Jak skutecznie eliminować zakłócenia w obwodach zasilania i sygnalizacji LED?
Re: zaklocenia
From: gred_at_nospam_kki.net.pl (Grzegorz Redlarski)
Subject: Re: zaklocenia
Date: Tue, 04 May 1999 23:06:42 GMT
On Sat, 01 May 99 10:29:01 +0200, Piotr Laskowski
<Piotr.Laskowski_at_nospam_f117.n480.z2.fidonet.org> wrote:
Cześć Grzegorz !
Czesc Piotrek!
Dzieki za dokladniejsze naswietlenie problemu. Jesli chodzi o moje
doswiadczenia z zakloceniami, to ostatnio raczej nie mam z nimi
problemu. Robimy zbyt odpowiedzialne urzadzenia aby wplyw zaklocen
chocby ryzykowac. Wszedzie dajemy optoizolacje i rozne inne
zabezpieczenia. Dlatego tez, pisze to troche na podstawie swoich
doswiadczen sprzed wielu lat, jak tez doswiadczen kolegow. Dotyczylo to
glownie urzadzen na TTL-kach, Z80 itp., ktore sa generalnie bardziej
wrazliwe niz np. 80C51. W tego typu ukladach zaobserwowalem np., ze
wystarczylo srubokretem trzymanym za izolowana raczke dotknac do masy
aby uklad wariowal. Sposrod wielu roznych drog przedostawania sie
zaklocen, chcialbym zwrocic uwage na nastepujaca:
Mamy taka sytuacje: do plytki drukowanej dolaczone sa dwa obwody
zewnetrzne (to co nazwalem "antenkami"), np. zasilanie i dioda LED.
Jesli beda one dolaczone do masy w roznych punktach, to pomiedzy tymi
punktami wystepuje pewna indukcyjnosc. Jesli teraz w poblizu przewodu od
LED-a znajdzie sie inny przewod dolaczony do jakichs stykow, to na tym
przewodzie moga sie pojawic uskoki napiecia o bardzo duzym dU/dt w
momencie zwierania tych stykow (praktycznie nie ma znaczenia jaka moc
jest przelaczana). Duze dU/dt bardzo ladnie sie przenosi nawet przez
male pojemnosci i powoduje przeplyw pewnego ladunku, ktory na
indukcyjnosci masy powoduje krotki impuls napiecia wpuszczajacy uklad w
maliny.
Aby sie przed tym zabezpieczyc mozna przewody masy i zasilania
wyprowadzac na zewnatrz tylko przez rezystory. Wejscia analogowe
najlepiej robic jako roznicowe, nawet jesli jeden z przewodow to ekran.
Ponadto, nalezy sie zabezpieczyc przed tym aby prady zaklocajace nie
przeplywaly przez plytke tylko przechodzily "obok" niej. W tym celu
wszystkie zewnetrzne ("brudne") linie masy i zasilania nalezy sprowadzic
do osobnego obwodu polaczonego tylko w jednym punkcie z masa "czysta".
Oczywiscie masy i zasilania nie mozemy polaczyc wprost, nalezy miec
jednak na uwadze, ze te prady moga plynac przez kondensatory blokujace.
Proponowalbym wydzielic VCC "zewnetrzne-brudne" (w tym podlaczenie
zasilacza) i polaczyc je z VCC "wewnetrznym" przez dlawik. Zasada ta
dotyczy tez ewentualnych kondensatorow blokujacych wejscia - jezeli sa
polaczone z przewodem zewnetrznym bez posrednictwa rezystora, to te
kondensatory powinny byc podlaczone do tej "brudnej" masy.
Wygladaloby to jakos tak:
Obwody Obwody
zewnetrzne wewnetrzne
---+ VCC +---
| |
---+ +---
| |
---+ +---
| |
---+-- L --+---
| |
C C
| |
---+-------+---
| |
---+ +---
| |
---+ GND +---
| |
C (C)
| |
---+--(R)--+--- jakies wejscie
Oczywiscie, to wszystko jest pewnym uproszczeniem, bo wszystko zalezec
bedzie od tego co to za uklad, co jest do niego podlaczone i od innych
konkretnych warunkow.
Uklad wlaczajacy stycznik jest na optotriakach. Wyjscia sa
zbocznikowane warystorem 270V i kondensatorem 10nF.
GR> Czy optotriaki sa przy procesorze, czy przy triakach?
Sa na drugiej plytce, w linii prostej ok 3cm od procesora. Natomiast nie mam
dodatkowych triakow. Mierzony prad cewki starego, wielkiego stycznika to ok
20mA. Optotriak powinien wyciagnac 100mA (1A w impulsie) wiec chyba wystarczy.
Radzilbym policzyc prad jaki bedzie plynal dla pradu stalego. Stycznik,
zanim zamknie sie w nim obwod magnetyczny, ciagnie duzo wiekszy prad niz
po zalapaniu. Wartosc tego pradu bedzie zapewne zblizona do U/R, a L
"wlaczy sie" dopiero pozniej. Ponadto, ten kondensator 10n moze tez nie
dobrze wplywac na optotriaka. Triaki nie lubia szybko narastajacego
pradu.
GR> Proponowalbym przy triakach, a z plytki wypuscic obydwa przewody
GR> sterujace LED-em przez rezystory (rezystory na plytce z CPU).
Dlaczego rezystory na obydwu liniach?
W ukladzie sa 3 expandery IO PCF8547. Polowa wyjsc (1.5 ukladu) sluzy do
sterowania LEDami optotriakow, druga polowa jest jako optoizolowane wejscia. LED
jest polaczony z jednej strony do expandera a z drugiej przez rezystor do Vcc.
Moze PCF8574 (I2C)? Jesli chodzi o 2 rezystory, to ten od strony VCC ma
zapobiegac dostawaniu sie zaklocen wlasnie na VCC, a ten od strony
wyjscia, w pewnym stopniu zabezpiecza wyjscie scalaka. Jesli te przewody
sa bardzo krotkie, to moze nie beda nic znaczacego lapac i wystarczy 1
rezystor od VCC. Ja bym jednak dal tez ten drugi.
[...]
GR> Czy nie masz jakichs "antenek", np. klawiatura, LED-y itp. poza
GR> plytka? Wazne jest jak i skad sie do nich ciagnie mase i zasilanie,
GR> najlepiej ze wspolnego punktu, tego samego co przychodzi zasilanie
GR> albo (i) przez jakies dlawiki, czy rezystory.
"Antenkami" sa przewody do czujnikow (4xtemperatura LM35 + 1x LM355, natezenie
swiatla fotodioda BPYP44, wilgotnosc powietrza - higrometr KWAP) i do 4
licznikow (bedzie anemometr i wodomierze z impulsatorem).
Wszystkie te przewody sa ekranowane. Bez ekranu jest tylko wielozylowy przewod
od optotriakow i zasilajacy.
Przewod ekranowany zabezpiecza sygnal przed zakloceniami, jednak nie
zabezpieczy przed przedostawaniem sie zaklocen do masy ukladu, a wrecz
moze je lapac.
[...]
GR> Czy kondensator 10nF jest odpowiedniego typu do tego celu?
Nie mam zielonego pojecia. Kupilem pierwszy lepszy odpowiadajacy gabarytami na
napiecie 400V.
Radzilbym to sprawdzic. IMO powinien to byc kondensator wyprodukowany
specjalnie do takich celow. We wspomnianym RE AV wspominaja troche o
normach i badaniach przez jakie musza one przejsc, ot chocby "proba
zapalnosci aktywnej", proby na 2.5kV (5kV) itp.
GR> Kondensatorom przeciwzakloceniowym stawia sie dosc ostre wymagania
GR> (bylo troche na ten temat np. w Radioelektroniku AV 99-4). Przy
[...]
Zastanawiam sie jednak czy nie lepiej zastapic optotriakow banalnym
miniaturowym przekaznikiem, z tym powinno byc chyba mniej problemow.
Nie koniecznie. Z przekaznikami moga byc nawet wieksze problemy jesli
chodzi o zaklocenia.
Robiac eksperymenty zasililem uklad z autotransformatora i obserwowalem jak
zachowuje sie elektronika przy zmiennym zasilaniu. W dol pracuje poprawnie do
110V, ale w gore juz przy 250V polecialy optotriaki (byly na 400V :-|).
IMO optotriaki sa duzo mniej odporne niz jakiekolwiek zwykle triaki, ale
prawde mowiac, to nie mialem z nimi praktyczie do czynienia.
[...]
W osobnym poscie piszesz, ze masz problem z brakiem zaklocen :-) . U nas
jak testowalismy cos kiedys na Z80, probowalismy na to zaradzic na rozne
sposoby - podlaczalismy rozne silniki, w tym komutatorowe, i nic.
"Zadzialal" dopiero dosc niepozorny (przy tych silnikach) przekaznik
RU-cos tam. Nie widze go w aktualnym katalogu Relpolu i nie moge teraz
podac konkretnego typu. Moze ktos zna inne skuteczne sposoby na
generowanie zaklocen?
Piotrek.
gr