Ist es sicher, lange E/A-Kabel zu einem Mikrocontroller zu führen?

Ich denke darüber nach, eine MCU in meiner Garage zu verwenden, um Daten von ein paar Sensoren zu lesen, von denen einer bis zu 10 m entfernt sein kann. Ich verwende keine analogen Sensoren, wie diese Frage stellt, stattdessen verwende ich Maxim OneWire-Geräte (die im nicht parasitären Energiemodus verwendet werden).

Ich glaube, das tatsächliche digitale Signal und die Leistung sollten bei diesen Entfernungen in Ordnung sein (ich werde wahrscheinlich so etwas wie CAT5 verwenden und ich kann mehrere Leiter zusammenbinden, wenn ich wirklich muss), aber ich mache mir Sorgen um andere Probleme, hauptsächlich EMI. Und ganz oben auf meiner Sorgenliste steht, was genau passiert, wenn ein Blitz in der Nähe einschlägt? Wirkt dieser Draht nicht wie eine große Antenne und könnte bei Blitzeinschlag sinnvolle Spannungen aufnehmen?

Es kann relevant sein, darauf hinzuweisen, dass die fraglichen Kabel innerhalb des Gebäudes (auf dem Dachboden) und nicht im Freien verlegt werden. Ich mache mir nicht so viele Sorgen über einen Blitzschlag direkt auf das Kabel, sondern über die großen EMI-Spannungen, die bei einem nahen Schlag im Kabel erzeugt werden könnten (würden?).

1-Wire ist angeblich gut bei über 100 Metern mit normalem Telefonkabel. Auch der Schutz vor Blitzeinschlägen ist sehr schwierig. Haben Sie einen guten Grund dafür – viele Blitzeinschläge, teure Sensoren/Mikros, minimale Betriebszeit usw.?
Nein, nur normale Ich-lebe-in-der-Wüste-Sturmblitze. Dies ist ein einmaliges System, das von einem Software-Analphabeten (ich) entwickelt wurde. Verliere ich wahrscheinlich den Sensor (nur ein oder zwei Dollar) oder die MCU (~ $ 40) oder das gesamte System (~ $ 100 oder mehr) während des ersten Sturms?
(1) Sie haben keine 40-Dollar-MCU. Sie haben wahrscheinlich ein Board, auf dem eine 40-Dollar-MCU montiert ist. Sockeln Sie ein DIP-Mikro oder verwenden Sie eine Heißluftpistole auf einem SMD-Mikro - beides sollte nicht länger als 5 Minuten dauern, um das Mikro auszutauschen. (2) Es ist schwierig vorherzusagen, was passieren wird, wenn ein Blitz einschlägt; es kommt darauf an, wo es auftrifft. Weitere Informationen finden Sie in den Antworten unten.
@Kevin: Das ist ein äußerst wenig hilfreicher Rat. Es ist, als würde man sagen, dass ein Ölwechsel keine große Sache ist, weil man keinen 2500-Dollar-Kolbenring hat, sondern einen 1-Dollar-Kolbenring, und wenn er durchbrennt, tauscht man ihn einfach aus. Für diejenigen von uns, die weder die Fähigkeiten noch die Ausrüstung zum SMD-Löten haben, ist die MCU-Platine in jeder Hinsicht die MCU.
@Mark: Kevins Rat ist eigentlich ganz vernünftig. Ein Arduino ist im Grunde ein 3-Dollar-Mikro, das auf einer Platine montiert ist. Die MCU ist für einen einfachen Wechsel gesockelt (und ich habe kürzlich ein paar "kaputte" Arduinos repariert, indem ich die Mikros ersetzt habe, ein paar Minuten Arbeit). Die größere Frage ist: Ist es die Zeit/das Geld/den Aufwand wert, Ihr System blitzsicher zu machen? Sie werden wahrscheinlich mehr für teure Kabel/Filter/Snubber ausgeben, als nur das Mikro auszutauschen, falls es ausfallen sollte.
@Al Bennett: Ich verwende kein Arduino. Mein Mikro ist ein LQFP100-Gehäuse, das auf einer Platine montiert ist. Es ist sicherlich nicht für einen einfachen Wechsel ausgelegt, und ich würde wetten, dass Sie keine "kaputten" Mikros dieser Art repariert haben.
@ Mark Ahh, war mir nicht klar. Eigentlich würden Sie Ihre Wette verlieren. Ich bin Hardware-Ingenieur bei einem Hersteller medizinischer Geräte, und LQFP-verpackte Mikros sind einige der am einfachsten auszutauschenden. BGAs sind die eigentliche Herausforderung. Trotz der Anzahl von Pins kann ein LQFPs ziemlich einfach mit heißer Luft verschoben werden, dann muss einfach ein neuer gelötet und überschüssiges Material abgeleitet werden.
@Al Bennett: Du hättest mich darauf ansprechen sollen :) Wie auch immer, es ist sicherlich etwas, wozu ich nicht bereit bin.

Antworten (3)

Ich habe persönliche Erfahrungen mit Netzwerkkabeln gemacht, die während eines Gewitters geschmolzen sind. In fast allen Fällen von Ausfällen aufgrund von Blitzschlag ist dies auf schlechte Stromversorgung oder Erdung zurückzuführen. Wenn Sie am Ende 2 Geräte haben, die weit voneinander entfernt sind und jedes seine eigene Erdung hat, kann sich das Erdungspotential eines aufgrund des Blitzes ändern, und dann nimmt der kleine Draht in der Ethernet-Leitung am Ende viel an Strom, der zum Schmelzen der Isolierung führt.

Dasselbe kann passieren, wenn Sie einen Stromstoß bei einem Gerät haben; Dies kann dazu führen, dass das Kommunikationskabel viel Strom durchlässt.

Wenn Ihr "externes" Gerät eine eigene Erdung hat, müssen Sie sich vielleicht ein wenig Sorgen machen, aber es wird wahrscheinlich keine so große Sache sein (insbesondere bei 10 m).

Sie müssen sich um Lärm sorgen. Je länger Ihr Lauf ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass Sie Geräusche aufnehmen. Dies ist möglicherweise kein Problem für das, was Sie tun, aber Sie müssen es im Hinterkopf behalten.

Einfach ausgedrückt würde ich sagen, dass, wenn alle Geräte an Ihrem Kabel die gleiche einheitliche Strom- und Masseverbindung haben, die Kabellänge Sie nicht besonders anfällig für Blitzeinschläge macht, aber wenn die Dinge an beiden Enden Ihres Kabels dies haben könnten separaten Erdungen, ein Blitzschlag könnte Sie braten, selbst wenn Ihr Kabel einen Meter lang ist.

Ich würde es kaum glauben, dass ein Blitzeinschlag in der Nähe eine ausreichend große (oder sogar messbare) induktive Spitze am E / A-Pin verursachen könnte, der mit einem wirklich langen Kabel verbunden ist, um einen Mikrocontroller zu beschädigen. Ich denke, 1 / R ^ 2 ist hier auf Ihrer Seite ... auch Ihr Haus ist wahrscheinlich ein ziemlich anständiger Isolator.

Es scheint so, aber ich habe (aus dritter oder vierter Hand) alle möglichen Horrorgeschichten über die durch Blitzschlag verursachte Zerstörung von Ethernet-Netzwerken gehört, die zwischen Gebäuden oder sogar zu Schuppen im Hinterhof laufen. Sind die Geschichten genau das, urbane Mythen?
Mythen sicher nicht. Ich habe in einem Unternehmen gearbeitet, das ein ganzes kleines Büro mit Geräten ersetzt hat, nachdem ein Blitzschlag jedes mit Ethernet verbundene Gerät im Gebäude zerstört hatte. Explodierte Chips usw. Der Blitz schlug angeblich sehr nahe an einem vergrabenen Ethernet-Kabel ein.
Der Killer ist nicht das, was im Kabel induziert wird, sondern das, was direkt in den Boden getrieben wird. Es ist normal, dass verschiedene Gebäude Massepotentialunterschiede haben, die nicht sehr viele Volt betragen, aber viele Ampere liefern können. Es ist weniger normal, dass die Spannungen tausend Volt überschreiten, aber im Falle eines Blitzeinschlags in der Nähe eines der Gebäude kann dies durchaus passieren.

Können Sie nicht ein abgeschirmtes Kabel wie Kabel-TV-Koaxialkabel verwenden und die Abschirmung erden? Wenn nicht Koax, dann eine Art geschirmtes Twisted-Pair ... Ich bin sicher, Sie können geschirmtes CAT3 (Telefonkabel) finden.

Sicher möglich, aber notwendig?
Ist es sicher, lange E/A-Kabel zu einem Mikrocontroller zu führen?
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