Lite designfrågor kring en Arduino Nano V3

[Magnus_K]

Hej hej,

Sitter och ritar lite på ett kort som ska innehålla en Arduino Nano V3 bland annat. Tanken är att Arduinokortet ska monteras via headers och inte en lös µC med kringkomponenter.
Jag har flera frågor men tar en i taget. Här kommer första:

Två spänningar kommer finnas på kortet. +5VDC och +24VDC. 24V kommer från ett switchat nätagg från Swech som jag sedan kopplar på en buckconverter för att skapa 5V-railen till Arduinon.

Jag vill övervaka 24V-railen men µC:n och tänkte mig genom en spänningsdelare till en analog ingång (som nedan bild).

Frågor:
1. Jag har mycket kräm till godo från agget men dessa motstånd kommer dra ständigt ~1mA, är det en generellt vettig ström för att undvika störningar?
2. Vad finns det mer för skydd för att skydda ingången? Ingången får absolut inte gå över 5V så jag undrar om det skulle räcka med en <5V zener eller har ni andra förslag?

Spänningsdelaren.JPG

[Borre]

Lågpassfiltrera istället för låg resistans på spänningsdelaren. Så sätt en kondensatorn på ingången så kan du öka resistansen utan problem, inte för att strömmen i sig är speciellt hög.

Zener på ingången fungerar bra.

[Magnus_K]

Tackar för svaret Borre.

Jag kan tyvärr inte så mycket om lågpassfiltrering men skulle en typ "avkopplingskonding" som en keramisk 100nF duga?
Vill också tillägga att denna "mätning" endast är för att skapa ett par gränsvärden för över/underspänning av agget och förhoppningsvis kommer jag aldrig nära.

Bifogade ett nytt schema med komponenterna.

Spänningsdelaren.JPG

[Klas-Kenny]

Du kan likväl ta en klart större kondensator än så.

Tidskonstanten (hur lång tid det tar att ladda upp kondensatorn till ~63% av slutspänningen) är \(\tau=RC\), där resistansen i en sådan koppling är som att du räknar de två resistanserna parallellt. Så, med dina komponentvärden är det alltså \(\tau=\frac{1}{\frac{1}{470k}+\frac{1}{91k}}*100n=7,6ms\), dvs. hyfsat snabba variationer kan fortfarande komma igenom.

Och vad jag förstår så vill du väl hålla koll på så att spänningen inte driver iväg någonstans, ganska långsamt dvs, så du kanske skulle klara dig gott med en tidskonstant på säg en sekund, för att inte få igenom minsta rippel eller annan störning.

[Magnus_K]

Helt underbart med så hjälpsamma (och snabba!) svar.
Du har helt rätt i att det är inte för att bevaka några snabba förändringar utan för att bevaka om agget drar iväg

Vad jag får fram enligt din formel så ska jag använda en 7µF konding för att få en tidskonstant på ca 500ms eller typ det dubbla för 1s.
Rent spontant så känns en 10µF-konding väldigt bra då det är ett vanlig värde och jag hamnar lite mitt-i-mellan.

Jättetack för formeln Klas-Kenny. Hade ingen aning att man räknade motståndet parallellt när man räknade på tidskonstanten i en spänningsdelare.

[Magnus_K]

Kanon. Föregående blir jag toknöjd med så jag går vidare.
Finns en risk att detta blir en favorit i repris men måste ändå fråga.

Tanken är att övervaka temperaturen i min kapsling. Även här så behöver inte värdet uppdateras speciellt ofta. Tempen som ska övervakas kanske normalt ligger mellan 20-40°C men jag måste ändå kunna gå upp till kanske 60°C.
Om ett lågpassfilter är sättet att gå vidare även här så blir det kanon.

Har för avsikt att använda mig av en LM35 och har hittills bara gjort den lilla kretsen nedan.
Enligt databladet så får jag alltså ut 10mV/°C så vid 60°C så är jag inte ens uppe på 1V.

Frågor:

1. Har ni några tips om placeringen av sensorn? Nu pratar jag om placering på ett mönsterkort som sedan ska in i en sluten låda. Medveten om att inte placera den precis bredvid en spänningsregulator eller så men det kanske finnas andra saker att tänka på?
2. Kanske det viktigaste, ska jag även här lågpassfiltrera mellan sensorn och den analoga ingången? Gör jag det då med ett RC-filter?

LM35.JPG

[Swech]

En tidskonstant på en sekund är inte riktigt bra....
Då matningen försvinner så kan du börja mata chippet baklänges med denna kondensator och i värsta fall paja ingången.

Ripplet filtrerar du med mjukvara. Mät 10ggr per sekund och räkna ut ett medelvärde istället.

Swech

[Nerre]

Nu var ju inte lågpassfiltreringen för att hantera rippel utan för att kunna använda stora motstånd i spänningsdelaren så den inte drar så mycket ström.

[sodjan]

> Då matningen försvinner så kan du börja mata chippet baklänges

En "bakvänd" diod mot matningen så att matningen drar ner pinnen
ifall matningen faller under kondingens spänning.

[TomasL]

Försvinner 24V kommer ju 5V också att försvinna, så jag förstår inte riktigt meningen med att övervaka 24V.
Switchade aggregat tenderar väl att stänga ned sig om de blir överbelastade, typ de ger 24V eller 0V beroende på lasten.

[Magnus_K]

Mycket att tänka på men jag förstår också att det finns olika sätt att lösa det här på.
Skulle det vara en idé då att ta ner kapacitansen (tidskonstanten) till kanske 1µF istället så man hamnar <100ms?
Tänkte också på det här med en diod för att inte mata baklänges men det börjar kännas som lite väl mycket komponenter för uppdraget. Å andra sidan behövs det så behövs det.

Jag har hittat lite olika mjukvarufilter på nätet så det ska nog gå att få till något också.

När vi kommer till tempsensorn så httade jag en skitbra guide på nätet där han skrivit kodexempel för olika filter etc. Tror jag kan planka honom ganska rakt av.
Nedan är hur databladet föreslår man koppla sensorn till en högimpediv ingång samt hur min ser ut i Diptrace just nu.

LM35_typ_app.JPG

LM35_diptrace.JPG

[lillahuset]

Varför vill du övervaka 24V? Det enda skäl jag kan tänka mig är för att få en tidig varning vid spänningsbortfall och då ska du inte ha några tidskonstanter.
Kör du > 100k mot 24V lär du inte behöva någon zener heller eftersom dioderna på substratet med största sannolikhet klarar 200uA. Kolla datablad för processorn.
Är du orilig för överspänning på 24V bör du använda en transientskyddsdiod.

Du behöver inte heller något filter på utgången av temperatursensorn om den sitter nära processorn. Möjligen något litet på ~10nF om A/Dn i processorn har en stor samplingskonding. Vilket den troligen inte har.

Edit: Kollade i TIs datablad. Skippa kondingen.

[TomasL]

Tidig varning lär ju knappast hjälpa, vad skall prollen göra när matningen försvinner, det handlar ju om några få ms.

[Magnus_K]

Jag har flera I/O:s över när alla primära funktioner är omhändertagna. Min tanke var då att övervaka temp och 24V-railen, så blir det lite lärdom av såna saker också.

Nu tror jag att jag klarar mig. Tack.

[lillahuset]

"Prollen" hinner spara en hel del om "power-good" går inaktiv tillräckligt tidigt innan matningen dör. Med din erfarenhet, TomasL, borde du vara medveten om det.