Potentialskillnad med batteri till batteriladdare!?

[ViktorSigg]

Hej!

Jag har ett enormt problem som jag inte vet riktigt hur jag ska lösa.
Det är som så, att jag har ett gäng batteridrivna sensorer som skall kunna placeras i en "basenhet" för att laddas upp.

Sensorerna har två kontaktbleck i bakstycket. Ett minus och ett plus. Därifrån går kretsen vidare till laddkrets med mera, samt till MCUn som känner av när det blir spänning till kontakterna och då fattar att den är på laddning.

På basenheten sitter det fem st uttag för sensorer, och dessa har två fjädrande kontakter. Ena är plus och andra är minus. Jag kan via basenhetens MCU programmera att stänga av plus och har då ett pulldown motstånd som drar plusstiftet till GND. Till saken...

Basenheten matas av en 5v väggvårta som naturligtvis är flytande mot jord. Sensorn är naturligtvis också den flytande mot jord. När en sensor stoppas på laddning så händer det naturligtvis att kontaktstuds förekommer, med resultat att enorma spikar på sensorns krets blir till och dödar sensorns MCU.
När jag mäter med USB kabel ikopplad mot sensor så kan jag få > +-20V...

Så, hur har jag försökt att lösa detta då??

1) Transistentdioder på sensorkrets --> Påverkar inte ett smack!
2) Stänga av ladduttaget medan man placerar sensor. Problemet är dock att jag måste ha en svag spänning på sensorns sida för att känna av när den blir placerad i laddning. --> Samma resultat, fast mindre spikar. +- 8v.
3) Koppla in USB på både sensor och basenhet --> Naturligtvis fungerar detta eftersom att båda får samma GND potetial. Inga spikar.

Eftersom att jag får spikar när jag jordar sensorn men håller basenheten flytande, så bör ju rimligtvis samma spikar uppstå om jag jordar basenheten men håller sensorn flytande. Att jorda basenheten är ju inga problem, har ett uttag med jord på basenheten som jag kan koppla, men sensorn är ju fortfarande flytande.

Hur fan gör man på batteriladdare osv??? Enda jag kan komma på är att förlänga kontaktpinnen för GND på basenheten, men det är absolut inte lätt gjort.. Någon som har tips på hur man ska få bort dessa spikar???

[grym]

en ordentlig kondin mellan + och minus på sensorn bör lösa det

[ViktorSigg]

Har provat det redan, det glömde jag skriva.
Spikarna är bara någon uS långa, och en konding verkar inte hinna med. Problemet är dessutom att jag kommunicerar mellan basenhet och sensor via ladduttaget liknande onewire, så kan inte lägga större konding än att stigtiden blir ca 20mS. Något annat förslag?

[nibl]

Borde det inte gå att jorda ned allt?

[ViktorSigg]

Mja, sensorerna är hermetiskt tillslutna enligt IP68, så det är omöjligt. De är dessutom gjorda för att ta med sig, så går inte att släpa en kabel med en trådlös sensor (basenhet och sensorerna pratar via radio).

[xxargs]

Vilken situation kommer spikarna - vid anslutning ??

Då kan det vara elektrostatiska urladdningar som du tampas med (för att grejen är uppladdad gentemot basenheten och ström rusar precis när kontaktstiften möter varandra) och generellt kan man inte ansluta kommunikation direkt till MCU-pinne eller liknande utan dessa måste gå via någon buffertkrets som klarar av elektrostatiska urladdningar och dom energinivåer som blir vid hanterande - speciellt vintertid (det finns ett antal standarder för detta). Förr satt RS232-krestar alltid på hållare för att lätt kunna bytas ut innan modernare design som max232 mm byggs med robustare ingångar för att klara situationen med statisk knäpp just i samband med anslutning

Är grejorna EMC-testade - där brukar man prova omkring med en speciell testapparatur (syntetisk finger) som ger pulser på olika punkter och se att grejorna inte går sönder, startar om sig eller fungerar störningsfritt beroende på vilken klass produkten är klassad för. - då gäller det att komma ihåg att testarna skall också göras just när man pluggar in och hur basstationsehnheten...

kort sagt simulera den sämsta tänkbara situationen som att man går med grejorna över heltäckningsmatta inomhus efter en vecka vid -20 grader utomhus och blir så laddat att håret reser sig strax innan enheten pluggas in i basstationen och hela armen rycker till av den elektrostatiska stöten när det sker... - sådant skall den överleva!!

Har man problem med 'testfingret' så indikerar det ofta på rent designmässiga problem som kan vara kostsamma att åtgärda (läs fullständig omdesign, med ny layout, skärmning med drosslade in och utgångar - kanske skiljetrafo galvaniskt mm. på signalvägarna med tanke på att stå emot störningar utifrån etc.)

[ViktorSigg]

Yes, hitils enbart upptäckt vid anslutning. Jag tror att du är inne på rätt spår.

Basenheten är av plast runt om med enbart kontaktstiften som sticker ut. Dessa sitter i en sänka på undersidan, så inget man kommer åt.

Sensorhusen är helt isolerade från kretsar och antenn innuti, enda som sticker fram är kontaktblecken. Isolationsprovat till 2500V. Problemet uppkommer trots att man aldrig är i närheten av att röra vid dom.

Det konstiga är att det kommer ganska random, men kan komma flertalet gånger på rad när man tar ur och stoppar in sensorn på laddning. Dessutom blev spikarna betydligt mindre när man ersatte 5V laddspänning med 3.3V pullup. Jag misstänker att någonting agerar som en stepup när kontakterna studsar. Jag måste forska vidare. Ska prova att stoppa en optokopplare imellan, men ingen hållbar lösning då övriga kretsar troligtvis också tar stryk av spikarna.

Kanske blir att överge stiften för en induktionslösning istället...

[RoPa]

Om inte sensorn går att modifiera så kan du sätta skyddet i basenheten.

Vad du får för spänningar när du mäter med "USB anslutet" är svårt att säga något om då du inte beskriver uppkopplingen, men USB från en dator brukar kunna ligga på vilken potential som helst mot jord och kan ge upphov till de mest konstiga effekter. Att det är "isolerat" mot jord för DC ström är en sak men det betyder inte att det kapacitivt och induktivt kan byggas upp spänningar (rejäla) det är bl.a. därför har Ethernet portar har transformatorer, USB ska bara gå till flytande saker som tangentbord och möss... typ... Eldade upp en USB kabel mellan en dator och en printer på landet då de anslöts till uttag i olika grupper...

Hur är blecken anslutna till MCU i sensorn? Till den sak som kan skilja bort +? Är väggvårtan en transformator eller en switchad nätdel? Ett schema vore VÄLDIGT bra att få se...

Fakta: Kontaktstuds kan bara ge överspänning om det finns seriella induktorer (ferriter, filterspolar mm) med i kretsen. kortslut dem och se om det blir bättre (mest troliga orsaken).
EDIT:(i ditt senaste inlägg är du själv inne på just detta såg jag just...)
Flytande enheter har nämligen ingen potentialskillnad. Den du mäter upp beror på mätkopplingen (och någon kapacitiv/Induktiv koppling).

Statisk elektricitet är troligen inte heller problemet om detta är något som händer "alltid", för övrigt är det lätt att testa om det är det genom att först ta i basenheter innan sensorn placeras i laddningshållaren. Dessutom hjälper normala skydd mot statisk elektricitet.

Det är inte säkert att du får samma spikar beroende på vilken enhet som jordas, det beror på vilken som bygger upp spänningen och det är troligen basenheten så det är den som ska jordas. Men det är inte jordningen som har med saken att göra, det kommer bara in i bilden när du håller på och testar, men du kan ju prova om du tycker det är kul.

Utifrån vad som går att förstå (och gissa lite) så är det 5V på pinnarna i basenheten. Denna spänning kommer direkt från en väggvårta, eller inte, det finns tydligen någon form av one-wire funktion... hur är den gjord?
Nåväl, om vi antar att det inte behöver kunna bli mer än 5V på pinnarna och att det är överspänning på pinnarna som är problemet så kan du ansluta en zenerdiod över utgången som begränsar spänningen eller en schotky diod (switch modell) parallellt med ett motstånd (10K?) och sedan i serie med en stor konding.
När det då blir överspänning kommer denna att "kortslutas" av antingen zenerdioden eller av schotky dioden i serie med kondingen. Detta borde inte påverkar matingen av 5V eller den one-wire signal som går där.

Du skriver att transientdioder inte funkar men inte vilken sort eller hur du provade att ansluta dem.

För att det ska gå att komma med några förslag som faktiskt hjälper och inte bara gissa på det ena eller det andra behövs schema och foto på saken.
Fixar du det så kommer vi greja detta.

[ViktorSigg]

Kloka ord, kloka ord... Ska se vad jag kan skaka fram imorgon (idag)!

[grym]

man skulle kunna göra en mellandel som innehåller skyddskretsen, bara man kan lösa kontaktdelen