защита входов АЦП (решено)

[avas]

Какое максимальное напряжение держит вход АЦП SMH2010 без последствий? Интересует величина как положительного так и отрицательного напряжения. Подача =24В на вход приведет к выходу из строя? Какую схему защиты вы порекомендуете?

[Arsie]

Сообщение от avas

Какое максимальное напряжение держит вход АЦП SMH2010 без последствий? Интересует величина как положительного так и отрицательного напряжения. Подача =24В на вход приведет к выходу из строя? Какую схему защиты вы порекомендуете?

Входы разных типов "держат" разное напряжение.

Входы разных типов защищаются по разному.

Схему защиты не рекомендуют наобум. Для правильного выбора схемы защиты нужно сначала понять, от чего защищаемся. От удара молнии или от монтажника с батарейкой в зубах. И с какой вероятностью происходит ожидаемое событие. На основании этих данных уже рекомендуют.

[avas]

тип входа SMH2010: 4-20mA. Рассматриваемый случай: закорачивание токового датчика при неверном монтаже и пр. (на вход АЦП попадает постоянное 24В). Хотел использовать цепь супрессор SMBJ10A + самовосстанавливающийся предохранитель на 50mA. В связи с этим вопросы:
1. Какое сопротивления входа АЦП? Лучше схема входа 4-20 если не тайна.
Есть схема на SMH2010C, но без номиналов.
2. Какой(ое) предельный ток/напряжение входа, чтобы без последствий?
3. Какую схему защиты порекомендуете?

[Arsie]

Сообщение от avas

тип входа SMH2010: 4-20mA. Рассматриваемый случай: закорачивание токового датчика при неверном монтаже и пр. (на вход АЦП попадает постоянное 24В). Хотел использовать цепь супрессор SMBJ10A + самовосстанавливающийся предохранитель на 50mA. В связи с этим вопросы:
1. Какое сопротивления входа АЦП? Лучше схема входа 4-20 если не тайна.
Есть схема на SMH2010C, но без номиналов.
2. Какой(ое) предельный ток/напряжение входа, чтобы без последствий?
3. Какую схему защиты порекомендуете?

1) 120 ом

2) Напряжение не более 4.5В

3) Самовосстанавливающийся предохранитель вам нужно заменить на быстродействующий плавкий, супрессор на 3.6-вольтовый

[avas]

Ниже 5В супрессоров не видел (может подскажете) + проблема у низковольтных (>10в) супрессоров большие токи утечки
(https://www.fairchildsemi.com/datasheets/SM/SMBJ10A.pdf), что будет влиять на точность. Заставлять монтажника после вылета плавкого предохранителя его искать не лучшая идея. Закончится жучком в цепи, с поправкой на русский менталитет. Супрессор при подаче 24В за 1-2 сек не успеет выйти из строя (можно ограничить ток, сузив проводники на пп) для самовосстанавливающегося предохранителя этого хватит.
Нет ли на клеммах контроллера 5В (ток небольшой - нужно для подтяжки).

[Arsie]

Сообщение от avas

Ниже 5В супрессоров не видел (может подскажете) + проблема у низковольтных (>10в) супрессоров большие токи утечки
(https://www.fairchildsemi.com/datasheets/SM/SMBJ10A.pdf), что будет влиять на точность. Заставлять монтажника после вылета плавкого предохранителя его искать не лучшая идея. Закончится жучком в цепи, с поправкой на русский менталитет. Супрессор при подаче 24В за 1-2 сек не успеет выйти из строя (можно ограничить ток, сузив проводники на пп) для самовосстанавливающегося предохранителя этого хватит.
Нет ли на клеммах контроллера 5В (ток небольшой - нужно для подтяжки).

Проблема супрессоров в том, что у них токи утечки не нормированы, на самом деле. Что бы не писалось в даташитах. Поэтому мы от них в аналоговых входах отказались.

Самовосстанавливающийся предохранитель имеет слишком низкое быстродействие при использовании в паре с супрессором.

Кардинально улучшить характеристики защиты можно, применив в качестве защитного элемента триггер, запускаемый чрезмерным напряжением на входе или чрезмерным током через собственный измерительный элемент. Тут уже можно будет и предохранитель самовосстанавливающийся ставить.

Схему у меня не просите, это сильно выходит за рамки технической поддержки. Если бы входы можно было защитить дёшево и не расходуя 25% площади платы SMH2010 - мы бы это давно уже сделали.

[serg-el]

Сообщение от avas

были задумки ее встроить в SMH2010

Если так боитесь за здоровье SMH2010 - то ставьте барьеры, и будет вам счастье

[ATS]

Сообщение от avas

тип входа SMH2010: 4-20mA. Рассматриваемый случай: закорачивание токового датчика при неверном монтаже и пр. (на вход АЦП попадает постоянное 24В). Хотел использовать цепь супрессор SMBJ10A + самовосстанавливающийся предохранитель на 50mA.

А просто резистор последовательно с датчиком? Естественно чтобы в сумме со входом не превышал допустимую нагрузку (R) для датчика.
Для входа 120 Ом номинал 430 или 470 Ом.

[serg-el]

Сообщение от ATS

А просто резистор последовательно с датчиком? Естественно чтобы в сумме со входом не превышал допустимую нагрузку (R) для датчика.
Для входа 120 Ом номинал 430 или 470 Ом.

При дополнительном резисторе в 470 Ом - на выходе данного делителя (при напряжении питания 24 В) будет 4,8814 В, что поболее чем 4,5 В, как указал Арсений.

Т.е. сопротивление дополнительного резистора должно быть не менее 520 Ом (510 Ом ближний в ряду Е24).

При этом вход останется без защиты от отрицательного напряжения (если только нет диода внутри SMH2010).

[ATS]

Сообщение от serg-el

При дополнительном резисторе в 470 Ом - на выходе данного делителя (при напряжении питания 24 В) будет 4,8814 В, что поболее чем 4,5 В, как указал Арсений.

Но это несколько лучше чем 24 В.

[avas]

Идея на первый взгляд абсурдная, возможно даст решение.
Максимальное напряжение 4,5В это исходя из максимальной рассеиваемой мощности на резисторе ток/напряжение? по даташиту на atmega128A максимальное входное ацп равно напряжению питания (оно у вас 5В).

[Arsie]

Сообщение от avas

Идея на первый взгляд абсурдная, возможно даст решение.
Максимальное напряжение 4,5В это исходя из максимальной рассеиваемой мощности на резисторе ток/напряжение? по даташиту на atmega128A максимальное входное ацп равно напряжению питания (оно у вас 5В).

Мощность резистора в долговременной перспективе я не учитывал. На время срабатывания супрессора её точно хватит.

5В+-10% = 4.5В

[avas]

Покритикуйте.

[VaBo]

Сообщение от avas

Покритикуйте.

Как изволите...
Ограничивающий резистор перенести в точку после диодной сборки (или поставить там еще один). Если нужно ограничить ток, то лучше это сделать один раз в ограничителе (масло масляное )
Тиристорная защелка не будет самовосстанавливаться, пока не сбросишь питание, это минус.
Нужно предусмотреть, чтобы напряжение в точке Zen3_4 при отсутствии входного было равно нулю (для предотвращения паразитной запитки схемы)

[avas]

Резистор после самовостанавливающегося предохранителя, вместе с емкостью (желателен NPO XR5-7 обладает микрофонным эффектом) фильтрует короткие броски, которые верхний диод может не поймать.
Не понял про тиристор.
Q1, Q2 VD13-VD14 это мощный стабилитрон с напряжением стабилизации около 4В. Думаю лучше убрать один диод чтобы понизить напряжение до 3,2-3,4В. Должно улучшить динамику. При нормальной работе напряжение на входе АЦП не превышает 0,02*120=2,4В. Верхние диоды в смещены в обратном направлении. Обратный ток 1n4148 на фоне шумов 10-ти битного ацп меги будет не заметен. Можно было бы испольовать сборку BAV99 но у нее очень ограниченная перегрузочная способность, которая нужна при больших минусах для срабатывания предохранителя.
С7,С8 должны улучшить динамику при коротких мощных импульсах.

[VaBo]

Про тиристор - мне показалось, что на двух транзисторах собран тиристорный аналог - сильно не разбирался.
Для аналога мощного стабилитрона выше крыши и одного транзистора, причем любой структуры.
Короткие пики пусть лучше ограничивает RC-цепь после диодного ограничителя - т. е. и С перенести туда же. Основная задача - нагреть предохранитель.
Про верхние диоды все ясно. Посмотрите на сборку BAV199 - там обратные токи сильно меньше. Может и чего получше появилось, - схемотехникой лет 6..7 уже не занимался...

[avas]

Стабилитрон из пары транзисторов выбран по рассеиваемой мощности.
SOT-223 BCP56,53 при установке на медный полигон площадью 3-4 кв.см способен рассеивать больше 1 Вт. При сработке всех 6-ти 6x0,1x3,5=2,1вт . Поэтому два.
Резистор RC цепи кроме завала ограничивает начальный ток через диод
(его номинал д.б в районе 60 Oм чтобы большие не ставить). Поэт. он на месте. SOT-23 BAV199 слабоват. Можно шотки попробовать, но мне кажется тоже будет на грани.

[VaBo]

К чему все эти долговременно-рассеиваемые Ватты, если нужно всего лишь "сжечь" предохранитель? Интересен Джоуль, а он у таких приборов не нормируется (у супрессоров - нормируется).

[avas]

Рассматриваемая схема показала себя не лучшим образом - напряжение стабилитрона плывет от температуры и нагрузки . Есть и другие недостатки Короче решил отказаться. Придумал другую схемку. Проще, технологичнее и предсказуемее. Развелась под маленькую платку устанавливаемую прямо на клеммы 2010 (благо рядом).

[avas]

Защита аналоговых входов + подтяжка на дискреты. Кому актуальна схема и печатка - выложу позже.

[avas]

Схема и печатка в протеле. Печатка получилась урезанная немного (засовывал в вырез платы другого проекта). Печатку желательно удлинить на 1 см. - можно будет использовать обычные клеммники под винт.

[Arsie]

Сообщение от avas

Схема и печатка в протеле. Печатка получилась урезанная немного (засовывал в вырез платы другого проекта). Печатку желательно удлинить на 1 см. - можно будет использовать обычные клеммники под винт.

С 5-вольтовыми супрессорами будет плавающая погрешность по температурным датчикам. Погрешность меняется от партии супрессоров и от температуры. Также появляется завал характеристики выше какого-то сопротивления термодатчика, не помню уже, какого.

Мы такую схему применили при переходе от модели С к модели D. В результате от этой схемы отказались на температурных входах - соответствующие контактные площадки под 6 супрессоров на плате контроллера есть, можно просто впаять и резисторы проверить, чтобы не нулевые стояли.

См. лист 4 схемы принципиальной.

По идее, на токовые входы их паяют. На токовый вход они не так сильно влияют, как на терморезисторный.

[avas]

Схема не претендует на универсальность. В теме речь идет именно о защите входа 4-20. Прежде чем поставить на плату проверил на макете.
О супрессорах. С тех пор когда вы сделали 2010, ST начал делать серию smbj у которой утечки для 10-ти битного ацп с нелинейностью 2 МЗР вполне приемлимые.

[Arsie]

Сообщение от avas

Схема не претендует на универсальность. В теме речь идет именно о защите входа 4-20. Прежде чем поставить на плату проверил на макете.
О супрессорах. С тех пор когда вы сделали 2010, ST начал делать серию smbj у которой утечки для 10-ти битного ацп с нелинейностью 2 МЗР вполне приемлимые.

У АВР такая точность только во фриране 200-килогерцевом. Мы его не используем.