Защита микроконтроллера от внешних наводок_2.

Ну вот, в прошлой статье обсуждалась тема, как защитить пины МК, когда к ним подключена, какая нибудь периферия на большом расстоянии. В нашем случае считыватель Wiegand 26 на длинну 300м. Комментариев было сотни, но из них мне показался дельным товарища podkassetnik . Он в комментариях привел две схемы с опторазвязкой. На основе которых я пытался сделать что нибудь в моем случае. Кстати вот примерно стандартная схема подключения считывателя Wiegang к контроллеру. «Примерно» потому что на самом деле в промышленных контроллерах доступа применяются защитные диоды и пр.


Но меня как бы такая схема не особо устраивает. Вот и решил в своем самопальном контроллере доступа сфорганить, что то поприличнее. Сперва в голову пришла такая схема:


Но эта схема умерла, не успев родится. Ибо считыватель в данной схеме не прокачает светодиод оптрона, но даже если и сделать так чтоб прокачал(а сделать так можно), то оптрон будет всегда открыт, все 24 часа в сутки. При этом никакой полезной работы производится не будет. Мне эта идея не особо нравится, ибо есть же деградация и старение оптронов. Правда я нигде не нашел информацию о том, как быстро это происходит. Была идея вставить полевик перед оптроном. Высокое сопротивление затвора, можно сделать инверсию сигнала, чтоб оптрон открывался только тогда когда идет считывание инфо. Эта идея тоже умерла под натиском мысли, что у затвора есть емкость, которая может съесть (а может и нет, надо тест делать) фронты импульсов. Частота передачи данных где то 25000Гц (наихудший вариант). Простая идея начала как то запутываться и усложняться. Тогда уважаемый товарищ podkassetnik предложил простую идею как можно сделать:

Все ясно и понятно. Когда транзистор в считывателе откроется тогда и будет течь ток через оптрон. Схема простая и лишена избытка деталей. Возможно еще супрессоры на линии поставлю если их емкость не будет мешать сигналу. В итоге самопальный контроллер доступа будет иметь приблизительный вид:

У считывателя есть две линии данных DATA0 и DATA1. Линию DATA0 со всех считывателей можно спокуха объединить на один пин МК. Таким образом для 16 считывателей потребуется всего 17 пинов МК. Вообще то годика 3 назад я уже делал подобные самопальные контроллеры, правда на Atmega16 и только на 6 дверей и без опторазвязки МК от считывателя (которые и по сей день работают). На этот раз просто было желание улучшить надежность платы. Непонятно почему производители не делают дешевые контроллеры доступа? А делают один контроллер на две двери за 600-800 евро. Так же на плате контроллера я расположил программатор о котором писал здесь. При необходимости загрузки данных, можно подойти с ноутбуком и воткнувшись кабелем в USB залить новые данные. Ну либо через загрузчик по сети, для этого есть интерфейсы RS232. Осталось собрать и отладить на отдельной макетной плате сопряжение считывателя через оптопару с МК, потом развести плату и отдать ее на исполнение в производство. Заранее было обговорено что компьютера с управляющим софтом не будет. Данные об прохождении через считыватели будут сбрасываться на графическую панель через систему о которой писал здесь. Для этого будет использован один из интерфейсов RS232 контроллера доступа. В общем то получится всего один контроллер доступа на 16 дверей. Вместо скажем так покупных 8ми. Сам контроллер доступа будет связан по Модбасу с главным контроллером, который общается с графическими панелями. Таким образом с панели можно будет гибко управлять и самим контроллером доступа. Скажем так, что запрограммируешь то и будет. Если надо разглядеть схему по ближе, то она лежит в аттаче. Правда еще осталось куча свободных ног у МК, но что нибудь на них повешу. Это пока так черновая схема. Кстати при необходимости (если мало 16 считывателей) можно несколько таких контроллеров объединить в сеть по RS485.
Файлы в топике: Плата доступа.JPG

Комментарии (43)

RSS свернуть / развернуть
Схема_2, как и предыдущая, не обеспечивает потенциальной развязки приведенных устройств. Не вижу смысла применения в ней оптронов.
Вам лучше запитать СД оптронов от +5в питания считывателей, поставив их на стороне считывателей. Т.е. в параллель к коллекторным резисторам, не забыв про токоограничивающие резисторы для СД. А к контроллеру подключить только транзисторную часть оптронов. При этом количество проводов связи останится прежним — 3. Нагрузочные (коллекторные) резисторы оптронов установить на плате контроллера.
+1
Причем общие провода считывателя и контроллера не соединять!
+1
Тогда оптроны вообще никак контроллер защищать не будут, только считыватель. Это несколько не то, что требовалось.
+1
Тогда к контроллеру нужно прокладывать +5в считывателя (или сформированные +5в дополнительным стабилизатором от +12в), как «общий» провод светодиодной части оптронов, и сигналы. В результате те же три провода.
Хотя думаю, возможно питание оптронов и от +12в. Токоогранич. резисторы подобрать соответственно.
0
Можно на крайняк поставить DC-DC для отвязанного питания оптронов (с 16-ю вторичками, ага, чтобы земли считывателей тоже не объединять). Но нужна ли развязка — еще вопрос, особенно если +12 на питание считывателей идут от этого же контроллера.
0
потенциальной развязки

это об чем?:) потенциальной — в смысле гальванической? если да, то ее и быть не может, поскольку что +5,0В считывателя, что +5,0В на камень делаются из одного и того же напряжения +12,0В (в смысле — источник во всей системе один).
0
Виноват, невнимательно читал. Я исходил из того, что оптроны применяются именно с целью гальванической развязки. В данном случае в них смысла нет.
0
Я исходил из того, что оптроны применяются именно с целью гальванической развязки

да оно, в общем-то, и неудивительно:) понятно же, какие ассоциации вызывают в башке у большинства оптроны:) там, кстати, дальше в камментах тоже вполне очевидные вещи проскакивают — насчет DC/DC и т.д., но поначалу захотелось именно вот так — типа малой кровью попробовать сделать:)
0
Плата доступа питается от источника 12 вольт. От этого же напряжения питается и сам считыватель. Других вариантов запитывания нету. Сам считыватель представляет собой готовое заводское изделие, для уличного применения. Плата считывателя залита 10ти километровым слоем эпоксидки. Из считывателя торчит только огрызок кабеля с 4 мя проводками. +12v,0v,DATA0,DATA1, это все. О каких то еще внешних элементах со стороны считывателя речи и быть не может. После первого осеннего дождика, внешние элементы отгниют махом. Кабель считывателя подключается напрямую к кабелю, который идет к плате доступа. Место соединения кабелей пропаивается и сажается в термоусадку. Это все. Если что то и можно делать, то только со стороны самой платы.
0
В самом деле, при такой схеме питания считывателей толку от оптронов мало.
Других вариантов запитывания нету.
Ну как же ж, есть конечно. Например, изолирующий DC/DC преобразователь как в PoE. Раз оптроны стоят на стороне контроллера, то и преобразователи питания нужно ставить со стороны контроллера. На каждый считыватель свой отдельный преобразователь.
0
Так ты выложи конкретную схему для данного случая, тогда можно будет что то и обсудить.
-2
Не понятно что за схему вам надо. Изолированные DC/DC прекрасно гугляться первый же линк, или можно самому собрать так, так или даже так (один dc/dc на несколько выходов).
На вход подаете ваше питание, с выхода снимаете питание питание либо для своего контроллера, либо тдля удаленных считывателей.
Светодиоды оптопар подключаются к стороне питания считывателей, желательно через стабилизатор (или еще один dc/dc, а есть и сдвоенные) до 5В во избежание паразитной засветки из-за резюков одтяжки в считывателях, а транзисторы оптопар к стороне питания контроллера.
Если недостаточно мощности такой мелочи, то гуглите «усилитель на 100/200/много ватт для автомобиля/автомагнитолы», там есть схемы преобразователей из 12В в +-35В (и другие) на сотни ватт. Вам остается только вторичку на меньшее напряжение переделать.
0
Я вот думаю почему в промышленных контроллерах доступа так не делают? Считыватели напрямую подключаются к контроллеру? Не разделяют ни питание ни линии данных?
0
В таком случае, неясно почему вы завдавали попросы:
Длинна линии внушительная и может достигать до 300 метров.
Поднялся вопрос, как защитить будущую плату, а точнее главный ее мозг, сам микроконтроллер от вторжения злых и вредных наводок.
Есть ли у кого идеи, как улучшить, модернезировать защиту?
0
Не понял что неясно то?
0
А неясно, как разрешить ваши взаимоисключающие параграфы.
0
потому что это ведет к удорожанию. Там обычно ставят простенькую защиту. И потому, что всегда стараются сократить по возможности длину линии до считывателей.
0
А если к этому добавить ваш вопрос
Непонятно почему производители не делают дешевые контроллеры доступа? А делают один контроллер на две двери за 600-800 евро.
Ничего не прояснится? Имхо вполне логично: две двери — провода короткие — защиту можно шибко не париться.
Ну и про удорожание писал Ultrin .
0
«Конкретную схему для данного случая» подряжались разработать вы, а не я.
Вы спрашивали советов — вам дают советы.
0
представляет собой готовое заводское изделие, для уличного применения. Плата считывателя залита слоем эпоксидки

О каких то еще внешних элементах со стороны считывателя речи и быть не может. После первого осеннего дождика, внешние элементы отгниют махом.
А может быть все же включить «очумелые ручки», чем решать пром.задачи на (за)предельных значениях(300 м на весьма странном и мутном интерфейсе), с мелочными ограничениями(никаких внешних блочков) и весьма высокими требованиями(помехозащищенность в тяжелой э-м среде) — эпоксидка стоит дешево и везде есть.

В пром.автоматике есть 2 основных уже готовых помехозащищенных физ.интерфейса:
1. RS-485
2. Токовая петля 20mA.

Первый отпадает вроде из-за лишнего гемороя с изоляцией питания(DC-DC трансформаторный преобразователь 5V to 5V) или дороговизны all-in-one чипов, типа ADM2587/2687, MAX1480/1490.

Но что насчет токовой петли? Транзистор и оптрон, источник тока на стороне приемника, и залить все это в спич.коробок эпоксидкой.
0
Все возможно почему нет. С токовой петлей доводилось возиться, хорошая вещь.
0
Чисто электрически эти линии Wiegand не являются помехозащищенными от синфазной помехи(в отличии от токовой петли и RS-485), т.е. от типичной внешней наводки.

Скорее всего, эта твоя схема в топике не будет надежно работать при наличии помех от наводок, если же и будет в конкретном месте, то ты просто сам навел на себя жути и их там просто нет.
0
«эта схема» — это какая из четырех?
0
Да любая из топика, т.е. вариации на тему Wiegand phys_layer.
0
а. ну-ну.
0
Линию DATA0 со всех считывателей можно спокуха объединить на один пин МК.
Ой ли? Если одновременно начнут передавать два считывателя — примешь кашу.
+2
  • avatar
  • Vga
  • 02 июля 2013, 23:16
Да кашу, я это прекрасно знаю. Но какова вероятность, что хотя бы два человека одновременно к двум разным дверям поднесут ключи, учитывая что максимальное время считывания 83.2 мсек — минимальное 8.32мсек? Сам прекрасно понимаешь, что таковы шансы нулевые. Поэтому париться по этому вопросу особо нечего.
-1
Ну, с учетом законов Мэрфи, шансы одновременной попытки считывания 2х ключей даже на одной двери возрастают до 50%. А на 50ти дверях — тем более. Хотя, если в этом доме живет или работает 1 человек — тогда конечно…
+1
Я уже несколько лет назад делал контроллеры по подобной схеме и я с одним пареньком специально пробовали поднести к двум считывателям одновременно два ключа. НЕ СМОГЛИ КАК НЕ СТАРАЛИСЬ!!! Обязательно у кого нибудь да срабатывал или раньше или позже. Это объясняется и тем что считыватель считывает код ключа на определенном расстоянии от себя. Поймать эту зону считываниия не так то просто. Ибо после считывания надо ключь убрать из зоны счтывания и потом опять внести в зону. Пока все эти телодвижения делаешь, опять таки считыватель срабатывал то у меня то у него. Так что пусть дядька Mэрфи спокойно спит в гробу. Ну либо ты что то не правильно посчитал.
-1
Это потому что вы намеренно пытались поднести одновременно. А при случайном ещё и не такое словить можно :)
+2
В нашей жизни все возможно.
0
2 ключа одновременно — ладно. А вот когда эта зараза срабатывает через стенку, несмотря на то что все рекомендованные телодвижения по расстояниям между считывателями и т.д. выполнены… вот тогда приходится с бубном потанцевать…
0
Да я сталкивался и с этим. Причем тот который через стенку может срабатывать быстрее чем тот который рядом.
0
Но какова вероятность, что хотя бы два человека одновременно к двум разным дверям поднесут ключи, учитывая что максимальное время считывания 83.2 мсек — минимальное 8.32мсек? Сам прекрасно понимаешь, что таковы шансы нулевые.
Вероятность — 100%. Почему — уже объяснили.
0
светодиод оптопары полезно шунтировать резистором. Это поможет защитить от наводок от той же сети, при обрвыве сигнального провода. Поэксперементируйте джома с куском провода на лапе светодиода/оптопары — реагирует достаточно не плохо.
0
Какой номнал резистора обычно ставится?
0
Зависит от токов в линии. Чем меньше сопротивление, тем выше устойцивость к наводкам (требуется наводка большей мощности), но и тем больше надо прокачивать тока через линию, а следовательно и большее напряжение нужно (падение напряжения на неидеальной линии при большом токе).
Скажем так, если оптрон начинает открываться при 0.8В, а для надёжного открытия оптопары надо 1В и ток 5мА, а схема может выдать до 20мА в линию, то можно зашунтировать светодиод резистором до 1В / (20мА — 5мА) = 66.(6)Ом (68Ом ближний). При этом резистор, грубо говоря, защитит вас от наводок с индуцированным током до 0.8В / 68Ом = 11.7мА.
Из схем, что встречал, резюки были 100-1к, но лучше спросить у более опытных товарищей.
0
Не увидел простейшей и широко применяемой межблочной связи с ОК и ОЭ. Управляющий ключ и нагрузка разделены линией связи.
0
на сколько я помню, в считывателях обычно ОК и реализован.
0
А не великоват ток питания оптрона? 38мА получается, при 50мА предельном максимуме.
Достаточно по даташиту 5-10мА.

Это к вопросу о деградации. Меньше ток — дольше проработает.
0
Номиналы в схеме не особо сильно еще рассчитывал. Когда ближе к делу подойдет тогда рассчитаю. на самом деле в данной схеме оптрон 99.99% времени бездействует. Даже при резисторе в 100 ом он проработает в таком режиме 100 лет. А пиковый ток 1А по даташиту.
0
Со стороны контроллера двери резистор 10к, напряжение 5 вольт, минус напряжение на диоде отптрона, остается примерно 2.5в, делим на 10к, получаем ток в линии 0,25мА. Маловато будет!

Погляди, действительно ли подтяжка именно 10к стоит на контроллерах дверей?
Если там стоит подтяжка, которая умеет нормально питать светодиод оптопары через линию, тогда выкинь нафиг землю и включи оптопары встречно к линиям 0 и 1 на стороне своего контроллера. Одновременно 0 и 1 на массе по протоколу не бывают.
0
В противном случае, как тебе уже написали, надо будет на сторону твоего контроллера 5 вольт с контроллера двери прокидывать (вместо массы).

В общем, смотри на выходную схему дверей. Там, кстати, вполне вместо подтяжки может и честный полумост стоять, иначе хорошие фронты по длинной линии ну никак не получить (на массу быстро, а обратно надо будет зарядить емкость линии 300 метров через резюк 10к — и никак иначе).
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.