GPIO/I2C Kabel auf Roboter Plattform, welcher ESD Schutz?

[Student (Gast)]

Hallo zusammen,

ich habe einen Raspberry PI und eine Arduino Platine auf einer 
Roboterplattform.

Ich habe geplant beide Platinen (räumlich getrennt, 30-50cm) zu verbauen 
und mit einem geschirmten Kabel zu verbinden. Im Kabel befinden sich 4 
Leitungen, 2x GPIO und I2C.

Auf dem Raspberry (I2C master) hängt noch ein Tamperatursensor am 
gleichen Bus, der mit dem Arduino reden soll.

Raspberry PI (Master)
=> I2C Slave 1 Temp-Sensor auf der gleichen "Platine"
=> I2C Slave 2 Arduino (im Abstand 30-50cm)

Dazu möchte ich gerne einen ESD Schutz verbauen. Durch das geschirmte 
Kabel habe ich erstmal die Hoffnung, dass ich nur beim Zusammenbau auf 
ESD achten muss und ich auf Burst/Surge verzichten kann. Ein 
Basis-Schutz reicht also erstmal aus.

Ich weiß, dass I2C nicht sonderlich gut geeignet ist für externe 
Verbindungen, aber ich bin leider limitiert, was mein Know-How im 
Arduino angeht und will dort möglichst fertige I2C Slave Libs verwenden. 
Andere Interfaces kenne ich gar nicht, geschweige denn habe ich die 
schon verwendet.

Es geht um eine reine "Bastellösung" und nicht um ein industrielles 
Produkt. Dennoch möchte ich nicht alle 2 Tage neue Hardware kaufen 
müssen und stundenlang mit der Fehlersuche beschäftigt sein.

Könnte ich z.B. sowas parallel zu den 4 Signalleitungen gegen GND 
hängen?
SMDA03LC
https://www.arrow.de/products/smda03lc-lf/protek-devices

Vielen Dank!
Lars

[Pepe (Gast)]

Hi. Hab jetzt deinen Text mehrmals durchgelesen. Aber ich versteh nicht 
warum Du überhaupt einen ESD Schutz haben willst. Wenn Du einen Roboter 
anbindest, willst wohl eher deshalb deine Ausgänge schützen? Vielleicht 
mehr Infos warum du wegen ESD Bedenken hast.

[Student (Gast)]

Hallo,

Pepe schrieb:
> Hi. Hab jetzt deinen Text mehrmals durchgelesen. Aber ich versteh nicht
> warum Du überhaupt einen ESD Schutz haben willst. Wenn Du einen Roboter
> anbindest, willst wohl eher deshalb deine Ausgänge schützen? Vielleicht
> mehr Infos warum du wegen ESD Bedenken hast.

Da das ganze ein Bastelprojekt wird und ich sicher sehr oft alles auf- 
und abbauen werde, neue Platinen anstecken, alles neu verdrahten usw. 
wollte ich nur auf Nummer sicher gehen, dass mir kein IO an den CPUs 
wegfliegt.

Ich hatte schon mal einen Raspberry 3B in der Hand, der nach ein wenig 
bauen und testen nicht mehr ging. Ich vermute, dass eine GND Verbindung 
nicht korrekt war und ein Stepdown DC/DC nur 24V Input und ein EN Signal 
angeschlossen hatte. Dadurch ist im DC/DC etwas schief gelaufen, der 
Strom hat sich den Weg zumvom VIN zum EN gesucht, VIN und EN hatten am 
Ende 9 Ohm oder sowas und dadurch ist mir der GPIO weggeflogen, weil 
dieser dann 24V hatte.

Die GPIOs haben ja Chip intern ESD clamping (gegen GND und VCCIO), aber 
wie im Fall oben werden diese Dioden dann einfach gegrillt und nehmen 
sicher noch weitere Sachen mit in den Tod.

Daher wollte ich eine zusätzliche Schutzschaltung bauen, die mir etwas 
mehr Zeit "erkauft", bis ich wieder abschalten kann.

[Pepe (Gast)]

Dann würde ich mal sagen, dass dein Problem kein ESD Thema ist. Die 
interne Schutzbeschaltung ist für das Thema zu schwach. Wenn Du 
irgendwann mal 24V auf den GPIOs hast, weil irgendwas nicht stimmt, ist 
der GPIO einfach tod. (Wenigstens meistens).
Dafür brauchst du schon etwas externe Beschaltung. Im einfachsten Fall 
reicht schon ein Widerstand direkt vor einem Eingang, um den Strom der 
in den Pin fließen kann zu begrenzen. Hängt natürlich davon ab, was du 
ansteuerst.
Google doch mal nach „schutzbeschaltung gpio“. Da waren gleich mal 
einige interessante Beiträge dabei.