วิธีป้องกันไมโครคอนโทรลเลอร์จากสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า


13

ฉันกำลังทำงานกับวงจรไฟฟ้าแรงสูง (2.1 kV สำหรับการทดสอบตัวเก็บประจุด้วยเครื่องกระตุ้นหัวใจ) และฉันกำลังควบคุมแหล่งจ่ายไฟด้วย arduino อ่านข้อมูลที่จำเป็นจากแล็ปท็อปโดยใช้อินเตอร์เฟสแบบอนุกรม วงจรเวลาส่วนใหญ่ทำงานได้ดี แต่ในระหว่างที่ตัวเก็บประจุปล่อยประจุหลังจากผ่านการทดสอบวงจรจะทำงานด้วยตัวเองโดยไม่ต้องกดปุ่ม บางครั้งจอภาพแบบอนุกรมก็ล้มเหลวเช่นกัน ฉันคิดว่ามันทำเช่นนั้นเพราะ Linux หยุดเห็นพอร์ต USB เป็นระยะเวลาสั้น ๆ ที่ USB ปรากฏขึ้นอีกครั้งภายใต้ชื่ออื่น ฉันคิดว่ามันเกิดขึ้นเพราะในช่วงที่ปล่อยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าในวงจรของฉันดังนั้นคำถามของฉันคือวิธีการป้องกันวงจรของฉันจากอิทธิพลดังกล่าวหรือบางทีฉันผิดทั้งหมดเกี่ยวกับเหตุผล

จุดทดสอบนี้คือการวัดเวลาประจุของตัวเก็บประจุ เวลาในการชาร์จถูกกำหนดให้เป็นเวลาจากพลังงานเปิดถึงเวลาที่กระแสไฟฟ้าจ่ายเข้าใกล้เข้ามา 0. การเชื่อมต่อ enable1 และ enable2 โดยใช้รีเลย์เปิดใช้งานแหล่งจ่ายไฟกระแสไฟที่อ่านออกมาจะให้ข้อมูลเมื่อแหล่งจ่ายไฟประมาณ ศูนย์แอมป์ ในระหว่างการคายประจุตัวต้านทานคายประจุจะเชื่อมต่อกับ DUT ด้วยตนเอง ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่


นี่อาจเป็นข้อมูลที่ไร้ประโยชน์อย่างสมบูรณ์และน่าเสียดายที่ฉันไม่สามารถช่วยคุณแก้ปัญหาได้โดยเฉพาะฉันแค่อยากจะชี้ให้เห็นว่าฉันมีปัญหามากมายเกี่ยวกับซีเรียลบนลีนุกซ์ก่อนที่ฉันจะยิงอาร์ดิโนด้วยเฟิร์มแวร์ใหม่ ในกรณีนี้ทำให้เกิดปัญหาอนุกรม
Ell

นั่นเป็นความคิดแรกของฉันเช่นกัน แต่การทดสอบแสดงให้เห็นว่าหากไม่มีแหล่งจ่ายไฟทำงานพอร์ตอนุกรมจะไม่ล้มเหลว ขอบคุณสำหรับคำแนะนำว่า
user6266

1
EMC ย่อมาจากความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้ามันเป็นความเชี่ยวชาญที่เกี่ยวข้องกับสิ่งที่คุณกำลังพยายาม จนกว่าฉันจะพบว่าฉันไม่สามารถหาแหล่งอ้างอิงที่ดีได้
Kortuk

2
คุณควรจะสามารถเรียกใช้ช่วงเวลาตัวอย่างของ DSO ของสวิตช์แรงดันไฟฟ้าโดยใช้สไปค์สโคป (หรือดีกว่า: คำสั่งที่เริ่มการคายประจุ) เพื่อตรวจสอบสมมติฐานของคุณ
tyblu

1
@Kortuk ฉันไม่มีแคป decoupling ใด ๆ นี่เป็นเพียงต้นแบบดังนั้นจึงยังไม่ได้ติดตั้งอย่างสมบูรณ์ ฉันใช้ arduino UNO พาวเวอร์ซัพพลายที่ฉันใช้อยู่มีอินเตอร์เฟส 5V ตัวเก็บประจุถูกปล่อยออกมาด้วยตนเองโดยใช้ตัวต้านทานการปลดปล่อย (ในอนาคตฉันวางแผนที่จะเพิ่มรีเลย์การปล่อยประจุถ้ามันใช้งานได้)
user6266

คำตอบ:


7

หากสัญญาณรบกวนจำนวนมากมาจากการเชื่อมต่อวงจร (วงจรจะช่วยได้) คุณสามารถเพิ่มการเหนี่ยวนำให้กับการเชื่อมต่อเพื่อกรองสัญญาณป้อนกลับความถี่สูงหรือพยายามแยกวงจรจ่ายไฟและวงจรควบคุมและตรวจสอบ การเพิ่มความเหนี่ยวนำสามารถทำได้ง่ายเพียงแค่ห่อลวดรอบ ๆ ลูกปัดเฟอร์ไรต์ ต้องใช้ความระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าข้อเสนอแนะนั้นได้รับการลดทอนอย่างเพียงพอในขณะที่ไม่ขัดขวางการทำงานของวงจร (เช่น: เพิ่มขึ้นช้าลง) การแยกทางแสงและทางกายภาพเป็นวิธีการทั่วไปในการแยกวงจรแรงดันสูงและต่ำ บริเวณแยกที่ปลอดภัยอาจเป็นปัญหามากเกินไป แต่คุณยังสามารถแยกเส้นทางกลับของแต่ละวงจรออกจากกันเพื่อการเดินทางส่วนใหญ่ เส้นทางการส่งกลับแรงดันไฟฟ้าแบบ spiking ควรไม่มีข้อ จำกัด (เหนี่ยวนำน้อยที่สุด) หากความพยายามในการแยกไม่ได้ทำเคล็ดลับ สามารถลดความต้านทานอินพุตของอินพุตดิจิตอลที่มีปัญหาโดยใช้ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุแบบดึงขึ้นหรือดึงลง ค่าตัวต้านทานควรสูงพอที่การทำงานปกติของสายจะไม่ถูกขัดขวาง - นั่นคือผู้ขับขี่สามารถรองรับความต้านทานที่ต่ำกว่านี้ได้ ตัวเก็บประจุนั้นใส่เนื้อหาความถี่สูงลงไปที่พื้น - เริ่มต้นด้วยเซรามิก 100nF และทำงานได้ถึง 10uF ถ้าจำเป็น (ลองใช้ครั้งแรกโดยไม่มีอะไรแน่นอน!) หากแรงดันไฟฟ้า ณ จุดใด ๆ เกินกว่าค่าสูงสุดของชิ้นส่วนหนึ่งสามารถหนีบให้ต่ำกว่าค่าที่เลือกโดยใช้บางอย่างที่เรียบง่ายเหมือนไดโอดซีเนอร์แม้ว่าจะเป็นแบบอื่น (สูงกว่าและแพงกว่า) ตัวเก็บประจุนั้นใส่เนื้อหาความถี่สูงลงไปที่พื้น - เริ่มต้นด้วยเซรามิก 100nF และทำงานได้ถึง 10uF ถ้าจำเป็น (ลองใช้ครั้งแรกโดยไม่มีอะไรแน่นอน!) หากแรงดันไฟฟ้า ณ จุดใด ๆ เกินกว่าค่าสูงสุดของชิ้นส่วนหนึ่งสามารถหนีบให้ต่ำกว่าค่าที่เลือกโดยใช้บางอย่างที่เรียบง่ายเหมือนไดโอดซีเนอร์แม้ว่าจะเป็นแบบอื่น (สูงกว่าและแพงกว่า) ตัวเก็บประจุนั้นใส่เนื้อหาความถี่สูงลงไปที่พื้น - เริ่มต้นด้วยเซรามิก 100nF และทำงานได้ถึง 10uF ถ้าจำเป็น (ลองใช้ครั้งแรกโดยไม่มีอะไรแน่นอน!) หากแรงดันไฟฟ้า ณ จุดใด ๆ เกินกว่าค่าสูงสุดของชิ้นส่วนหนึ่งสามารถหนีบให้ต่ำกว่าค่าที่เลือกโดยใช้บางอย่างที่เรียบง่ายเหมือนไดโอดซีเนอร์แม้ว่าจะเป็นแบบอื่น (สูงกว่าและแพงกว่า)มีระบบ / ชิ้นส่วนTVS สิ่งนี้จะช่วยปกป้องจากความเสียหาย

หากการรบกวนจำนวนมากกำลังแผ่จากการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุของตัวเก็บประจุวิธีหนึ่งก็คือการลดรังสีที่แหล่งกำเนิด ฉันเดาว่าการชะลอหรือปรับเปลี่ยนอัตราการไหลของสัญญาณ (TVS) ไม่ใช่ตัวเลือกเนื่องจากมันจะส่งผลต่อการวัด สิ่งที่ดีที่สุดถัดไปคือการลดคุณสมบัติการแพร่กระจายของสายไฟและร่องรอยการจ่ายไฟให้กับตัวเก็บประจุ: ลดความยาวการเชื่อมต่อทั้งหมดรวมถึงกราวด์และลดพื้นที่ลูปกราวนด์ แน่นอนว่าระยะทางกายภาพระหว่างคอนโทรลเลอร์กับ DUT จะช่วยได้

ฉันไม่มีประสบการณ์กับเลเยอร์การป้องกัน EMI (mu-metal ฯลฯ )

กลยุทธ์ที่จะข้ามทั้งหมดนี้คือการปิดตัวควบคุมชั่วคราวระหว่างการคายประจุไม่กี่ร้อยมิลลิวินาทีประหยัดสถานะในระหว่างนี้


1
@ user6266 โปรดทราบว่าผู้ใช้รายอื่นมีประสบการณ์อันมีค่าแนวคิดที่แตกต่างและวิธีแก้ปัญหาเฉพาะเพิ่มเติมที่ไม่ได้อยู่ในคำตอบนี้ อาจรอรับสองสามวันเพื่อยอมรับคำตอบเพื่อดึงดูดคำตอบอื่น ๆ
tyblu

คุณถูก. จะทำในครั้งต่อไป
6266
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.