Intermittierender MCLR-Reset auf PIC32 - beinhaltet das Schalten von Elektromagneten

Das riecht stark nach nicht richtig gehandhabten Solenoid-Rückströmen und induktiven Rückschlagpfaden. An den Solenoiden treten große und schnelle Spannungsspitzen auf. Manchmal reicht eines dieser Paare an den Mikrocontroller aus, um seine interne Logik zu verwirren. Der Reset-Mechanismus wird ausgelöst, aber nicht durch den externen MCLR-Pin.

Absolut das erste, was Sie tun müssen, ist, eine BYPASS -KAPPE über den Strom- und Erdungsstiften des Mikros hinzuzufügen! Setzen Sie eine 1-µF-Keramikkappe physisch so nah wie möglich zwischen die Stromversorgungs- und Erdungsstifte. Dies ist genau die Art von Symptom, die eine fehlende Bypass-Kappe verursachen würde.

Abgesehen davon gibt es noch zwei offensichtliche Verdächtige: schlecht ausgelegte Leistungs- und Rückstrompfade und schlecht gehandhabte induktive Rückschläge.

Ihr Schaltplan gibt uns keine Vorstellung von der physikalischen Anordnung der Strom- und Rückströme zu den Solenoiden. Die Stromschleife von der Stromversorgung zum Solenoid und zurück zur Stromversorgung sollte so wenig wie möglich mit der Stromschleife des Mikrocontrollers gemeinsam haben. Wenn sich die beiden beispielsweise einen erheblichen Abschnitt eines Erdungskabels teilen, können die hohen Solenoidströme in diesem Erdungskabel ein Erdungsprellen für das Mikro verursachen.

Idealerweise gibt es getrennte Strom- und Erdungszuführungen zu den Solenoiden und der digitalen Schaltung, wobei diese nur an einer Stelle in der Nähe der Stromversorgung angeschlossen sind. Dann muss natürlich an jedem Verwendungspunkt auf der digitalen Seite eine ordnungsgemäße Umgehung der Stromversorgung erfolgen.

Sie haben eine Diode, die den induktiven Rückschlag abfangen soll, aber Sie haben keine Spezifikationen gezeigt. Nein, ein 1N400x ist hier nicht angebracht. Ich würde aufgrund ihrer sehr schnellen Reaktionszeiten lieber eine Schottky-Diode sehen.

Die Platzierung der Diode ist ebenfalls wichtig. Es ist gut, einen gewissen Schutz an Ihrer Treiberschaltung zu haben, falls etwas passiert, aber um wirklich mit induktivem Rückschlag fertig zu werden, sollte er so nah wie möglich an der Quelle überbrückt werden. Sie möchten den unangenehmen Strom in einer möglichst kleinen und lokalen Schleife enthalten. Small minimiert seine Strahlung und kapazitive Kopplung an andere Stellen. Local hält es davon ab, Masseprellen und dergleichen an anderen Teilen der Schaltung zu verursachen.

Versuchen Sie als Experiment, Schottky-Dioden in umgekehrter Richtung über jedem Solenoid direkt am Solenoid hinzuzufügen . Vielleicht können Sie sie dort nicht in die endgültige Produktion stellen, aber machen Sie das Experiment trotzdem, um zu sehen, ob sich die Dinge ändern.

Ich vermute, durch die Beachtung der richtigen Hygiene werden die Dinge viel besser funktionieren. Nachdem Sie dieses Durcheinander behoben haben, denken Sie über all die Male nach, in denen Ihnen gesagt wurde, Sie sollten Bypass-Kappen verwenden, Rückstrompfade sorgfältig platzieren, die Schleifen klein halten usw., und Sie dachten "Schmypass umgehen, blah, blah" . Jetzt wissen Sie, warum es wichtig ist. Ja, darauf kann man manchmal verzichten, aber früher oder später holt es einen ein. Es tat es einfach.

Lassen Sie uns Ihre Möglichkeiten prüfen.

Der PIC hat zahlreiche Reset-Pfade mit verschiedenen Register-Flags, um die Quelle des Resets anzuzeigen. MCLR ist einer davon. Sie haben bereits versucht, den MCLR direkt an die Versorgungsschiene für den PIC zu binden, sodass Sie Rauschen an diesem Pin als Quelle dieses Ereignisses ausschließen können.

Der PIC ist auch mit einem Power-On-Reset ausgestattet, der auftritt, wenn die Stromversorgung entfernt und wieder angelegt wird. Ich gehe davon aus, dass Sie sagen, dass das EXTR-Flag gesetzt ist, dass NUR dieses Flag gesetzt ist, dh alle anderen Flags sind nicht gesetzt. Als solches haben Sie keine Leistung auf dem Chip verloren.

Ebenso fiel die Leistung nicht ab oder das Brown-out-Flag würde gesetzt werden.

Was bleibt uns also... Der Chip hat etwas intern gemacht, das Sie sich nicht erklären können.

Was könnte das verursachen? Der Chip verfügt über einen internen Spannungsregler, um die interne Schaltung anzusteuern, und erfordert die C1-Kappe. Die Kappe muss sehr nahe am VCAP-Pin sein. Ich gehe davon aus, dass Sie diese Anweisungen befolgt haben.

Unter der Annahme, dass alle oben genannten Punkte korrekt sind und wir wissen, dass das Zurücksetzen erfolgt, wenn Sie die Solenoide umschalten, was könnte passieren?

Sie haben in Ihren Zeichnungen oder Texten nicht angegeben, wie der Rückweg (Masse) für die Magnete angeschlossen ist. Die Position der Freilaufdiode D5 deutet jedoch darauf hin, dass die Massen zwischen der Last und der Logik gemeinsam sind. Das wäre ein Fehler. Die Massen von den Solenoiden müssen über ihren eigenen Pfad zurück zum 12-V-Regler gehen, getrennt vom 5-V-Massesystem, und die Freilaufdiode muss mit dieser Masse verbunden werden. Wenn Sie dies nicht tun, kann dies zu einer erheblichen Spitze oder einem Offset in der Masse des PIC führen, was intern zu unvorhersehbaren Dingen führt.

Da Ihre Leitungslängen so lang sind, würde ich auch vorschlagen, eine kleine Überspannungsschutzschaltung (RC) über die Rücklaufdiode hinzuzufügen.

Wenn ich mir Ihre Treiberschaltung ansehe, sehe ich außerdem keinen Widerstand am Gate von Q25.

MOSFETs haben eine erhebliche Kapazität am Gate sowohl zum Drain als auch zur Source. Das bedeutet, dass am Ausgang des 74HC595 eine erhebliche Stromspitze auftritt, wenn Sie den MOSFET ein- und ausschalten. Wenn Sie es ausschalten, liegt der Drain außerdem nahe bei 12 V, und der 74HC595 muss diesen vom Gate-Source-Kondensator nach unten ziehen. Wie das mit dem PIC zusammenhängt und was das mit den Interna des PIC macht, ist unbestimmt.

Mindestens 4 Pfade, um die MCU zu stören (1) elektrische Felder, die mit dem MR koppeln (2), magnetische Felder, die (3) VDD zusammenbrechen oder VDD-Überspannung (4) GND stören, was mit FET-Rückwegen, die GND mit MCU teilen

Wenden wir uns zuerst (4) zu:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Interessant, dass eine LOKALE BATTERIE an den FET-Treibern mit 1uH-Induktivitäten in der 12-Volt-Leitung mit 0,03 Ohm Rdämpfung den FET-Treiber-Müll isoliert. Dieser 1uH muss mit hohem Strom umgehen: 30 Solenoide * 0,2 Ampere = 6 Ampere.

Beachten Sie die Trennung von GND zwischen FET-Treibern und MCU. Durch die Herstellung der LOKALEN BATTERIE sind die Übergangsströme in GND sehr klein; der 1.000-uF-Kondensator liefert die Stoßströme; Wenn das Schalten eines Solenoids 10 uS dauert, ist bei 0,2 Ampere die VDD-Störung bei FET-Treibern

Wenn die LOKALE BATTERIE die Resets nicht stoppt, kann eine Abschirmplatte Abhilfe schaffen. Um die Efield-Ladungsinjektion zu erfassen, verbinden Sie die Abschirmung mit SHORT WIRE mit MCU GROUND; Verwenden Sie eine Ground Plane unter der MCU?

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Welche Störspannung aufgrund schnell geschalteter Ströme durch MOSFETS? [ Warnung: Dieses Beispiel soll Sie verärgern, Sie motivieren, sich um die Planung der Leiterplatte (oder mehrerer Leiterplatten) und Schleifen zu kümmern. ]

Angenommen, Sie haben 0,2 Ampere und schalten in 5 Nanosekunden um. In einem langen Draht fließen. Magnetische Kopplung in eine Schleife von 0,1 Meter * 0,1 Meter (4 Zoll im Quadrat). Wie groß ist die induzierte Spannung, wenn der Abstand 10 cm (0,1 Meter) beträgt?

Verwenden Sie die Formel

Fläche = 0,1 * 0,1 = 0,01 Meter. Der Abstand beträgt 0,1 Meter. Mu0 ist 4*I*10^-7. Die Formel wird

Vinduce = 2e-7 * 0,01/0,1 * 40 Millionen Ampere/Sekunde Vinduce = 2e-7 * 0,1 *40e+6 = 8 * e-7 * e+6 = 8 * e-1 = 0,8 Volt.

Zwei FETS schalten gleichzeitig: 1,6 Volt Drei FETS schalten gleichzeitig: 2,4 Volt

Lassen Sie uns also das GND-System überarbeiten:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}