти так же хорошо, как при отжатой.

Я бы посоветовал уменьшить R2, R4 насколько можно, обеспечив отношение R2/R4 не менее 10. В конце концов, втыкание входного провода в разетку вряд ли является штатным режимом работы.


Эта схема имеет полное право вообще не работать, т.к. при нажатой кнопке уровень лог.0 на входе AVR составит 1.26 В

поправил с учетом всех замечаний, получилось так:
Посмотрите плз все ли учел?

Нет, не всё.

Ув. Herz прав, не все:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

А что уажаемый All скажет по поводу вот такой схемы, с позиции надежности.



Спасибо понял, R2 не туда присоединил.

В отличие от обсуждавшейся ранее схемы, эта гарантированно сгорает даже при кратковременном попадании сетевого или какого-либо питающего напряжения на провод кнопки. При этом стоимость компонентов больше, а преимуществ нет никаких.

Если хотите бессмысленно потратить деньги, я вам еще более навороченную схему могу представить, которая работает еще хуже.

Все понял , огромное спасибо останавлюсь на этой, пойду паять...

А ногу контроллера AVR соответственно конфигурирую на вход и подтягиваю внутренним сопротивление к питанию, правильно?

Неправильно . На схеме подтяжка уже стоит - 20K. Внутренную подтяжку уже включать нельзя, т.к. через проходной резистор в 51К "поддтяжное" напряжение не удастся закоротить на землю настолько, чтобы оно упало ниже порога срабатывания.

Спаял, попробовал вот эту
при нажатии на кнопку на пине АВР напряжение падает только на два вольта , т.е на пине 3В при питание в 5В , соответственно кнопка не работает , сопротивление R4 выкинул эффект тот же. первоначальная схема предложенная "=AK=" работает, где R2=3.3к , а R1=10k
Попробую испытать в режиме помех при помощи ЛАТРа и напильника.


Точно в этом дело было , внутренний подтягивающий резистор не давал на ноль ногу замкнуть.

Хорошо, что Вы теперь стали начитаннее.
Только о диодах Вы знаете еще мало .


Глупость этот стабилитрон будет пробиваться оооооччееень медленно. Смысл использования стабилитронов только если они уже находятся в состоянии пробоя. Правда по схеме 3,3V стабилитрон влуплен прямо на 5V - пробит он точно будет, только вот кто первый загнется источник питания или стабилитрон можно только гадать. Точно можно сказать, что до кнопки дело не дойдет

Стабилитрон стоит там почти нормальный 5.1V правда толку от него никакого.

Из ваших намеков следует, что вы полагаете, будто бы медленные диоды "не успеют" защитить вход от быстрых (наносекундных) помех, я вас правильно понял? Для меня это новость, хотелось бы услышать обоснование. Поделитесь своими знаниями, раз уж вы так много знаете о диодах.


На шине питания в большом кол-ве присутствуют развязывающие емкости, вследствие чего быстродействие клампера (стабилитрона или TL431) не играет рояли. Кроме того, пробой происходит быстро, а трансилы вообще пробиваются за время порядка пикосекунды.

Замечу, что разработчики ПП устройств защиты дифф. линий (LVDS, USB) от помех используют схему, состоящую из диодного мостика и стабилитрона. И, о ужас, даже не заморачиваются рекомендовать подавать на стабилитрон смещение, не говоря уж о том, чтобы вводить его в состояние пробоя. Жаль, вас среди разработчиков не было, вы бы рассказали им много интересного о диодах и стабилитронах.

Вы ведь тоже считаете себя разработчиком? Так вот и они считают . Ну не ставят на LVDS стабилитроны и мостики. Там специализированные чипы которые только на функциональной схеме похожи. И они предназначены для зашиты исключительно от статики.

Расскажите, будьте любезны, что же у них на самом деле внутри вместо диодов и стабилитрона. И, самое главное, в чем состоит принципиальная разница.

Смысл бы был , если стабилитрон был на 4,7в , а с 5в на него резистор, вводящий его в это состояние.

Вообще есть быстродействующии защитные диоды , в которых последовательно, в прямом направлении, стоит обычный с малой емкостью.

Полупроводниковая структура описываемая моделью из "диодов" и "стабилитронов".

Принципиальная разница в том, что эта структура близка В УСЛОВИЯХ ОПИСАННЫХ производителем к своей идеальной модели. При этом назначение этой структуры - защита от статики, причем в достаточно на самом деле мягких условиях. Для защиты от чего попало типа 220, электрошокеры не годится.

А в даташитах на реальные приборы прямым текстом говорится о диодах и стабилитронах. Безо всякого словоблудия.

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?

1Нажмите для просмотра прикрепленного файла

2Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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

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

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

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 />
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.

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.

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.

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.

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

Почему?

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

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$(стоимость МК), а ,например, в 0.5$.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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).

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.

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 .

Сегодня на скорую руку(использовали только 80кВ шокер) был проведен опыт. Схема включения - предложенная =AK=, (с небольшими упрощениями). Сначала пробовали без клампирующих диодов = порт и МК оставались живыми, но после 3-4 секунд непрерывного воздействия МК перезагружался, затем были установлены 1n4007 = порт и МК остаются живы, железо продолжает нормальное функционирование даже после длительного (10сек++) воздействия шокером.
К сожалению, эксперимент не полон, в ближайшее время проведем его более досконально. О результатах сообщу.

А причем тут 1Wire?
В стандарте на шину нет никаких шокеров. Вы хотите создать свой , оригинальный интерфейс - создайте.
Перефразируя Бисмарка, на любую Вашу хитрость злоумышленник ответит непредсказуемой глупостью.
Сегодня устоите перед шокером, я завтра вместо детского шокера найду другой эффективный способ вывести ее из строя, если она мне доступна.

Имеется плата с напряжением питания 3,3 В. Эта плата будет подключаться к другой, источник питания находится на другой плате. Хотелось бы защитить свою плату от случайного перенапряжения. Судьба источника питания мне безразлична, главное чтобы на мои микросхемы не пришло более 3,3 В. Время срабатывания не более единиц миллисекунд. Кто на чем делает такую защиту? Наверняка это TVS диоды. Как его самого защитить от перегрева, возможно ему придется долгое время шунтировать питание. Максимальное напряжение которое теоретически может попасть на мою плату это 12В.
Хотелось бы узнать конкретные названия элементов.

TVS - диоды не рассчитаны на долгую нагрузку, лучше зашунтировать тиристором.

Или поставить предохранитель в защищаемую цепь перед этим TVS, как это уже много лет делают в тех же жестких дисках ...