Åska och givare kopplade till Arduino och liknande
I måndags drog ett åskväder förbi. Några nedslag var i närheten, ett ca 500 meter bort.
En fototransistor i min effektmätare gick sönder. Det var inte första gången.
Jag använder en lösning baserad på det som SM7UCZ föreslår här.
https://www.sm7ucz.se/Elmaetaren/Elmaetaren.htm
Här visas hur fototransistorn är kopplad till Arduinon i ursprungförslaget.
Jag har elmätaren i källaren och Arduino med display i köket, med ca 10-12 meter kabel emellan. För att inte induktion ska skada Arduinon när det är åska i närheten har jag kopplat så här.
Det har fungerat i så måtto att Arduinon har klarat passerande åskväder. Nu funderar jag över hur jag ska skydda fototransistorn mot induktion och transienter som uppstår vid åska. Räcker en 5 volt zenerdiod parallellt med fototransistorn och 1k5 i serie?
Motstånden är valda mer baserat på vad jag haft tillgängligt än på några djupare analyser av vad som kan hända i min kabel när åskan slår ner i närheten.
/π
Åska och givare kopplade till Arduino och liknande
Åska och givare kopplade till Arduino och liknande
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Re: Åska och givare kopplade till Arduino och liknande
Jag justerade värdena lite.
R3, 6,8 kΩ ökade jag till 20 kΩ. Så att det skulle vara enkelt för fototransistorn och dra ner ingången trots större seriemotstånd.
DZ1 blev 6,2 volt.
R1 mellan DZ1 och kabeln blev 2 kΩ i stället för 1,5 kΩ.
Det fungerar. Nu återstår att se om det fungerar efter några närgångna åskväder.
Jag har IOFS ett knippe fototransistorer hemma nu, men jag vill hellre att dom håller än att jag ska montera dom i hållare så att dom är enkla att byta.
En intressant observation. Den "trasiga" fototransistorn såg ut att fungera när jag mätte den med instrument, men inte när jag kopplade den till Arduinon.
/π
R3, 6,8 kΩ ökade jag till 20 kΩ. Så att det skulle vara enkelt för fototransistorn och dra ner ingången trots större seriemotstånd.
DZ1 blev 6,2 volt.
R1 mellan DZ1 och kabeln blev 2 kΩ i stället för 1,5 kΩ.
Det fungerar. Nu återstår att se om det fungerar efter några närgångna åskväder.
Jag har IOFS ett knippe fototransistorer hemma nu, men jag vill hellre att dom håller än att jag ska montera dom i hållare så att dom är enkla att byta.
En intressant observation. Den "trasiga" fototransistorn såg ut att fungera när jag mätte den med instrument, men inte när jag kopplade den till Arduinon.
/π
Re: Åska och givare kopplade till Arduino och liknande
finns snabbare överspänningsskydd, men om det är relativt låga frekvenser skulle man kunna ha en liten konding över zenerdioden med
100 pf kanske
100 pf kanske
Re: Åska och givare kopplade till Arduino och liknande
Första koppling är direkt farlig för elektroniken. Kommer det en stark positiv puls in kommer VCC att skjuta till väders o dra med mycket som inte tål högre VCC.
Zenerdiod är mindre dålig men den ska vara på 4,7V och ha en mindre kondensator parallellt.
Och mellan zener-delen o μC-pinnen bör det vara ett 10k+ motstånd.
Zenerdiod är mindre dålig men den ska vara på 4,7V och ha en mindre kondensator parallellt.
Och mellan zener-delen o μC-pinnen bör det vara ett 10k+ motstånd.
Re: Åska och givare kopplade till Arduino och liknande
Åskskydd
Jag tror inte att man kan eliminera risken för skador från åska. Men, man kan minska risken. Jag tänker att med ett bra åskskydd så tål man ett nedslag närmare än utan bra skydd.
Vad ska man skydda sig mot?
Här är lite fakta om åska, från SMHI.
Jag gjorde ett försök att räkna på inducerad elektricitet i kabeln, men är tveksam om resultatet är korrekt.
Om dom antaganden jag gjort och beräkningen ovan stämmer så kan det handla om en puls på några hundra volt med en stigtid på kanske 1 µs som ska elimineras.
Jag har nu 2 kΩ i serie med fototransistorn.
Med 100 pF parallellt med fototransistorn blir stigtiden 0,2 µs.
Med 10 nF parallellt med fototransistorn blir stigtiden 20 µs.
Med 100 nF eller 1 µF och 2 kΩ i serie borde väl dom flesta pulser från blixtar i närheten bli ofarliga för fototransistorn?
Mina 2 kΩ i serie reducerar strömmen. En puls på 500 volt ger en strömpuls på ca 250 mA. Förhoppningsvis tål motståndet det under någon eller några µs.
/π
Jag tror inte att man kan eliminera risken för skador från åska. Men, man kan minska risken. Jag tänker att med ett bra åskskydd så tål man ett nedslag närmare än utan bra skydd.
Vad ska man skydda sig mot?
Här är lite fakta om åska, från SMHI.
https://www.smhi.se/kunskapsbanken/mete ... xtar-1.662Några sifferuppgifter angående blixtnedslag
• Strömstyrka: 5000-100 000 ampere, i snitt 20 000 ampere.
• Spänning: 10 miljoner - 100 miljoner volt, i snitt 30 miljoner volt (från moln på 1,5 km höjd till mark).
• Tiden för huvudurladdningen: 0,0001 sekund.
• Antal urladdningar i samma kanal: 1-10, i snitt 3.
• Energi i en typisk blixt med 3 urladdningar: 20 000*30 000 000*0,0001*3=180 000 000 joule.
• Energin övergår till allra största delen till värme i blixtkanalen samt nära nedslagspunkten.
Jag gjorde ett försök att räkna på inducerad elektricitet i kabeln, men är tveksam om resultatet är korrekt.
Om dom antaganden jag gjort och beräkningen ovan stämmer så kan det handla om en puls på några hundra volt med en stigtid på kanske 1 µs som ska elimineras.
Jag har nu 2 kΩ i serie med fototransistorn.
Med 100 pF parallellt med fototransistorn blir stigtiden 0,2 µs.
Med 10 nF parallellt med fototransistorn blir stigtiden 20 µs.
Med 100 nF eller 1 µF och 2 kΩ i serie borde väl dom flesta pulser från blixtar i närheten bli ofarliga för fototransistorn?
Mina 2 kΩ i serie reducerar strömmen. En puls på 500 volt ger en strömpuls på ca 250 mA. Förhoppningsvis tål motståndet det under någon eller några µs.
/π
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Re: Åska och givare kopplade till Arduino och liknande
Bra tips!Icecap skrev: ↑23 juni 2024, 10:14:41 Första koppling är direkt farlig för elektroniken. Kommer det en stark positiv puls in kommer VCC att skjuta till väders o dra med mycket som inte tål högre VCC.
Zenerdiod är mindre dålig men den ska vara på 4,7V och ha en mindre kondensator parallellt.
Och mellan zener-delen o μC-pinnen bör det vara ett 10k+ motstånd.
Menar du "SM7UCZ original" när du skriver "första koppling"?
Jag antar att det finns något internt skydd i ATmega328P, på ingångarna, men hur ser det ut och vad tål skyddet? När det gäller spänning och ström.
Jag testade med R2 = 20 kΩ och det fungerade inte.
Med R2 = 4,7 kΩ fungerar det.
/π
Re: Åska och givare kopplade till Arduino och liknande
Så här ser kopplingen ut nu.
Det fungerar. Kopplingen i första inlägget i tråden har jag haft i ungefär två år. I måndags var andra gången som forotransistorn gick sönder vid åska. Det var därför jag ville förbättra åskskyddet, primärt för att skydda fototransistorn. Även Arduinon är lite bättre skyddad nu, med 4,7 kΩ i serie med Arduinons ingång.
Nu återstår att se hur det här fungerar vid kommande åskväder.
/π
Det fungerar. Kopplingen i första inlägget i tråden har jag haft i ungefär två år. I måndags var andra gången som forotransistorn gick sönder vid åska. Det var därför jag ville förbättra åskskyddet, primärt för att skydda fototransistorn. Även Arduinon är lite bättre skyddad nu, med 4,7 kΩ i serie med Arduinons ingång.
Nu återstår att se hur det här fungerar vid kommande åskväder.
/π
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Re: Åska och givare kopplade till Arduino och liknande
Jag menar kopplingen som VISAS först i denna tråd.
R2 bör vara 10+k.
De 2 st R1 verkar vara överflödiga, bara R1 EFTER kabeln ger mening - men då mellan R2 o R3.
D1 bort o D2 till 4,7V zener.
DZ2 är OK men kanske en 100p konding parallellt.
Den konding vill ge att skarpa pulser mest transmitteras som common-mode och kan vara enklare att filtrera bort.
R3 bör ha en diod i serie så att OM det kommer en mycket kraftig puls leds den inte in på VCC.
Det är normalt att "vissa" lägger ut VCC till sensorer/knappar/whatever - men det ger en direkt ingång för att störningar kan komma in o VERKLIGEN ställa till det.
En tryckknapp t.ex. vara kopplat mellan GND o ett pull-upp motstånd och därifrån via motstånd till zener o sedan (helst via ett motstånd) till μC pinnen.
Måste man lägga ut en VCC bör den vara enbart för externa saker men INTE vara kopplat från intern VCC. Typ en 7805 till det interna o en 7805 till det externa.
Jag har designat en del kommerciella saker på detta vis o INGEN har kommit retur med brända ingångar. För en hemmapulare kan det kännas lite överkurs - men en lyckat funktion blir ofta ganska permanent - o då är det lika bra att den är säkrat.
Tillbaka i 1984 designade jag en flis-panna styring till en kompis på Bornholm.
Om man inte känner till Bornholm är den gjort av granit - så ström kommer via luftledningar.
Åska är normalt där också - och sagda kompis fick träff i ledningen 15 meter från huset.
ALLT elektrisk blev bytt (försäkring), matarmotorn till flisen hade svetsats ihop, där ledningar i huset hade blivit skjutit ur väggen(!) blev det lagt nya o putsat efter - men då motorn var bytt o elektroniken blev tänd första gången för att få värme, fungerade styrningen fullt o helt.
Så jag tror hårt på att jag valde rätt o har gjort liknande skydd sedan.
R2 bör vara 10+k.
De 2 st R1 verkar vara överflödiga, bara R1 EFTER kabeln ger mening - men då mellan R2 o R3.
D1 bort o D2 till 4,7V zener.
DZ2 är OK men kanske en 100p konding parallellt.
Den konding vill ge att skarpa pulser mest transmitteras som common-mode och kan vara enklare att filtrera bort.
R3 bör ha en diod i serie så att OM det kommer en mycket kraftig puls leds den inte in på VCC.
Det är normalt att "vissa" lägger ut VCC till sensorer/knappar/whatever - men det ger en direkt ingång för att störningar kan komma in o VERKLIGEN ställa till det.
En tryckknapp t.ex. vara kopplat mellan GND o ett pull-upp motstånd och därifrån via motstånd till zener o sedan (helst via ett motstånd) till μC pinnen.
Måste man lägga ut en VCC bör den vara enbart för externa saker men INTE vara kopplat från intern VCC. Typ en 7805 till det interna o en 7805 till det externa.
Jag har designat en del kommerciella saker på detta vis o INGEN har kommit retur med brända ingångar. För en hemmapulare kan det kännas lite överkurs - men en lyckat funktion blir ofta ganska permanent - o då är det lika bra att den är säkrat.
Tillbaka i 1984 designade jag en flis-panna styring till en kompis på Bornholm.
Om man inte känner till Bornholm är den gjort av granit - så ström kommer via luftledningar.
Åska är normalt där också - och sagda kompis fick träff i ledningen 15 meter från huset.
ALLT elektrisk blev bytt (försäkring), matarmotorn till flisen hade svetsats ihop, där ledningar i huset hade blivit skjutit ur väggen(!) blev det lagt nya o putsat efter - men då motorn var bytt o elektroniken blev tänd första gången för att få värme, fungerade styrningen fullt o helt.
Så jag tror hårt på att jag valde rätt o har gjort liknande skydd sedan.
Re: Åska och givare kopplade till Arduino och liknande
Du kan lägga till en schyst common mode spole också!
Re: Åska och givare kopplade till Arduino och liknande
R3 bör ha en diod i serie så att OM det kommer en mycket kraftig puls leds den inte in på VCC.
Jag förstår inte, är det inte så som R1 och D1 redan är kopplade på första bilden,
innan man har ändrat på kopplingen?
Man skulle ju inte leda in pulserna till vcc?
Jag förstår inte, är det inte så som R1 och D1 redan är kopplade på första bilden,
innan man har ändrat på kopplingen?
Man skulle ju inte leda in pulserna till vcc?
Re: Åska och givare kopplade till Arduino och liknande
Det får du gärna utveckla!
BJ:
Jag vet ju inte hur dom pulser som kan tänkas komma från kabeln ser ut. Jag vet bara att under ett par år har ett antal åskväder passerat på nära håll och två gånger har fototransistorn gått sönder. Arduinon har klarat sig. Med kopplingen med tre motstånd och två dioder som jag beskrev i trådstarten.
Om man gissar att det kommer en positiv puls på 750 volt. Då kommer det att bli ca 0,5 ampere genom motståndet R1, nära Arduinon. Den strömpulsen går då vidare genom D1 och kan i värsta fall lyfta Arduinons 5-volt så att Arduinon går sönder.
/π
Re: Åska och givare kopplade till Arduino och liknande
man kan kolla på något bättre än zenerdiod
finn väldigt mycket nuförtiden
bara sökte hos musen
https://www.mouser.se/datasheet/2/87/ea ... 511079.pdf
ett av otaliga , man får gaffla in lämpliga parametrar
finn väldigt mycket nuförtiden
bara sökte hos musen
https://www.mouser.se/datasheet/2/87/ea ... 511079.pdf
ett av otaliga , man får gaffla in lämpliga parametrar
Re: Åska och givare kopplade till Arduino och liknande
Jag vet inte om jag rör till det nu, men jag är också intresserad av svaret och vill gärna förstå.
@Icecap : är det så här du gjort din lösning? Jag har tagit med två fall, ett med en enkel switch och ett med fotodioden enligt ovan. Det var lite svårt att hänga med i din förklaring men det är kanske lättare att diskutera kring den här figuren än originalet?
@Icecap : är det så här du gjort din lösning? Jag har tagit med två fall, ett med en enkel switch och ett med fotodioden enligt ovan. Det var lite svårt att hänga med i din förklaring men det är kanske lättare att diskutera kring den här figuren än originalet?
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Re: Åska och givare kopplade till Arduino och liknande
BINGO! nästan...
Vid knappen kan det vara en bra ide att montera en 100p vid knappen också - om det är en viss avstånd.
Vid optokopplaren kan du skippa D1, den ger inget.
Om en kabel lämnar kretskortet, skyddar definitivt jag alltid på rätt sätt.
Det kan vara tala om 2 dm och allt i samma låda och då kan behovet vara lägre - men det har ju hänt "lite då o då" att man har dragit ut en knapp en del längre för att det passar bättre.
Vid knappen kan det vara en bra ide att montera en 100p vid knappen också - om det är en viss avstånd.
Vid optokopplaren kan du skippa D1, den ger inget.
Om en kabel lämnar kretskortet, skyddar definitivt jag alltid på rätt sätt.
Det kan vara tala om 2 dm och allt i samma låda och då kan behovet vara lägre - men det har ju hänt "lite då o då" att man har dragit ut en knapp en del längre för att det passar bättre.
Re: Åska och givare kopplade till Arduino och liknande
toolbox:
Kopparkabeln har mycket låg resistans. Därför tror jag att det är bra att ha ett R mellan punkterna A och kondensatorn i ditt schema.
Stigtiden, när det kommer en puls, bestäms av R och C. I texten från SMHI ovan anges huvudurladdningens varaktighet till 100 µs. Jag gissar att stigtiden är mindre, kanske 1-10 µs. Säg 10 µs. Då blir pulsens varaktighet ca 10 µs.
Med C=100 pF och R = 1 kΩ blir RC=100 ns.
Med C=4.7 nF och R = 2,2 kΩ blir RC≈10µs.
Inte ens det senare RC-alternativet eliminerar pulsen, men det ökar stigtiden. Resten av pulsen får zenerdioden ta hand om. Så att Arduinoingången skyddas.
/π
Kopparkabeln har mycket låg resistans. Därför tror jag att det är bra att ha ett R mellan punkterna A och kondensatorn i ditt schema.
Stigtiden, när det kommer en puls, bestäms av R och C. I texten från SMHI ovan anges huvudurladdningens varaktighet till 100 µs. Jag gissar att stigtiden är mindre, kanske 1-10 µs. Säg 10 µs. Då blir pulsens varaktighet ca 10 µs.
Med C=100 pF och R = 1 kΩ blir RC=100 ns.
Med C=4.7 nF och R = 2,2 kΩ blir RC≈10µs.
Inte ens det senare RC-alternativet eliminerar pulsen, men det ökar stigtiden. Resten av pulsen får zenerdioden ta hand om. Så att Arduinoingången skyddas.
/π
