Добрый день.
Хочу сделать устройство на микроконтроллере STM32 расположеное на растоянии 10-20м от другого, связаны они по рс485. RS485 гальванически развязан. Одна из плат запитана от ибп на 24в и от этого бп питается плата на растоянии 10-20м. На стороне отдаленой платы 24в планируется сразу понижать до 12в(есть потребители) чем-то типа MP1584, а дальше уже 3.3в через 1117. Вопрос можно ли питать МК устройство на растоянии 10-20м от БП? Про потери в напряжении я понимаю, но меня больше волнуют помехи. Или нужен гальваничеки развязаный DC-DC преобразователь? И какие вообще рекомендации в моем случае?

Не то написал малость - думал беспроводное питание

Зависит от того где применяется. И условия этих помех. В автомобилях особо не парятся с этим. Нормальный фильтр по входу только.

Не похоже, что волнуют, потому что тогда бы Вы хотя бы мельком глянули в пока ещё доступный для скачивания паспорт практически снятой с производства MP1584 и увидели бы там предел 30 В, который при первой же помехе будет превышен при любом входном защитном элементе, про который к тому же ни намёка.

Ну и, собственно, на вопрос темы — при правильной схеме и разводке не только ничего не горит, но и изолировать не требуется.

Промышленные условия, там где 3 фазы, асинхронные двигатели на 2кВт и т.п.

На что посоветуете заменить?

Можно ссылку в нужную сторону или пример фильтра. Некогда не работал с таким и интересуют все грабли.

В Micro-Cap есть хорошая модель эффекта возбуждения в линии питания таких удаленных DC/DC преобразователей.
Суть в том, что импульсный DC/DC представляется в линии как негативный импеданс.
Поэтому выбор фильтров у DC/DC и самого источника 24В совсем не так очевиден.
Самые большие проблемы возникают при включении таких систем,
когда DC/DC начинает заряжать свои выходные конденсаторы, а источник 24В имеет крутое нарастание на своем выходе.

Я бы вам предложил последовательно в питание у потребителей врезать резисторы по 100 Ом.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

А про помехи не волнуйтесь. Они у вас там большие не будут. Не создавайте только петлей земли.

100 ом может на кабеле набраться легко

Слабовато у вас с практикой.
Чтобы на 20 м было 100 Ом надо взять провод с сечением 0.05 м.

где 10..20, там и 100..200
проблемы с ёмкостью на выходе можно решить ёмкостью на входе

Я собираюсь 8 контроллеров питать по 2-парной витухе (0.2мм², напряжение 12В), но жрут они очень мало + все разместятся на круге диаметром 6 метров. Сейчас у нас all-sky камера работает, питается от 4-парной витухи (по 3 провода), 12В до 1.5А вполне нормально чешет, правда, за счет падения на проводе (метров 25) при максимальной мощности нагревателя на камере уже ~10.5В — но это фигня, т.к. можно хоть 7.

Одно только повышение ёмкости на входе особенно low ESR, как рекомендуют производители DC/DC, только увеличит риски.

не знаю, может производители dc/dc и дураки, но модель у вас точно странная - сопротивление линии меньше esr конденсатора, а емкость 1u - вообще ни о чём
сделайте хотя бы 10, 10m, 1000u

Эт я вам оставляю.
Мой случай 20-м провода сечением 0.5 и 24 В мощный источник. В этом я узкий спец.

С фильтром спасибо учту. Тогда ещё вопрос. Я так понял что DC-DC должен справится со всеми помехами и не пропустить их на питание контроллера. Возможно ли запитать от данного БП в 24в несколько электромагнитных клапанов? Планировалось использовать реле, но если это не создаст глюков для МК можно включать через mosfet И еще по поводу выносных кнопок, опять вопрос в стабильности и принятии помех, если кнопка находится 20см от платы, на кнопку нужно подавать 24в~12в и снимать через стабилитрон в 3,3в сигнал на МК, или можно стандартно на кнопку землю, а подтяжку к 3.3в?
ПС До этого устройства ограничивался размерами платы.

Когда-то мы с удалённой кнопки получали +27 В. Эти +27 В через балластный резистор со стабилитроном на землю подавали на вход ТТЛ. При попадании в электромагнитное поле схема ложно срабатывала – стабилитрон и паразитные ёмкости работали, как детекторный приёмник.

Балластный резистор сделали из двух с конденсатором на землю (Т-образный RC-фильтр) – после этого ложных срабатываний не видели.

Обвязка кнопки тут faq был на форуме.
Можно через оптопару даже диодную думаю надежней будет чем стабилитрон

слушаем вас внимательно
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Если делаете некий шкаф управления, который должен работать достаточно надежно в промышл. условиях.
- для запитки от основной сети используйте разделительный трансформатор.
- наличии защит - входной авомат, предохранители.
- цепи питания электроники и силовой части должны питатся от разных источиников или (зависит от силовых нагрузок)
отделены фильтрами.
- управление силовой частью - через оптронные развязки.
- входы удАленных датчиков, кнопок - также д.б. развязаны или использовать схемы фильтра-ограничителя напряжения-тока по входм.
Напряжение - 24-12-220В.
Если кнопки находятся на плате контроллера или на его корпусе - они должны быть достаточно "токовые" - защита от помех,
(подтяжка 50КОм к 3В не проходит. )
Защита от "логических" помех на кнопки, тотже дребезг, делается программно.

Кроме высокого уровня помех, в пром. условиях нередко возникают перенапряжения в сети, аварии, гроза в конце концов.
Причем эти события разработчику следует считать "штатными" и обыденными

Прочитайте внимательно пояснения на схеме, которую я привел.
У вас неправильная модель.
Даже интересно за какое время вы поймете.

Насчет же проблемы скажу больше.
Скорее всего большинство кто запитывает DC/DC преобразователи от внешних удаленных источников (достаточно метра) без специальных мер сталкивается с этим эффектом.
Только списывает его на всякие якобы помехи.
Особенно плохо тем кто управляет питанием к DC/DC тумблером или реле.
По моим наблюдениям от этого эффекта DC/DC микросхемы даже иногда не сгорают, а деградируют.
Это еще больше запутывает разработчиков.

т.е. у вас модель правильная т.к. не работает
а у меня неправильная - ибо работает


а вы dc/dc специально используете без ограничения тока ?

фильтр подразумевает LC цепь расчитаную в программе?

Про ложные срабатывания это я знаю, а вот так и не понял какой оптимальный вариант для кнопок управления, которые вынесены за приделы платы. Типы включений кнопок к МК я знаю, а вот в "моем" случае интересно услышать совет. Либо кнопку на землю и подтяжка 10к к 3.3в или на кнопку 24 или 12в и через стабилитрон + резистор + конденсатор на землю?
Видел промышленные PLC и знаю про опторазвязку от датчиков на дальних растояниях. При этом можно ли на датчики пускать 24в от основного БП? И вот вопрос, если датчик удален и нужно снимать аналоговый сигнал(грубо говоря потенциометр) как быть здесь?

1. Да.
2. Оптронная развязка (или реле), ток замыкания кнопки 50-100-... мА.
По входу - предохранитель на 0.5 - 1 А. Запитка цепи кнопки - от "силовой" цепи питания 24В.
3. Можно. С учетом снижения общей надежности из-за того, что в случае длинных линий связи-питания к датчикам
этот (общий) БП может быть выведен из сторя. Если система "моноблок" это не так критично
(вероятность "прилета" по длинным линиям отсутствует)
4. Для потенциометра можно использовать решение "эконом", в виде стандартного "моста" (типовые схемы включения термодатчиков ТСП и тензозатчиков). Линия связи с таким датчиком - 4-проводная + защитный экран. Это дает защиту от синфазных помех, линия связи может быть очень длинной - км. Небольшая сложность - напрямую на процессор этот сигнал завести нельзя, нужен "входной" дифф. усилитель-приемник.
(если в ADC процессора нет дифференциального входа)
Естественно, все зависит от требований к точности "замера". Если нужна высокая точность следует исползовать измерительный усилитель, достаточно дорогой в виде IC (или делать узел "наразвес").
Если же это крутилка-задатчик - более оптимально переделать его на энкодер.

Понял решение, но не понял для чего используется именно "большой" ток. Можете объяснить на пальцах?
Аналоговый датчик это датчик уровня с набором резисторов, так что точность там не сильно влияет, так как значения фиксированы.
Тут пишут что с dc/dc сложности возникают, так может смотреть в сторону линейных преобразователей типа кренки?

Чем больше ток, тем выше помехозащищенность. Т.к. возрастает отношение мощности сигнала к помехе.

А вы можете как-то доказать, что это оптимально? Или это просто очередные танцы с бубном: "налеплю все что ни попадя, о чем от пацанов в курилке слышал, авось поможет"?


Лень рисовать схему, давайте на словах, схема тривиальная. Кнопка соединена одним концом с источником питания +24В, ко второму концу подключен резистор R, а второй конец этого резистора подключен к аноду светодиода оптрона. Катод светодиода оптрона соединен с землей.

Сначала я ставлю резистор R=10к, ток через замкнутую кнопку и через оптрон будет чуть меньше 2.4 мА.
Затем я ставлю резистор R=1к, ток через замкнутую кнопку и через оптрон будет порядка 24 мА.

Вы утверждаете, что во втором случае помехоустойчивость будет выше? А я утверждаю, что она в обоих случаях будет совершенно одинаковая и очень-очень плохая, просто никудышняя.

Используем диодную оптопару, проблем с помехами нет. Оборудование установлено в дизельной, а выносной пульт( там где кнопки) на удалении 20 метров.

1. Не. В моей рекомендации речь об оптимальности не идет. Одно из многих типовых решений, которое используется на практике.
Не претендую я на оптимальность. Как Вы могли обомне ТАКОЕ подумать !!!!

2. Да. помехоустойчивость будет выше. Вашу схему следует дополнить шунтирующим резистором - параллельно опторону, номиналом
в соответствии с расчетным рабочим током цепи кнопки и максимальным током светодиода оптрона.
Очевидно, что влияние помехи на слаботочную цепь будет сильнее, чем на "токовую". Это доказательств не требует.
Если требует - см. з-н Ома

Для предложенной вами схемы отношения мощностей сигнала и условной помехи будут одинаковыми.
Учитывая предыдущий комментарий, нарождается спор, в простонародье именуемый холиваром.

Срабатывание оптрона нужно делать при токе не менее 10мА, и еще, многие кнопки требуют повышенного тока коммутации, при этом происходит естественная самоочистка контактов, особенно актуальная при работе в уличных условиях.

Но вопрос-то был "какой оптимальный вариант для кнопок управления", вы на него отвечали.



Это лучше, но, к сожалению, это тоже довольно плохая схема.

А вы можете сказать, зачем в этой схеме нужен оптрон?

В смысле измыслить? Информации же полный ноль. Поэтому могу лишь посоветовать сперва ТЗ сочинить, а также ещё раз повторяю — всё то, что без него бурно нафантазировано в теме изолирующего и якобы по этой причине от всего защищающего, неправда — без традиционных элементов защиты всё оно одинаково выгорит, в т.ч. даже если эти то ли 20 м, то ли 20 см будут валяться под ковриком в офисе.

Вообще да, интересный вопрос. От статики?
Когда развязывают 220В от низковольтной части, особенно в целях безопасности человека, то ясно.
А тут разве нельзя эффективно обойтись без оптрона?

Эффект, о котором пишет AlexanderS действительно имеется, хотя и не буду спорить о корректности параметров. У меня на практике был похожий случай, когда 8 контроллеров, каждый со своим не изолированным DC/DC висел на линии в виде буквы Т. На верхний левый конец подавалось питание 14В, до соединения было примерно 2 метра, на правом верхнем отрезке (~3 метра) висел один контроллер, а на вертикальном (~28 метров) все остальные. При работе от сетевого источника питания вроде никаких проблем не было. После перехода на аккумулятор ("ИБП" заказчика), первый контроллер (на коротком отрезке и самый близкий к источнику питания) начинал непредсказуемо сбоить, причем замена и перетасовка никак не помогали. Потом посмотрели осциллографом - на шине питания была куча довольно регулярных помех с большой амплитудой, хотя наводить их было нечему. Это, в общем то, предполагалось и LC-фильтры с TVS'ами по входу имелись, но TVS почему-то ничего не ограничивал. Оказалось, что монтажнику выдали TVSы на 200В вместо 20В. После замены все заработало как положено.

Вообще-то можно. Однако если делать так, как предлагает k155la3 - гнать ток в сотню миллиампер через устройство ввода - то без оптрона скорей всего будет плохо, ибо ток такой величины сам является источником помех. А вот если нагрузочный резистор для кнопки поставить рядом с самой кнопкой, тогда оптрон будет не нужен. Ну и 100 мА в качестве "типового решения" - это явный перебор. Типовые решения расписаны в стандартах, там требуемые токи на порядок меньше.

есть какой-то, и он привёл прекрасную модель, как не надо делать - просто так не делайте

В соседней ветке, кстати, привели интересную ссылку - http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an88f.pdf
Там документально доказывают наличие эффекта.
Однако всю методику свели к методу тыка.
Линии питания и источники питания вещь совершенно непредсказуемая.
При хорошем размахе и трансил могут сжеть. Нельзя забывать, что у супрессоров ограниченный ресурс.
Короче, обсуждать и делится эмпирическим опытом тут можно бесконечно.

неоднократно сталкивался с таким эффектом, причем броски были огромные, при номинале 24В выгорали DC/DC рассчитанные на 48+В.
похожий аппноут есть и у техаса, там советуют закладывать DC/DC с огромным запасом.
замена керамики на электролиты отлично помогает.

У меня вышибало и с электролитами.
Я бы связал проблему с непропорционально мощным источником.
Т.е. лучший вариант мелкие нагрузки питать маломощным источником.

какие 48, там если бездумно, как у AlexandrY, делать, за 480 улетит



на большие электролиты, 22u - это ниачом, а 1u - нас потроллить

Мне приходилось иметь дело с 3-х полюсными кнопками, у которых одна группа контактов требовала ток НЕ менее 100 мА - приходилось ставить резистор-печку у себя (у "клиента" не было возможности) - нарушать требования ТУ на изделия (в данном случае: кнопки) НЕ рекомендуется.


- Выделено мной.
На нашей "фабрике" раньше смеялись над керамикой параллельно электролитам, но, сегодня это (параллелить) стало нормой. - Электролит (большая ёмкость) спасает от низкочастотных помех; керамика (малая паразитная индуктивность) спасает от высокочастотных помех.

Да мало ли экзотики на свете. Наверное, покрытие контактов было ну очень специфическое, например, что-нибудь для агрессивной среды с пылью, где даже золочение не поможет. Но речь-то шла про "типичное" или "оптимальное" решение.

Впору уже организовывать ветку для разрушителей легенд.
Кнопки на 100 мА это были либо электронные кнопки со своей внутренней схемой
либо это были кнопки в цепях вроде цепей безопасности,
где ток регламентируют не из-за кнопок, а по другим соображениям.

Подозреваю, что заумные спецификации на кнопки пишут не от большого ума.

Пару недель назад я чинил двойной микрик в ручке передач своего авто марки Opel. Этот микрик блокирует ручку, а заодно и стопорит ключ в замке.
Он напрямик коммутировал соленоиды. Разработчики не поставили туда никаких супрессоров. Ток там и был в пределах сотни миллиампер.
И микрик законно обгорел и перестал контачить. И главное проблема проявлялась сначала очень редко, а потом по нарастающей в течении года.
Производитель категорически не рекомендует чинить что-то в ручке передач, а советует менять весь узел с ручкой. Прям клондайк для автосервисов.
Управление жизненным циклом в чистом виде.

В такой схеме можно увеличить ток резистором R2 или поставить R2 перед R1.

В схеме с подтяжкой к 3.3в тоже можно увеличить ток, но это будет нагрузка на стабилизатор 3.3в. я правильно понимаю?
Еще есть вопрос с землей. В щитовой есть заземление, я так понимаю моя земля 24в и цифровая земля не должны соединятся с заземлением?

Так стоит или нет?

Шина земли в помещении соединяется с металл. корпусом прибора или шкафа управления или ящика с электроникой.
Это соединение выполняется самой шиной или медным канатиком большого диаметра. Какого - не помню, надо смотреть ПУЭ
или чего там сейчас используется. Идея этого такова: в случае "глобального" КЗ в приборе шина земли не должна отгореть.
(тем самым гарантируется, что корпус прибора не будет под напряжением, чтобытам не случилось).
Соединение - сварка или клеммное "ухо" на приваренный к корпусу шкафа винт.
---
Внутри шкафа обычно расположена "гребенка" заземляющих клем, приваренная к корпусу.
Шина GND (-24В) прибора соединена с одной из этих клемм.
(в случае пробоя БП или "прилета" перенапряжения по линиям связи ток пойдет на "штатную" землю и в контур заземления, а не еще кудалибо,
например, на кнопку оператора

совсем не так
немного подумал и смог перевести подсознательное в сознательное:
1. энергия дросселя равна энергии конденсатора
2. энергия дросселя равна напряжение питания делённое на сопротивление линии в квадрате умноженное на индуктивность пополам
3. энергия конденсатора равна напряжению выброса в квадрате умноженное на ёмкость пополам
другими словами, чтобы поиметь на входе удвоенное напряжение вполне достаточно, чтобы в конденсатор входило не больше энергии, чем в дроссель
другими словами, (входная) ёмкость равна индуктивности (линии) делённой на квадрат сопротивления (линии)

Передаем питание на 200 метров. Что мы делаем на правильно?

Проблема не в мощности источника, а в скорости нарастания напряжения. Если ВИП импульсный, с хорошими конденсаторами на выходе, то фронты десятки мс и никаких проблем. А если после источника стоит тумблер, то выброс зависит от получившейся добротности линии. Тут может не хватить никакого запаса по напряжению или TVS-ов.
Вторая проблема-отсутствие системы мягкого старта в понижающих преобразователях. Они одновременно не стартуют-UV детекторы у всех разные. В результате, возможно даже возбуждение колебаний при самом неудачном раскладе.
Советы следующие:
1. Использовать стабилизаторы с мягким стартом. Чем длиннее провода, тем мягче надо делать старт. Схему детектора UV, желательно, подключить через RC фильтр, чтобы он не дергался на помехи.
2. Не делать провода излишне толстыми. Пусть будет немного потерь.
3. Соединять потребителей только цепочкой. Питание делать слегка витым. Так паразитная индуктивность меньше. Если нужны ветки питания, то тащить ветки от самого источника-никаких разветвлений после длинных участков.
4. Первичный ВИП только импульсный. Если возможно, завалить его фронты дополнительной емкостью у самого ВИП. Если нужен тумблер, то лучше ставить его по входу ВИПа.

НЕТ никакой проблемы.
АБСОЛЮТНО.
Т.е. проблема высосана из пальца, "надуманная"
Даже при длине проводов 200 метров (а не 20)
У нас ДЕСЯТИЛЕТИЯМИ все работает без проблем.

А вот на больших самолетах это проблема. Как раз провода по 200 метров и токи от 24 В в сотни Ампер. При отключении питания выбросы в минус, местами, доходят до 300 В.
Эта проблема присуща любым системам питания, где частота смены напряжения сравнима с собственной частотой резонанса цепей питания.

Что мешает ограничить отрицательный индуктивный выброс защитными цепочками?