Nicht isolierte Eingangskonditionierung für einen einfachen Schalter

Ich versuche, etwas Arduino-basiertes zu bauen, das (unter anderem) erkennen kann, wenn ein Benutzer zwei bestimmte Finger zusammen berührt. Die beste Idee, die mir einfällt, ist, an jedem Finger einen Draht zu haben, der einen Stromkreis bildet, wenn sie sich berühren. Ich befürchte, dass eine Art statische Entladung oder ein anderer Unfall, der auf die Drähte angewendet wird, den Arduino braten könnte. Ich habe gelesen, dass die Verwendung einer an Masse angeschlossenen Zenerdiode vor dem Eingang funktionieren würde, aber dass sie möglicherweise keine sehr schnellen Spitzen erfasst (wie im Fall einer ESD, würde ich annehmen).

Gibt es eine bessere Möglichkeit, den Chip vor solchen Umständen zu schützen? Oder noch besser, wie kann ich mein Design verbessern, damit dies kein Problem wird?

Danke!

Ich habe Ihre Frage neu markiert, da sie für jeden Mikrocontroller oder empfindlichen IC relevant ist.

Antworten (3)

Standardpraxis ist beides:

  • Zenerdiode, die vom äußeren Eingang mit Masse verbunden ist
  • kleiner Widerstand vom äußeren Eingang zum CPU-Pin (20-100 Ohm?)

Die Zenerdiode klemmt den äußeren Eingang zwischen (Masse - Vbe-Diodenabfall, wobei Vbe = zwischen 0,7-1,0 V) und (Masse + Zener-Klemmspannung bei hohem Strom). Der kleine Widerstand hilft, den Strom vom äußeren Eingang zum CPU-Pin zu begrenzen.

ESD-Klemmdioden (allgemein bekannt als TVS = Transient Voltage Suppressors ; Tonnen von Unternehmen stellen sie her, gute Hersteller sind ON Semi und Diodes Inc und Fairchild ) sind wirklich nur für diese Verwendung optimierte Zenerdioden, die mit hoher Stoßleistung umgehen können o beschädigt werden. Wenn Sie besorgt sind (oder wenn Sie an einem kommerziellen Produkt arbeiten), würde ich einen davon verwenden, aber ein normaler Zener wird mit ziemlicher Sicherheit funktionieren.

Stellen Sie sicher, dass Sie die minimale Draht-/Leitungslänge vom äußeren Eingang zur Erde verwenden: Je mehr Induktivität Sie in Reihe mit der Klemmdiode einführen, desto schlechter wird die Leistung.

( HINWEIS : Normale Zener fügen Kapazität hinzu, vielleicht ein paar hundert pF. Wenn Sie eine Kommunikationsleitung oder einen anderen Schaltungsknoten haben, der empfindlich auf Kapazität reagiert, benötigen Sie eine spezielle Klemmdiode, die für niedrige Kapazität ausgelegt ist. Diese haben normalerweise die folgende interne Topologie des Teils:

*-----+--->Z------|<------+------*
      |                   |
      +------>|-----------+

 -->Z--   = zener
 -->|--   = regular diode

Die reguläre Diode in Reihe mit dem Zener reduziert die Kapazität, und Sie benötigen dann eine weitere Diode parallel zu diesen beiden, um in die andere Richtung zu klemmen.)

Also so? i.imgur.com/mdK0b.png Ich bin mir ziemlich sicher, dass ich dort irgendwo einen Widerstand hinzufügen muss, aber ich bin mir nicht sicher, wo ...? Wissen Sie auch, wo Sie eine dieser optimierten "ESD-Klemmdioden" kaufen können? Vielleicht suche ich nicht das Richtige.
Sie werden TVS (Transient Voltage Suppressors) genannt - ich hatte einen leeren Kopf, als ich das obige Zeug schrieb. wird behoben, danke.
Setzen Sie in Ihrer Skizze einen Widerstand zwischen den Schalter und den Fernseher.
Okay, also habe ich mein Projekt im IRC erwähnt und jemand hat mir folgenden Rat gegeben: "<HTT-Bird> yeah, a switch line, use 1n4148s to GND and VCC with a 100nF cap bypassing the rails, a series resistance in the line too hilft <HTT-Bird> wie 10 Ohm oder etwas <HTT-Bird> zu verhindern, dass die Dioden vollständig erschossen werden" - Ist das äquivalent oder verhält es sich anders? Außerdem habe ich Probleme, ein 3,3-V-Fernsehgerät zu finden, das ich auf meinem ProtoShield montieren kann. Gibt es das? Vielen Dank für Ihre Hilfe!
Nicht ganz das Gleiche. Wovon httbird spricht, ist das Klemmen der Spannung an den Stromschienen. Das ist in Ordnung, aber ich würde eher Schottky-Dioden als 1N4148 verwenden: Sie sind schneller und haben eine niedrigere Durchlassspannung. Die Bypass-Kappe hilft, Spannungsspitzen auf den Stromschienen zu vermeiden; Wenn Sie sich darum kümmern, fügen Sie einen 4-V-Zener oder etwas anderes über die Stromschienen hinzu. Die Spannung sollte hoch genug sein, damit der Leckstrom am oberen Ende Ihrer Netzteilspezifikation minimal ist, aber nicht viel höher.

Eine Schaltung wie unten skizziert wird sicher auch funktionieren. Die beiden Dioden klemmen die Spannung gegen VCC und GND und der Widerstand begrenzt den Strom


------------------------*-------- VCC
                        | 
            	       ---
             	        ^
                       / \
                       ---
             ----       |
Ext Input --|    |------*-------- Arduino Input
             ----       |
             10k        |
           	       ---
    	                ^
    	               / \
    	               ---
    		        |
------------------------*-------- GND

Ich würde einen kapazitiven Sensor-IC wie die Atmel Q-Touch-Geräte verwenden.

Im Allgemeinen würde ich zur Transientenunterdrückung einen Transientenspannungsunterdrücker (TVS) mit einem Reihenstrombegrenzungswiderstand verwenden. Ich mag die Littefuse SP-7xx-Geräte. Sehr schnell.

Nicht isolierte Eingangskonditionierung für einen einfachen Schalter
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