Jak chronić mikrokontroler przed zakłóceniami elektromagnetycznymi

Pracuję z obwodem wysokiego napięcia (2,1 kV do testowania kondensatora defibrylatora) i kontroluję zasilanie za pomocą arduino, odczytując wymagane informacje z laptopa za pomocą interfejsu szeregowego. Przez większość czasu obwód działa dobrze, ale raz na jakiś czas podczas rozładowywania kondensatora po teście obwód uruchamia się sam, bez naciskania przycisku przez operatora. Czasami również nie działa monitor szeregowy. Pomyślałem, że tak, ponieważ Linux przestaje widzieć port USB na krótki czas. Samo USB pojawia się ponownie pod inną nazwą. Zakładam, że tak się dzieje, ponieważ podczas wyładowania pole elektromagnetyczne indukuje napięcie w moim obwodzie, więc moim pytaniem jest, jak chronić obwód przed takim wpływem, a może całkowicie się mylę co do przyczyny.

Celem tego testu jest pomiar czasu ładowania kondensatora. Czas ładowania zdefiniowany jako czas od włączenia zasilania do czasu, gdy prąd dostarczany przez zasilacz zbliża się do 0. Podłączenie enable1 i enable2 za pomocą przekaźnika umożliwia zasilanie, prąd Odczyt dostarcza informacji, gdy moc wyjściowa wyniesie ok. zero amperów. Podczas rozładowania rezystor rozładowujący jest ręcznie podłączony do DUT.

Jeśli większość zakłóceń pochodzi z połączeń obwodu (schemat pomógłby), możesz albo dodać indukcyjność do połączeń, aby odfiltrować sprzężenie zwrotne o wysokiej częstotliwości, albo spróbować odizolować obwód rozładowania oraz obwód sterowania i monitorowania. Dodanie indukcyjności może być tak proste, jak owinięcie drutu wokół koralika ferrytowego. Należy zadbać o to, aby sprzężenie zwrotne było dostatecznie tłumione, nie zakłócając pracy obwodu (tj. Wolniejsze czasy narastania). Izolacja optyczna i fizyczna są powszechnymi metodami separacji obwodów wysokiego i niskiego napięcia. Bezpieczne oddzielenie terenu może być zbyt dużym problemem, ale nadal możesz trzymać ścieżki powrotne każdego obwodu osobno przez większą część ich podróży. Ścieżka powrotu napięcia skokowego powinna być niezakłócona (najmniejsza indukcyjność). Jeśli próby izolacji nie przyniosą efektu, impedancję wejściową kłopotliwych wejść cyfrowych można obniżyć za pomocą rezystorów i kondensatorów podwyższających lub obniżających napięcie. Wartość rezystora powinna być wystarczająco wysoka, aby normalna praca linii nie była zakłócona - to znaczy, że sterownik może obsługiwać ten niższy opór; kondensator zwiera zawartość wysokiej częstotliwości do ziemi - zacznij od ceramiki 100nF i pracuj do 10uF w razie potrzeby (spróbuj najpierw bez niczego, oczywiście!). Jeśli napięcie w którymkolwiek punkcie przekracza maksimum części, można je obniżyć poniżej wybranej wartości, używając czegoś tak prostego jak dioda Zenera, choć inna (lepsza i droższa) kondensator zwiera zawartość wysokiej częstotliwości do ziemi - zacznij od ceramiki 100nF i pracuj do 10uF w razie potrzeby (spróbuj najpierw bez niczego, oczywiście!). Jeśli napięcie w którymkolwiek punkcie przekracza maksimum części, można je obniżyć poniżej wybranej wartości, używając czegoś tak prostego jak dioda Zenera, choć inna (lepsza i droższa) kondensator zwiera zawartość wysokiej częstotliwości do ziemi - zacznij od ceramiki 100nF i pracuj do 10uF w razie potrzeby (spróbuj najpierw bez niczego, oczywiście!). Jeśli napięcie w którymkolwiek punkcie przekracza maksimum części, można je obniżyć poniżej wybranej wartości, używając czegoś tak prostego jak dioda Zenera, choć inna (lepsza i droższa)Systemy / części TVS są dostępne. To tylko chroni przed uszkodzeniem.

Jeśli większość zakłóceń promieniuje z połączeń rozładowania kondensatora, jednym z podejść byłoby zmniejszenie promieniowania u źródła. Zgaduję, że spowolnienie lub inna modyfikacja szybkości rozładowania korka (TVS) nie jest opcją, ponieważ wpłynęłoby to na pomiary. Następną najlepszą rzeczą jest zmniejszenie właściwości propagacyjnych drutów i śladów zasilających kondensator (kondensatory): zminimalizować wszystkie długości połączeń, w tym uziemienie, i zminimalizować obszary pętli uziemienia (utrzymywać powrót jak najbliżej sygnału / mocy). Oczywiście pomoże fizyczna odległość między kontrolerem a testerem.

Nie mam doświadczenia z warstwami ekranującymi EMI (mu-metal itp.).

Strategią pomijania tego wszystkiego jest tymczasowe wyłączenie kontrolera podczas rozładowania, kilkaset milisekund, w międzyczasie oszczędzając stan.