Ich möchte in Zukunft ein Mikrocontroller System einsetzen um einige Steuerungsaufgaben in einer EMV "verseuchten" Umgebung auszuführen. Dabei können Schaltvorgänge mit 1kV Spannungen in 5-10cm vom Mikrocontroller entfernt stattfinden. Was gibt es für Vorkehrungen zu treffen, damit ich dies möglichst ohne Probleme bewerstelligen kann? Welche Mikrocontrollersysteme eigenen sich besonders dafür? Sind PIC oder Atmel dafür überhaupt geeignet? 5V System zwingen oder gehen auch 3.3V Systeme trotz des geringeren Störabstandes? Was für Schutzschaltungen an den Eingängen können empfohlen werden? Wo könnte ich dazu weiterführende Literatur finden? Danke an alle
>Ich möchte in Zukunft ein Mikrocontroller System einsetzen um einige >Steuerungsaufgaben in einer EMV "verseuchten" Umgebung auszuführen. >Dabei können Schaltvorgänge mit 1kV Spannungen in 5-10cm vom >Mikrocontroller entfernt stattfinden. Als erster Tip: Grösseren Abstand halten Deine Schaltung muss nicht 5-10cm von der Hochspannung entfernt sein. Es gibt immer einen Weg das zu ändern. >Was gibt es für Vorkehrungen zu treffen, damit ich dies möglichst ohne >Probleme bewerstelligen kann? Multilayer Platine, Schaltung hart geerdet mit möglichst kurzen Wegen. Metallgehäuse ohne grössere Öffnungen. Kabel die in das Gehäuse führen dürfen nicht ungeschirmt sein. Kabel auf beiden Seiten geerdet. >Welche Mikrocontrollersysteme eigenen sich besonders dafür? Sind PIC >oder Atmel dafür überhaupt geeignet? 5V System zwingen oder gehen auch >3.3V Systeme trotz des geringeren Störabstandes? Das ist Wurst. Zwischen 5V und 3.3V ist kaum ein Unterschied. >Was für Schutzschaltungen an den Eingängen können empfohlen werden? TVS
"Multilayer Platine, Schaltung hart geerdet mit möglichst" dazu wäre eine Erläuterung spannend. Die mehreren Lagen als Amsse Schirmung oder nur um kurze Wege zu realisieren? Was bedeutet hart geerdet?
In meiner ersten Firma haben wir mit Atmel µC auf sog. Pencil-Coils gearbeitet. (Pencil-Coil = Zündspule, die direkt auf der Zündkerze sitzt). Also möglich ist es. Wichtig: Auf jeden Fall eine komplette Massefläche in/unter der Platine. Gehäuse aus Metall ebenfalls gut auf Masse gelegt. Alle Leitungen nach draussn müssen entstört werden (Drossel (Achtung, geht leicht in die Sättigung!), Kondensatoren, Signalleitungen evtl. optisch trennen ...) Prinzipiell ist ein größerer Abstand sehr empfehlenswert.
Ganz wichtig ist auch das Thema Spannungsversorgung! Da wirklich eine vernünftige Kombi aus (R)LC Glied + SupressorDiode und einen linearen Regler davor. An alle verwendeten I/Os ebenfalls R und Supressor Dioden (je nach dem wieviel Kapazität daran hängen darf auch noch ein C) und eben wie die Vorredner auf richtige Masseführung achten. 1kV ist an sich nicht kritisch, es kommt halt auf dU/dt an, also wie steil die Flanken der Schaltvorgänge sind.
>Dabei können Schaltvorgänge mit 1kV Spannungen in 5-10cm vom >Mikrocontroller entfernt stattfinden. Na und? >Was gibt es für Vorkehrungen zu treffen, damit ich dies möglichst ohne >Probleme bewerstelligen kann? Du mußt es einfach richtig machen. >Welche Mikrocontrollersysteme eigenen sich besonders dafür? Sind PIC >oder Atmel dafür überhaupt geeignet? 5V System zwingen oder gehen auch >3.3V Systeme trotz des geringeren Störabstandes? Das sind doch nur 3,6dB Unterschied. >Was für Schutzschaltungen an den Eingängen können empfohlen werden? Die richtigen! Nicht die falschen verwenden!! >Wo könnte ich dazu weiterführende Literatur finden? Zum Beispiel im Internet. Seiten die mit EMV zu tun haben. >Danke an alle Gerne, jederzeit wieder! Ähem, MB, hast du jetzt irgendeine konkrete Frage gestellt? Denkst du im Ernst man könnte auf solche diffuse Fragen konkrete Antworten gegen? Denkst du nicht auch, daß eine passende Schutzschaltung, nach der du fragst, beispielsweise in höchstem Maße vom Signal selbst abgängt? Darüber schweigst du dich aber komplett aus. Wir wissen nicht mal, ob es AC oder DC ist, ob Signale im nV- oder 1000V-Bereich, ob das Eingänge oder Ausgänge sind, ob du Hobbyelektroniker bist oder was für ein Kernkraftwerk werkelst. Garnichts! Nicht einmal einen richtigen Namen hast du. MB, bist du ein vorgezogener Aprilscherz oder ist das eine statistische Untersuchung oder demonstrierst du für den Weltfrieden? Bist du die Überraschungstorte für irgendjemanden und hast dich hier verlaufen? Hast du irgend ein konkretes Ansinnen?
Ich setze AVRs in Stromversorgungen ein (3,5kV, 5kV und 18kV), sie laufen an 5V. Ich halte einen MC für zuverlässiger als ein TTL-Schaltkreisgrab. Die Schaltung ist wichtig und das Layout auch. Ich nehme 2-lagen Platinen. Die Unterseite ist Massefläche und enthält möglichst wenige kurze Leiterzüge. Durch die Massefläche dürfen keine großen Ströme fließen. Es gehört schon einige Erfahrung dazu, die Leitungen optimal zu führen. Ein Autorouter ist tabu. Peter
MB schrieb: > Was gibt es für Vorkehrungen zu treffen, damit ich dies möglichst ohne > Probleme bewerstelligen kann? Klar genau für den Zweck verwendet man TEMPEST-Filter im Zusammenhang mit entsprechenden Schutzzonen-Konzepten. (also mehrere ineinandergeschachtelte Metallgehäuse). Nee im Ernst: die Thematik ist relativ komplex und man kann viel falsch machen. Ohne entsprechende Erfahrung oder einen guten Dienstleister braucht man viele Rekursionsschleifen. Kleiner Tipp: demnächst ist die EMV Messe: http://www.mesago.de/de/EMV/Die_Workshops/Programm_2/index.htm MB schrieb: > Welche Mikrocontrollersysteme eigenen sich besonders dafür? Sind PIC > oder Atmel dafür überhaupt geeignet? 5V System zwingen oder gehen auch > 3.3V Systeme trotz des geringeren Störabstandes? Die Störempfindlichkeit hängt hauptsächlich von der Strukturbreite in der gefertigt wird und auch von zusätzlichen (meist geheimen) Entstörmaßnahmen z.B. am Reset-Pin ab. Wir hatten einen Prozessor jahrelang ohne Probleme eingesetzt. Bis der Hersteller auf die Idee kam durch Maskenshrinking die Herstellkosten zu senken. Ich glaube die Entstörbauteile um 2 EMV Stufen zu kompensieren waren vieel teurer als das was der Prozessor billiger war. Beim nächsten Maskenshrink war der Prozessorhersteller etwas schlauer und hat für den Reset-Pin eine Filterung eingebaut. Trotzdem ist die EMV-Empfindlichkeit um eine Stufe gestiegen. Die kritischen Pins sind im allgemeinen der Reset-Pin und die Quarz-Pins. -> nimm lieber einen Prozessor mit internem RC-Takt. Ferner: je größer die Prozessorfläche umso mehr magnetisches Feld kann der Prozesor sich einfangen. -> mit SMD gewinnt man etwa 6-12 dB an Störfestigkeit gegenüber magnetischen Einstrahlungen wenn man sonst alles richtig gemacht hat. Gruß Anja
Es gibt schon sehr wirkungsvolle Maßnahmen. Nur ganz ohne Details kann man MB einfach keine konkreten Anworten geben. Oft ist von Vorteil, die elektrischen Feldlinien dieser Hochspannungsgeschichten gar nicht erst auf dem Steuerungsgerät enden zu lassen, sondern auf einem dazwischen angebrachten Erdungsblech. Das setzt aber voraus, daß es dort überhaupt eine Erde gibt, gegen die man wirkungsvoll erden kann und daß die Hochspannungen einen definierten Erdbezug haben und die Streufelder über das Abschirmblech definiert zur Quelle zurückgeführt werden können. Auch Kabel sollten in geerdeten Kabelschächten oder hinter geerdeten Blenden verlegt werden, sodaß die elektrischen Feldlinien der Hochspannungen nur zu einem Bruchteil auf dem Steuerungsgerät und seiner Verkabelung selbst enden können. Ganz wichtig ist ein Metallgehäuse um das Steuerungsgerät herum, das nicht unbedingt geerdet zu sein braucht, das aber gut mit dem zentralen Massepunkt des Steuerungsgeräts verbunden sein muß. Dieser Massepunkt sollte als "radio frequency plane" ausgeführt sein und genau dort sitzen, wo alle Kabel in das Gehäuse eintreten oder dieses verlassen. Gegen diese "radio frequency plane" wird gefiltert und an ihr sämtliche Kabelschirme verbunden. Das Gehäuse darf nur an dieser einen Stelle mit der Schaltung verbunden sein, damit Ströme im Gehäuse nicht auf die Platine und damit Schaltung eingekoppelt werden können. Kabel dürfen auf gar keinen Fall an verschiedenen Stellen aus dem Gehäuse herausgeführt werden, weil sonst unweigerlich Störströme durch das Gehäuse und letztlich über die ganze Platine fließen. Werden die Kabel dagegen nur an einer Stelle in das Gehäuse geführt, können keine Störströme über die Platine fließen. Vorausgesetzt natürlich, es wird zusätzlich wirkungsvoll gegen die "radio frequnecy plane" an der Eintrittsstelle des Gehäuse gefiltert und geblockt. Das Herausführen der Kabel an nur einer Stelle im Gehäuse unterstützt auch die Vermeidung von Kabelschleifen und das Entstehen magnetisch empfindlicher Schleifenflächen. Werden die Kabel zusätzlich in engem Kontakt zu geerdeten Flächen angebracht, werden auch Schleifenflächen bezüglich Erde minimiert. Das sind alles außerdordentlich wirkungsvolle Maßnahmen, bei denen man einfach mit und nicht gegen die Physik baut. Die obigen Tipps gelten übrigens generell zur Verbesserung der EMV und sind heute Standardmaßnahmen für jeden, der irgendwann mal mit seinem Gerät den CE-Test bestehen will...
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