Långa kablar på digital I/O

[vetgirig]

Hej!
Har gjort bort mig lite.
Gjort en jättefin DIN-modul som ska sitta i elcentralen och känna av slutningar och skicka informatione på RS-232.
Allt har gått jättebra och tagit låååång tid. Men när jag installerade den i elcentralen och anslöt mina 40m långa kablar till knapparna började alla falska trigningar på ingångarna, speciellt när dimmern i elcentralen kördes.
Jag har missat att skydda och filtrera mina digitala I/O
Använder 3st microchips MCP23S17 16bit I/O - SPI som pratar med en PIC18F, vilket ger mig 48st I/O.

Hur skyddar jag mina ingångar (som kanske skall kunna växlas i mjukvara till utgångar senare i projektet)?
Om jag har förstått rätt behöver jag följande för att göra det bra:

• -starkare externa pull-up kanske typ 2K2?, kör interna idag.
  -motstånd i serie med ingången kanske typ 1K? som skydd för att begränsa strömmen på ingången.
  -kondensator från ingången till Gnd (motståndet och kondingen bildar RC-filter som tar bort störningar och skapar debounce)
  -TVS dioder mellan ingång och V+/Gnd för att skydda för överspänning och ESD

Problemet med detta är att jag har 48 ingångar och det blir nästan 200 komponenter som skall till om man gör det med lösa komponenter. Får göra om hela kretskortslayouten, blir trångt, mer pengar, många vias = många borrhål.
Så vilka förslag är viktiga och vilka är mindre viktiga?

Motstånd i serie och konding till Gnd blir inte så svårt men pull-up motståndet blir jobbigare att genomföra när kretskortet är uppbyggt som det är. Desutom är jag lite orolig för den totala strömmen om alla ingångar skulle slutas typ 110mA bara för pull-ups. Behöver man starkare pull-up om man filtrerar?
Fördelen med kondensatorn är att jag filtrerar bort EMI, nackdelen är att jag får en debounce fördröjning och jag hatar knappar som man inte bara kan banka till. Dessutom om ingångarna skall användas till att känna av andra saker som är snabbare än knappar så blir det problem. Borde vara bättre att ha det i mjukvara va?

Gör TSV dioderna bara nytta för ESD vid beröring eller kan induktion/kapacitans mellan kablar ge upphov till spänningsspikar som dom också tar bort?
Fungerar dom även som långvarigt överspänningsskydd om någon skulle koppla fel?

Såg att maxim hade en octal debounce ic MAX6818 som har pullup, esd, debounce, och emi filter allt i ett men den är för dyr >70kr/st jag behöver 6st

Tar gärna emot svar, förslag på lösningar och smarta ideer. Kan även tåla gliringar för en dålig initial design
Tack på förhand

[gkar]

Schema?

[elste]

nu är jag ingen expert men rent spontant om man jämför med bussar så är det skärmade kablar sköter skärmen avstörningen
men om man kör oskärmat så sänker man ohmtalet på bussen för att det ska krävas mer ström för att kunna styra

försök det och sätt lite längre tider innan det triggar och avstör dimmern
villken typ av dimmer är det det rör sig om?

[gkar]

Det finns andra sätt att få elektronik att fungera än att tillsätta avstörning på alla I/O beroende på hur det är anslutet.

Vad innebär en slutning?
Är I/O kopplat till isolerade reläer som inte någonstans är kopplat till något annat, dvs galvaniskt skilt mot allt annat?

[blueint]

Sätt en MCU lokalt vid I/O kortet som styr det.

I övrigt:
* Feldetekterande och återsändande protokoll
* Differentiellt
* Ev galvaniskt åtskilt och då kan DC-balansering behövas

[vetgirig]

elste
hmm vet inte riktigt hur jag skall kunna översätta det i min design kablarna har den impedans dom har, har ingen impedansanpassning i övrigt då knapparna bara skall sluta mot Gnd. kablarna är cat6 utp och jag vet inte hur jag skulle kunna av störa dimmern. Känns inte bra att systemet kan triggas så lätt av yttre påverkan.
Dimmern är från Crestron (amerikanskt system för hemautomation) och är del i ett större buss-system med relän och dimmrar

gkar
Alla IO i detta fallet går till vanliga knappar som normalt används för 220v belysning (som kompletterats med impulsfjäder för återfjädring). Så dom är galvaniskt avskilda från övriga "världen", dom sluter bara mellan IO och Gnd, ingen elektronik eller matn

[vetgirig]

Ahh. nu förstår jag hur ni tänker, jag har nog inte varit så tydlig.
MCU och IO kretsar sitter på samma kretskort i en IO-modul i elcentralen. Dom långa kablarna är de som går från belysningsknappen i tex köket till IO-modulen i elcentralen. Detta genererar en slutning mellan IOx och Gnd i IO-modulen. IO-modulen skickar då ett RS-232 kommando till en extern styrprocessor som också sitter i elcentralen. RS-232 kabel som går från IO-modulen till den extern styrprocessorn i elcentralen är <1m.

[elste]

säg att du sätter ett motstånd i ändan vid brytaren som då sänker resistansen över ditt par och sen sätter ett pullupp motstånd som klarar att sätta en hög

allernativt så vänder du och låter den vara låg tills du trycker på kappen då borde inga störningar kunna komma in på den ingången annat än när du trycker på knappen

och behöver du flera knappar så seriekopplar du bara

avstörning av dimmer kan vara att sätta dit en drossel för att ändra switch tiderna eller tvinnade kablar eller skärmbox
det beror på problemet

[vetgirig]

Gör motståndet ute vid knappen så att det hela tiden ligger en liten last så att den långa kabeln inte ligger å flyter eller?
Pullup motstånden som är inbyggda skulle jag tro är på 20-30K du menar att jag skall sätta externa som har lägre impedans?

Är det inget annat jag behöver göra för att skydda ingångarna? tanken är ju att detta ska rulla ett tag.
Hur man filtrerar och skyddar I/O pinnar på mcu:er måste ju vara en ganska vanlig frågeställning men har svårt att hitta information.

Hur gör man på larmcentraler någon som vet?

[elste]

aha nu kom du till rätt person
om jag inte mins fel så på Galaxy (ett av de större bättre märkena = inte nå skit från teletec claesohlson m.m.) så sitter det 2 eller 3 motstånd och en diod jag kan kolla exsakt vad det sitter i morgon men observera att det är en dubbelballanserad krets som då mäter analogvärde som den sen tolkar till om det är larm eller ej eller nån form av fel (avbrott kortis eller nått av felvärderna)
dessutom sitter det gnistgap mor jord alldeles vid plintarna


men du som kör 1 eller 0 borde kunna komma undan utan allt för stora strul varistor kan vara nått att ha i åtanke

men vill man vara riktigt säker är galvanisk frånskiljning det ända rätta


btw kondensator över ingången hindrar kontaktstutsar men även korta/snabba störningar

[Swech]

Du ska ha rc filter på varje ingång.
100n och 10-100k är en bra utgångspunkt.

Pullup får du sätta externt på andra sidan filtret eftersom den interna och
rc filtret i sig annars bildar en spänningsdelare och insignalen aldrig når 0V

Swech

[TomasL]

Förutom de andra råden är väl TP-kabel synnerligen lämpligt, gärna skärmad.
Ett ytterligare sätt att minska störningarna är differentiell signalering.

[vetgirig]

Jag tror jag ska satsa på RC filter. Bara debouncen inte blir för lång. Vilket värde på pullup? Ska den vara mellan RC och ic eller RC och ingångskontakt?
Om jag ändå ska göra om kortet vad mer bör jag ta med?
Vad tror ni om tvs?
Tar gärna emot fler idéer vill inte göra om detta igen

[floppen]

Själv hade jag testat med en ändring i mjukvaran som första steg.
Du måste hur som lösa kontakt-stuttsar och många störningar är snabba och går lätt att ta bort i mjukvaran. Säg att en knapp måste ligga aktiv minst 50ms för att vara aktiv Tror i ditt fall att det kan vara upp mot 100-150ms utan att kännas slött med dom knapparna. Då kan du ta bort allt under detta och troligt är att problemet försvinner.

Gör ett test, Om du har ett oscilloscope så testa vad du får för min aktiv tid på knappen.
och ta bort allt under i mjukvaran.
Sen måste du skydda ingångarna och RC-filter är bra för att ta bort onödiga interrupt och TVS eller liknande är ett måste för att skydda elektroniken.
En ful-lösning kan vara att sätta typ 220nF mellan jord och knappen detta minskar eller tar bort snabba störningar och bör gå lätt att få dit.

[vetgirig]

Låter ungefär som jag tänkt mig. Behöver bara hitta rätt värden på allt. Har ingen debounce i mjukvaran idag, har inte hunnit dit. Tänkte att debouncen hjälpte bara mot kontaktstudsar men mitt problem är ju störningar främst när man inte trycker ngt. Det är klart att debouncen kan hjälpa mot störningar men det känns som en taskig design man vet ju aldrig hur långa/kraftiga störningarna är. Eller tänker jag fel här?