EMC w praktyce. czyli jak zabezpieczyc uP.(schemat)

[arusek]

Witam
Mam problem z ktorym nie moge sobie poradzić. Zbudowalem sobie prosciutki układzik z up Atmega ktory steruje przekaznikiem.Schemat załączony ponizej.(Protel 99 SE). W czasie normalnej pracy układ dzial prawidlowo i niezdażylo mi sie aby sie uP sie zawiecil czy zresetowal.
Układ poddalem badaniom w laboratorium na EMC. I niestety nie przechodzi testów.Najwieksze problemy sa przy podaniu impulsu 2KV w wyniku ktorych uP resetuje sie.Probowalem roznych sposobów.dlawiki,dodatkowe kondesatorki itp. ale nic nie pomoglo. Wiem ze problem moze wynikac takze z niewlasciwie prowadzonych sciezek.ale to moze pozniej.

Czy sa osoby ktore naprawde znaja ten temat EMC i ktore pomoglby mi edytowac schemat. Na Forum jest bardzo duzo tematow z tym zwiazanych ale szczerze mowiac ile tematow tyle i rozwiazan.

Mam kilka pytan:
1) co zrobić z pozostawionym wolnymi nóżkami uP?
2) czy uswitche moga byc bezposrednio podłączone?
3) zastanawiam sie czy zamiast takiego wejscia sterujacego z zenerka 3.3 nie lepiej jest zastosowac transoptor?
4) i jak najlepiej prowadzic zasilanie i mase od uP i przekaznika?
5) czy jest sens zastosowanie filtru dolnoprzepustowego na wejsciu zasilania?
Moze pytania wydaja sie trywialne ale niemam zbyt duzej praktyki w projektowaniu układów.

Pozdrawiam Arusek@wp.pl

[Piotr]

Fatalnie wybrales. AVR-y generalnie nie nadaja sie do aplikacji pracujacych w otoczeniu o wysokim poziomie zaklocen EM, a w Twojej aplikacji takie zaklocenia prowokuje zarowno sposob zasilania jak i sterowanie obciazenia przekaznikiem. Kilka lat temu ze stosowania AVR-ow w samochodach wycofal sie m.in. jednen z wiekszych producentow w Polsce.
Mozna oczywiscie podjac proby minimalizacji wplywu otoczenia m.in. poprzez dolaczenie wolnych wyprowadzen do bieguna zasilania (najlepiej zgodnie z rezystorami PULL), ekranowania calosci, a takze rezygnacji z przerwan zewnetrznych (od pinow). Nie bez znaczenia jest sposob prowadzenia masy i zasilania na PCB.
Z badan prowadzonych w 1999 roku przez EDN wynika, ze do takich aplikacji jak Twoja nadaje sie niewiele mikrokontrolerow, a AVRy zajely w tej konkurencji zaszczytne ostatnie miejsce (tzn. przezywaly testy, ale nic nie wiadomo o potestowej kondycji urzadzen, w ktorych pracowaly).
Z moich doswiadczen wynika, ze na pewno bez sztuczek mozesz stosowac mikrokontrolery ST6 i ST7 (lepsze, bo z Flashem ISP), a takze uklady z rodziny HC08 Freescale. Ich odpornosc na zaklocenia jest wrecz zdumiewajaca.
Pzdr
PZb

[arusek]

Dziekuje za szybka odpowiedz.
Co do Avrów wiem ze niei sa one cudem ale maja jednak pewne swoje zalety jakimi sa cena i wbudowana EEprom.
Sprawdze te polecone przez Pana procki.A co Pan mysli o PICach i MSP?
chailbym jednak sprobowac zrobic cos na AVRach.ale niemam wystarczajacej wiedzy i praktyki.jesli chodzi o podstawy.tzn zastosowanie dlawikow kondesatorów.
CZy moglby Pan rzucic okiem na ten moj schemat i dodac podstawowe elementy poprawiajace stabilnosc układu przy zakłóceniach.
Pozdrawiam

[awatar100]

mialem podobny problem w moim przypadku < zaklucenia od urzadzen 40kw a w nim pracujacy avr> poradzilem sobie przy pomocy pcb wielo warstwowej na zewnetrznych warstawch bylo tylko i wylacznie GND ukladu a sciezki signalowe poprowadzone wewnatrz , optoizolacja oczywiscie do sterowania przekaznikami

[Futrzaczek]

Odpowiedź na 1. pytanie - ustaw jako wejścia i wepnij do masy
Poza tym nie zostawiaj wolnego resetu - nie wiem co jest na schemacie, nie mam Protela - kondensator 100nF do masy a opornik 10kΩ do plusa. Mozna też dać DS1813 - specjalny układ resetu. Lecz na razie lepiej u mnie sprawuje się kondek+opornik. Polecam także trik wypróbowany przez posiadaczy samochodów ze starymi komputerami pokładowymi - owinięcie obudowy od zewnątrz albo wewnątrz folią aluminiową. Można także dać drut DNE. Albo grube ścieżki masy - pociągnąć je cyną a może nawet jakiś drucik przylutować do nich. Metoda awatar-a 100 też jest dobra, pod warunkiem, że można gdzieś wykonać wielowarstwową PCB. Żelazko chyba się nie nadaje

Piotr - to co robi ATMEGA16 pracujaca w fabrycznym sterowniku do pieca, który u mnie pracuje?? Folia do kurczaków i działa, a serwis mnie pięknie opierniczył ,za to, że plomby im zerwałem. Ten sterownik to była wielka kicha. Ścieżki masy pocynowałem

[Piotr]

Co do Avrów wiem ze niei sa one cudem ale maja jednak pewne swoje zalety jakimi sa cena i wbudowana EEprom.
Sprawdze te polecone przez Pana procki.A co Pan mysli o PICach i MSP?

>> Nie sprzadzalem w takich warunkach, wiec nie wiem.

chailbym jednak sprobowac zrobic cos na AVRach.ale niemam wystarczajacej wiedzy i praktyki.jesli chodzi o podstawy.tzn zastosowanie dlawikow kondesatorów.
CZy moglby Pan rzucic okiem na ten moj schemat i dodac podstawowe elementy poprawiajace stabilnosc układu przy zakłóceniach.

>> Schemat Ci poprawie, ale najpierw dokoncz jego rysowanie - nie jest dla mnie jasne zasilanie uC.
**************
Do futrzaczek2 w odpowiedzi na:
"Piotr - to co robi ATMEGA16 pracujaca w fabrycznym sterowniku do pieca, który u mnie pracuje?? Folia do kurczaków i działa, a serwis mnie pięknie opierniczył ,za to, że plomby im zerwałem. Ten sterownik to była wielka kicha. Ścieżki masy pocynowałem "

Nie napisalem, ze na AVR-ach sie nie da, lecz to, ze one sie nie nadaja do takich aplikacji!
Pzdr
PZb

[ACeK]

sorry ale czy taki post lepiej sie czyta

Co do Avrów wiem ze niei sa one cudem ale maja jednak pewne swoje zalety jakimi sa cena i wbudowana EEprom.
Sprawdze te polecone przez Pana procki.A co Pan mysli o PICach i MSP?

>> Nie sprzadzalem w takich warunkach, wiec nie wiem.

chailbym jednak sprobowac zrobic cos na AVRach.ale niemam wystarczajacej wiedzy i praktyki.jesli chodzi o podstawy.tzn zastosowanie dlawikow kondesatorów.
CZy moglby Pan rzucic okiem na ten moj schemat i dodac podstawowe elementy poprawiajace stabilnosc układu przy zakłóceniach.

>> Schemat Ci poprawie, ale najpierw dokoncz jego rysowanie - nie jest dla mnie jasne zasilanie uC.

**************
Do futrzaczek2 w odpowiedzi na:

Piotr - to co robi ATMEGA16 pracujaca w fabrycznym sterowniku do pieca, który u mnie pracuje?? Folia do kurczaków i działa, a serwis mnie pięknie opierniczył ,za to, że plomby im zerwałem. Ten sterownik to była wielka kicha. Ścieżki masy pocynowałem

Nie napisalem, ze na AVR-ach sie nie da, lecz to, ze one sie nie nadaja do takich aplikacji!
Pzdr
PZb

[jostak]

nie zgadzam sie, problem nie tkwi w prockach, tylko w jakosci i polozeniu na plytce elementow wspolpracujacych z avr'em
zrobilem kilkanascie sterownikow pracujacych obecnie w przemysle, np. maszyna testujaca styczniki - bardzo duze zaklocenia od cewek i duzych pradow testujacych styki, sterowniki do maszyn tnacych przewody - strowanie 3 silnikami krokowymi o duzych mocach, sterowniki pras hydraulicznych,
wszystko to na avr'ach, w zwartych plastykowych obudowach, na hali produkcyjnej nie malego przedsiebiorstwa, wszystko chodzi jak trzeba
temat jest obszerny, ciezko powiedziec zrob to tak, ale nie mozna zwalac na avr'a, jak go podlaczysz do zasilania - sciezki prowadzisz rownolegle wszedzie katy proste - tzn. zbudowales antene ktora zgarnie wszelkie zaklocenia i co - to problem avr'a?
nikogo nie atakuje, ale denerwuje mnie to ze problemy tlumaczymy wada uP,
co moge powiedziec krotkie sciezki, elementy smd, krotkie sciezki, zwarta konstrukcja, krotkie sciezki, przemyslana plytka, separacja opto, krotkie sciezki, zabezpieczenie reseta i zasilania
powodzenia
ja tam lubie avr'y i jak narazie sie na nich nie zawiodlem
pzdr

[Futrzaczek]

Do futrzaczek2 w odpowiedzi na:
futrzaczek2 napisał:
Piotr - to co robi ATMEGA16 pracujaca w fabrycznym sterowniku do pieca, który u mnie pracuje?? Folia do kurczaków i działa, a serwis mnie pięknie opierniczył ,za to, że plomby im zerwałem. Ten sterownik to była wielka kicha. Ścieżki masy pocynowałem

Nie napisalem, ze na AVR-ach sie nie da, lecz to, ze one sie nie nadaja do takich aplikacji!

Więc skoro, one się nie nadaja do takich aplikacji, to czemu jeszcze zespół elektroników zrobił
elementarne błędy na PCB? Nie wiem i wolę nie wiedzieć, bo po spotkaniu z nimi krew mi wrzała przez tydzień

wracając do tematu, jostak pieknie napisał to, o czym zapomniałem napisać - Jak spaprzesz PCB dla najbardziej zakłócenioodpornego procka - i tak bedzie się wieszał, gubił program, resetował.
Natomiast AVR'y generalnie nie nadają się do takiej konstrukcji, ale przy przemyślanej PCB, dobrym zasilaczu a nie kondek+rezystor+4diody, i jeszcze folii aluminiowej da się AVR'a posadzić [prawie] wszędzie

[tomek_j]

nie zgadzam sie, problem nie tkwi w prockach, tylko w jakosci i polozeniu na plytce elementow wspolpracujacych z avr'em
zrobilem kilkanascie sterownikow pracujacych obecnie w przemysle, np. maszyna testujaca styczniki - bardzo duze zaklocenia od cewek i duzych pradow testujacych styki, sterowniki do maszyn tnacych przewody - strowanie 3 silnikami krokowymi o duzych mocach, sterowniki pras hydraulicznych,
wszystko to na avr'ach, w zwartych plastykowych obudowach, na hali produkcyjnej nie malego przedsiebiorstwa, wszystko chodzi jak trzeba.....
pzdr

To troche jest tak,że doślubu mozna pojechać traktorem....umyc i tez jakoś będzie. Dlatego AVR jak go sie umiejetnie zastosuje bedzie pracował poprawnie w środowisku silnie zakłóconym.....jeżeli konstruktor ma duże doświadczenie i mocno popracuje. Jak powiedział Piotr sa elementy zdecydowanie bardziej odporne na zakłocenia nie wymagajace stosowania specjalnych zabiegów. Kiedyś takim kultowym uC był PIC16C54, oraz rodzina ST6. Istnieje takie przekonanie, że im bardziej wyrafinowana technologia ( większe upakowanie) tym mniej odporna jest na zakłócenia.
W przeważającej ilości przypadków poczatkujący konstruktorzy nie maja pojęcia o tym jak podejśc do tematu zakłóceń. W literaturze podawane sa ogólne zasady, ale prawie zawsze kiedy sa problemy, to sa one lekceważone (grubośc ścieżek, odsprzęganie ODOPOWIEDNIMI kondesatorami, zwarte płytki itp). W szczególnie złośliwych przypadkach jedynym rozwiazaniem jest seria prób ze zmienianymi projektami płytek - a to praca której wielu konstruktorom nie chce sie wykonywać.
Jednym z najlepszych rozwiazań jest tez PEŁNA separacja galwaniczna uC od elemntów wykonawczych: zasilacze z pełna izolacją i transoptory na portach. El wykonawcze nie moga mieć wspólnej masy z uC.

[arusek]

Widze ze zaczyna sie to co na innych forach.czyli kłotnie i kłotnie.
Prosze o konkretne informacje od osob ktore borykały sie z podobnymi problemami.
Co do projektowania PCB to zgadzam sie ze to druga istota sprawa.i prawdopodobnie to kolejny powod resetowania sie przy podaniu 2kV.
Chcialbym jednak najpierw usunac moje bledy spowodowane niewiedza tzn podstawowe sprawy w samym schemacie.
Zalaczam jeszcze raz schemat z opisami i pytaniami.Jesli ktos chcialby cos dołączyc do schematu to byłbym wdzieczny.Moze uda sie zrobic naprawde dobry schemat.i umiescic na forum..
Mysle ze duzo osob mogloby z tego skorzystac widzac liczbe postów zwiazanych z tym problemem.
A moze ktos ma jakies swoje schematy w Protelu i moglby je tu zamiescic.?
Pozdrawiam

[pajaczek]

Klotnie, o ile sa konstruktywne, to nie sa wcale takie zle. A tu widze raczej konstruktywna klotnie, wiec nie obruszaj sie tak.

A kozystajac z okazji chcialbym zapytac (bo szczerze mowiac do tej pory zajmowal sie tym kto inny, z kim kontakty musialem zerwac), :

Jakie typy urzadzen i jakiego typu badania musza przejsc, by zostac legalnie dopuszczone na rynek. Kto zajmuje sie takimi badaniami. Jakis zbior wymagan co do projektu (projektanta) ?? Nie oczekuje jakiegos wykladu, ale chocby punkty zaczepienia (jakis zbior wymogow).

[tomek_j]

Widze ze zaczyna sie to co na innych forach.czyli kłotnie i kłotnie.
Prosze o konkretne informacje od osob ktore borykały sie z podobnymi problemami.
Co do projektowania PCB to zgadzam sie ze to druga istota sprawa.i prawdopodobnie to kolejny powod resetowania sie przy podaniu 2kV.
Chcialbym jednak najpierw usunac moje bledy spowodowane niewiedza tzn podstawowe sprawy w samym schemacie.
Zalaczam jeszcze raz schemat
Pozdrawiam

1. nic nie wiadomo co ten przekażnik steruje
2. jestez odważny ze stosujesz takie zasilanie - ja nigdy bym takiego nie zastosował
a) bezpieczeństwo ( jeżeli sie zrobi prawidłowo można pominąc)
b) zakłócenia - transformator sieciowy tłumi wiekszość zakłóceń z sieci
zastosuj klasyczny zasilacz z transformatorem i dwoma izolowanymi od siebie zasilaczami - jeden dla zasilania układu przekaźnika drugi dla uC z rozdzielonymi masami(2 uzwojenia wtórne) , lub izolowana przetwornicę. Zastosuj scalony stabiliaztor 3,3V zablokowany na wejsciu i wyjsciu kondensatorami ceramicznymi 100nF
3. jak juz powiedziałem masy układów mocy i uC sa galwanicznie połaczone - patrz pkt2
4. Wszsytkie sygnały wejsciowe i wyjsciowe przez transoptory z rozdzieleniem mas - patrz pkt 2
5. blokowanie zasilanie nie wystarczajace - stosuj pare 100nF ( ceramiczny blokujacy) i 10uF/16V
6. płytka ...płytka ...płytka - BARDZO WAZNE!!!!!

PS Schemat popraw sobie sam i jezeli chcesz porady to nie atakuj tak potencjalnych zyczliwych ludzi

[arusek]

Dzieki za porade.Wiesz ja nie atakuje zyczliwych osob a jesli ktos sie poczul zatakowany to sorka.Chodzilo mi o taki konkrety jak mi teraz podales.
Faktycznie za malo napisalem o pracy tego urzadzenia.
Poprawie sie:
otoz uklad ma byc zbudowany w malej obudowie plastykowej w takiej jak sie robi wszelakie zabezpieczenia na szyne 35mm.(skrzynka bezpiecznikowa w mieszkaniu)
z tego wzgeldu nie mam miejsca na trafo.
jesli kupisz jakis np przekaznik czasowy wlasnei w takij obudowie i otworzysz..zobaczysz ze jednak udalo sie to co po niektorym producentom zrobic uklad na procku z identycznym zasilaniem na kondesatorze i diodach zenera.Wraz z moim ukladem takze rownolegle byl przebadany w lab EMC produkt konkurencji i o dziwo im jakos sie nie wykrzacza
Niestety scalak nie jet podpisany wiec niewiem z jakim układem ma do czynienia.Specjalnie tez nie maja jakis dodatkowych elementów oprocz dławików .varystorka na wejsci itp.
Stad tez sie zastanawiam czy to moze jednak słabość AVrów lub jednak winna PCB. Ale za to sie zabiore ponownie juz po stwierdzeniu ze moj schemat jest ok.
Zastosuje sie do porad i wkrotce zamieszcze poprawiony schemat.
Pozdrawiam forumowiczów

[jostak]

fajnie, ze probujesz robic takie rzeczy, ale:(wg twojego schematu)
ten kondensatorek C5-100u to moze byc troche maly - wszystko zalezy od pradu przekaznika
ale wazniejsze jest to gdzie sie podzial u ciebie kondensator filtrujacy 3.3V powinien byc polaczony rowolegle z C5-47n, ze 100u,
dalej, po co ci zewnetrzny kwarc, zastosuj wewnetrzny RC oscylator,
reset i zasilanie podlacz zgodnie z http://atmel.com/dyn/resources/prod_doc ... oc2521.pdf
poszukaj na tej stronie innych pdf'ow a dowiesz sie co zrobic z pozostalymi pinami
pamietaj SMD bezposrednio na scalaku a kondensator kilka uF b.blisku pinow zasilania
najlepiej tez jako SMD-tantal
pozdrawiam

[arusek]

Dzieki za odp.
Co do stosowania kwarcu to przekaznik zlicza co 100ms. a na wewnetrznym RC nie ma takiej dokładnosci.
Ok wkrotce załacze poprawiony schemat a pozniej wezmiemy sie za PCB
Pozdrawiam

[Czajnik]

To moze i ja coś dołoże... jeśli chodzi o zakłucenia... zwłaszcze te wysokonapieciowe to napewno odrazu wpakuj optoizolacje do sterowania przekaźniekiem... przecież cewka przekaźnieka to antena!!! i to dośc spora:) potem przebuduj płytkę... ścieżki jak najcieńsze i jak najkrutsze a wszystko bardzo upakowan... mneij powierzchni mniej zbieranych zakłuceń. Pamietaj o masie pod procesorem.. neijstem pewien ale znajesie nawet w katalogu avrów zalecają całe wolne miejsce płytki pod i zaraz koło procesora pokryć masą (nie rób pętli masowych!!) co do ssamego zasilania to jeśli masz jakieś nei stabilne to czasem moze pomóc zrobienie giltru RC zaraz koło procka.... znaczy puszczasz zasilanie przez rezystor jakiś mały do 100om a potem bateria kondensatorów 10u,100n,100p. wada takeigo rozwiazanai jest to że nie bardzo mozesz odbierać prąd z wyjść procka bo spadek na rezystorze wywołany prądem procka jest pomijalnie mały... ale jak juz chcesz pociągnąć "gróbe: dziesiatki miliwamper to juz nei to.. wiec pozostaje jak dawniej kozystać z odwrotnej logiki czyli załączania pryferiów statnem niskim. Mozesz zamiast tego zasilać procka z +12 jak masz takei napiecie na płycie a zaraz koło procka dać stabilizator tylko dla niego... i znowu kondensatory na wejsciu i wyjsciustabiliizatora. Co do portów I/O to polecam ci przy każdym wejsciu wyjsciu zasotsować też mały filtr RC. poweidzmy rezystorek 4R7 i ewentualnie przy sygnałach wolnozmiennych kondensatorek 100p. Jeśli coś tam ma działać szybko to pozostaw sam rezystor stworzy on filtr RC razem z pojemnoscią wejscia. Na reset jak juz ktoś pisał walnij kondensator do masy i rezystor do zasialnia. Niezapomnij o zworce na kondensatorze chocby tekiej przerwy w sciezce an zworke cyną bo kondensator na resecie moze skutecznieuniemozliwic programowanie. Przy resecie daj 100n rownolegle 100p. mało kto zwraca na to uwage ale kondensatory to nie elementy idealne i posiadają indukcyjność..wiec przy szybkich szpilkach czaem mogą nie zdązyć zareagowac. wiec daltego zawsze parami.. jeden do zaakłuceń o wyższej a drugi do niższej czestotliwości. I jeszcze raz powtórze -> odległośći !!! wszystko jak najmniejsze... jeśli masz możliwośc to SMD. Nie zawijaj masy... ma być jak najkrótsza i jak najprostsza. jeśli jest mozliwość to staraj sie nie przychodzić nią na drugą strone płytki. w koncu laminat to tez dobry izolator zakłuceń a tak to zbierasz je z obydwu stron. staraj sie nie prowadzić jednej masy do kilku odbiorników zwłąszcza o róznym poborze prądu. przyjmij sobie jakiś punkt wspólny np zaraz za stabilizatorem napiecia a potem peryferia o duzym poborze pradu zasil inna masą a procek inna.. chodzi mi tutaj o osobną ścierzke... zeby sie nei zakłucały na wzajem. To chyba tyle tak na szybkiego.... napewno dobry też jest ekran jak juz ktos powiedizał. wkoncu testujesz całe urzadzenie a nie samą płytke... a jeśli chodzi o doze chumoru w temacie to moze pprstu zaznacz w instrukcji ze urzadznei nie jest na to odpwrne:) przecież obostrzenai obowiązują emisji a nie odpornosci na zakłucania i z tego co pamietam przepis brzmi "urządzenie ma sie zachować dokłądnie tak jak opisał producent" wiec napisz ze urzadzenie padnie jak sie go kopnie z 2 czy 40 kV hehe pozdrawiam

[arusek]

dzieki za wyczerpujaca odpowiedz.. Zabieram sie do pracy i wkrotce na forum zamieszcze schemat. Pozdrawiam

[Czajnik]

Wybacz ze jeszcze ci tak przypne... ale własnei oglądnąlem schemat... wczesniej tego nie robiłęm.... na schemacie jest kupe błędów tkaic prostych któe z EMC mają sie jak pięsc do nosa... nie będe Ci wymieniał wszystkich bo musiałbym ci narysować chemat ale..... najperw wsadz tam trafo zamiast tego ukłądu zasilania.. odkłuć go kondenastorami 10n potem dobry kondensator i stabilizaator... potem jak juz chcesz sstreować tak jakimś wejsciem to tam daj transoptor... pozatym chcesz badać na emc a to urządznei wogóle nie ma prawa pracowac z dostępem do niego ludzi... znaczy musiałbyś mieć testowaną obudowę.... która na bank daje izolacje zgodną z przepisami.... wiec moze zacznij od tego... moim zdniem to urządzeni w ten sposób działające nigdy nie przejdzie 40kV. mówie ci... najpierw porzadne stałem zasilanie.. optem izolacja na wejsciach wyjsciach i wtedy...