Как защитить микроконтроллер от электромагнитных помех

Я работаю с цепью высокого напряжения (2,1 кВ для проверки конденсатора дефибриллятора) и контролирую питание с помощью Arduino, считывая необходимую информацию с ноутбука через последовательный интерфейс. Большую часть времени схема работает нормально, но иногда при разряде конденсатора после проверки схема срабатывает сама по себе, без нажатия оператором кнопки. Также иногда последовательный монитор терпит неудачу. Я решил, что это происходит потому, что Linux перестает видеть USB-порт на короткое время, а сам USB снова появляется под другим именем. Я предполагаю, что это происходит потому, что во время разряда электромагнитное поле индуцирует напряжение в моей цепи, поэтому мой вопрос заключается в том, как защитить мою цепь от такого влияния, или, может быть, я совершенно ошибаюсь в причине.

Суть этого теста заключается в измерении времени заряда конденсатора. Время заряда определяется как время от включения питания до момента, когда ток, подаваемый источником питания, приближается к 0. Подключение enable1 и enable2 с использованием реле включает подачу питания, ток. Считывание предоставляет информацию, когда выходное напряжение источника питания составляет прибл. ноль Ампер. Во время разряда к ИУ вручную подключается разрядный резистор.введите описание изображения здесь

Это может быть совершенно бесполезная информация, и, к сожалению, я не могу помочь конкретно с вашей проблемой, я просто хотел бы отметить, что у меня было много проблем с серийным номером в Linux, прежде чем я прошил arduino новой прошивкой, просто предупреждение в случае, если это вызывает серийные проблемы.
Это была моя первая мысль, но тестирование показало, что без работающего блока питания последовательный порт никогда не выходит из строя. Спасибо за предложение, хотя
EMC означает электромагнитную совместимость, это специализация, связанная с тем, что вы пытаетесь сделать. Пока не обнаружил, что не могу найти хороших ссылок.
Вы должны иметь возможность инициировать период выборки DSO напряжений переключателя, используя всплеск разряда крышки (или, лучше: команду, которая запускает разряд), чтобы проверить свое предположение.
Шапочка из фольги? ;)
@ user6266, не могли бы вы дать нам какую-то схему того, что вы делаете сейчас? Если вы в настоящее время выполняете то, что я бы назвал надежной развязкой в ​​​​своей цепи, ответ будет сильно отличаться от того, если вы вообще не используете какие-либо развязывающие конденсаторы (в крайних случаях, я бы предположил, что вы где-то посередине). На самом деле это не проприетарная схема, а степень развязки, которую вы выполняете, и в моем случае мне нужно знать, какую плату и детали Arduino вы используете.
@tyblu Это хорошая идея. Я должен был подумать об использовании прицела раньше. думаю, завтра попробую, чтобы удостовериться
@Kortuk У меня нет развязывающих колпачков. Это всего лишь прототип, поэтому он не полностью реализован. Я использую ардуино УНО. Источник питания, который я использую, обеспечивает интерфейс 5V. Конденсатор разряжается вручную с помощью разрядного резистора (в будущем планирую добавить какое-нибудь разрядное реле, если получится).
@ user6266, если вы не используете развязывающие колпачки, то эта схема не завершена даже в качестве прототипа. Это шаг №1.
#tyblu Я добавил схему. Не могли бы вы сказать мне, как я могу использовать развязывающие конденсаторы здесь?
Привет @ user6266, я отредактировал свой ответ. Вы должны иметь возможность отменить выбор в качестве правильного ответа. Надеюсь, другие затем поделятся своим мнением.

Ответы (1)

Если основная часть помех исходит от соединений цепи (схема может помочь), вы можете либо добавить индуктивность к соединениям, чтобы отфильтровать высокочастотную обратную связь, либо попытаться изолировать цепь разряда и цепь управления и контроля. Добавить индуктивность можно так же просто, как намотать проволоку на ферритовую бусину. Необходимо позаботиться о том, чтобы обратная связь была достаточно ослаблена, не препятствуя работе схемы (т. е. более медленное время нарастания). Оптическая и физическая изоляция являются распространенными методами разделения цепей высокого и низкого напряжения. Безопасное разделение участков может быть слишком большой проблемой, но вы все равно можете разделить обратные пути каждой цепи на большую часть их пути. Путь возврата импульсного напряжения должен быть беспрепятственным (наименьшая индуктивность). Если усилия по изоляции не помогут, можно снизить входное сопротивление проблемных цифровых входов, используя подтягивающие или подтягивающие резисторы и конденсаторы. Значение резистора должно быть достаточно высоким, чтобы не нарушалась нормальная работа линии, т. е. драйвер может поддерживать это более низкое сопротивление; конденсатор закорачивает высокочастотное содержимое на землю — начните с 100 нФ керамики и при необходимости увеличьте до 10 мкФ (попробуйте сначала без ничего, конечно!). Если напряжение в какой-либо точке превышает максимальное значение детали, его можно зафиксировать ниже выбранного значения, используя что-то простое, например стабилитрон, хотя и другое (лучшее и более дорогое). конденсатор закорачивает высокочастотное содержимое на землю — начните с 100 нФ керамики и при необходимости увеличьте до 10 мкФ (попробуйте сначала без ничего, конечно!). Если напряжение в какой-либо точке превышает максимальное значение детали, его можно зафиксировать ниже выбранного значения, используя что-то простое, например стабилитрон, хотя и другое (лучшее и более дорогое). конденсатор закорачивает высокочастотное содержимое на землю — начните с 100 нФ керамики и при необходимости увеличьте до 10 мкФ (попробуйте сначала без ничего, конечно!). Если напряжение в какой-либо точке превышает максимальное значение детали, его можно зафиксировать ниже выбранного значения, используя что-то простое, например стабилитрон, хотя и другое (лучшее и более дорогое).Доступны системы/детали TVS . Но это только защищает от повреждений.

Если основная часть помех исходит от разрядных соединений конденсатора, одним из подходов может быть уменьшение излучения в источнике. Я предполагаю, что замедление или иное изменение скорости разряда крышки (TVS) не вариант, так как это повлияет на измерения. Следующим лучшим способом является уменьшение характеристик распространения проводов и дорожек, питающих конденсатор(ы): минимизация всех длин соединений, включая землю, и минимизация площадей контура заземления (держите обратную связь как можно ближе к сигналу/мощности). Конечно, поможет физическое расстояние между контроллером и тестируемым устройством.

У меня нет опыта работы с экранирующими слоями EMI (мю-металл и т. д.).

Стратегия пропустить все это — временно отключить контроллер во время разряда, на несколько сотен миллисекунд, сохраняя при этом состояние.

@ user6266, обратите внимание, что у других пользователей есть ценный опыт, другие идеи и более конкретные решения, которых нет в этом ответе. Возможно, подождите несколько дней, чтобы принять ответ, чтобы привлечь другие ответы.
Ты прав. Сделаю в следующий раз
Как защитить микроконтроллер от электромагнитных помех
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v