Protezione da fulmini / sovratensioni per un circuito termistore monitorato Arduino

Sto valutando se sostituire il controller di temperatura differenziale commerciale sul mio scaldacqua solare con un controller basato su Arduino di mia progettazione. So quanto basta per essere pericoloso su queste cose.

Prima domanda: il classico circuito del divisore di tensione a termistori da 5 V / 10 kohm farà esplodere qualcosa durante un temporale? Il termistore si trova a 60 piedi di distanza sul pannello solare montato sul tetto. Il cavo è schermato e messo a terra. Cosa serve - protezione da sovratensione sul circuito del termistore, alcuni collegamenti RC ai cavi del termistore, riduzione della resistenza di base per un maggiore flusso di corrente al termistore ....

Seconda domanda: il microprocessore Arduino Atmega si riavvia automaticamente e riprende l'esecuzione del software dopo un'interruzione di corrente? Detto in altro modo, il pulsante di ripristino deve essere premuto dopo una perdita di potenza?

Risposta alla seconda domanda: gli
AVR hanno un BOD (rivelatore Brown-Out) il cui scopo è di rilevare brevi interruzioni dell'alimentazione e ripristinare il controller quando si verificano. Nei fogli dati, tuttavia, troverai questa affermazione:

Se il rilevatore brown-out non è necessario nell'applicazione, questo modulo deve essere spento.

La ragione fornita da Atmel è che il BOD consumerà energia, anche durante il sonno. Lo trovo strano: il BOD è un fattore importante nell'affidabilità del tuo dispositivo. Se trascorre lunghi periodi di tempo in modalità a basso consumo e si verifica un calo dell'alimentatore, potrebbe bloccarsi e richiedere un ripristino hardware. In pratica, scollegalo per alcuni secondi. Non qualcosa che vorrei dire ai miei clienti.

A proposito, Atmel pubblica un appnote "AVR180: protezione da brown-out esterno". Non sono sicuro di quale sia la logica alla base di questo. Significa che il BOD su chip non è affidabile ??

Alla seconda domanda è facile rispondere. L'ATmega è un microcontrollore, che è cablato per riavviarsi e riprendere dopo una perdita di energia. In effetti, questo è ciò che fa effettivamente il pulsante di ripristino su alcune schede. Molti regolatori di tensione hanno un pin di abilitazione, ed è molto facile collegarlo in modo tale che il pulsante di reset in realtà interrompa l'alimentazione della scheda. Ogni volta che si attiva l'alimentazione, il controller legge il contenuto su 0x00 (di solito un'istruzione jump) e inizia l'esecuzione del codice.

La prima domanda, non così tanto. I fulmini sono eventi piuttosto seri e (soprattutto senza uno schema), è difficile dire cosa accadrà. Suggerirei prima di fornire un po 'di isolamento per i tuoi circuiti. È probabile che un piccolo optoisolante fornisca l'isolamento di cui hai bisogno, ma dovrai fornire energia dal lato dell'alta tensione. Un metodo più semplice sarebbe rendere il sensore di temperatura completamente indipendente. Un piccolo sistema MSP430 + MRF24J40 potrebbe funzionare per mesi con un paio di batterie e costa meno di $ 10, trasmettendo la temperatura attuale ogni due minuti. Quindi, quando l'illuminazione colpisce, non ci sarà un percorso facile da collegare a terra attraverso il cavo di rilevamento, il che significa che è probabile che un fulmine colpisca altrove. Il metodo più semplice (anche il meno probabile che sopravviva a un colpo) sarebbe quello di posizionare un diodo zener sul termistore. Tuttavia, dovrai fare attenzione a compensare le tue misurazioni per le correnti di dispersione attraverso lo zener.

Se non riesci ad accettare la possibilità che il sensore di temperatura venga distrutto da un fulmine (che è un requisito interessante da progettare per), dovresti ricercare diodi di soppressione della tensione transitoria ed essere preparato per alcuni costi di sistema molto più elevati.

Potresti voler esaminare i GDT. Tubi di scarico del gas. Questi sono spesso usati nelle telecomunicazioni per bufferizzare i circuiti sensibili dai fulmini.

La resistenza quando sotto le loro tensioni nominali (varia da 50 V a oltre 200 V) è di molti megaohm. Quando la tensione raggiunge un livello più alto, il dispositivo si sposterà in una gamma luminosa (si pensi alla lampada al neon). Questo è buono per piccoli picchi. Quando viene colpito con una tensione REALE, come 40 kV da un colpo, si converte in una fase ad arco, dove la resistenza è molto piccola e le linee sono cortocircuitate insieme, proteggendo i componenti sensibili.

Hai ancora bisogno di qualcosa per gestire le basse tensioni di pericolo di circa duecento, ma in seguito il GDT prende il sopravvento.

Nessuno di questi ti proteggerà da un attacco diretto alla scacchiera. Si spera che tu abbia un percorso di messa a terra, quindi un colpo sul tetto sarà principalmente portato a terra e tutto ciò che stai proteggendo sono picchi di tensione accidentali e non un vero percorso di corrente di illuminazione. Ma un GDT attraverso il tuo termistore potrebbe essere la cosa.

Grazie per l'input. Dopo aver studiato questo un po 'di più, penso che un varistore di ossido di metallo darebbe un certo livello di protezione. Mi chiedo cosa c'è nel mio regolatore di temperatura differenziale commerciale per gestire questa possibilità. È oltre la mia capacità di decodificare.