Come proteggere il microcontrollore da interferenze elettromagnetiche

Sto lavorando con un circuito ad alta tensione (2,1 kV per il test del condensatore del defibrillatore) e sto controllando l'alimentatore con Arduino, leggendo le informazioni richieste dal laptop tramite l'interfaccia seriale. La maggior parte del circuito di tempo funziona bene, ma di tanto in tanto durante la scarica del condensatore dopo il test, il circuito si attiva da solo senza che l'operatore prema il pulsante. Inoltre a volte il monitoraggio seriale non riesce. Ho pensato che lo facesse perché Linux smette di vedere la porta USB per un breve periodo di tempo. La stessa USB riappare con un nome diverso. Presumo che accada perché, durante la scarica, il campo elettromagnetico induce tensione nel mio circuito, quindi la mia domanda è come proteggere il mio circuito da tale influenza o forse mi sbaglio totalmente sul motivo.

Il punto di questo test è misurare il tempo di carica del condensatore. Il tempo di carica definito come il tempo dall'accensione al momento in cui la corrente fornita dall'alimentatore si avvicina a 0. Il collegamento di abilitazione1 e abilitazione2 tramite relè abilita l'alimentazione, la lettura corrente fornisce informazioni quando le uscite di alimentazione sono ca. zero Amp. Durante la scarica, la resistenza di scarica viene collegata manualmente al DUT.

Se la maggior parte delle interferenze proviene dalle connessioni del circuito (uno schema sarebbe di aiuto), è possibile aggiungere induttanza alle connessioni per filtrare il feedback ad alta frequenza o tentare di isolare il circuito di scarica e il circuito di controllo e monitoraggio. L'aggiunta di induttanza può essere semplice come avvolgere il filo attorno a una perla di ferrite. Bisogna fare attenzione a garantire che il feedback sia sufficientemente attenuato senza ostacolare il funzionamento del circuito (ovvero: tempi di salita più lenti). L'isolamento ottico e fisico sono metodi comuni di separazione dei circuiti ad alta e bassa tensione. Separare in sicurezza i terreni può essere un problema, ma puoi comunque tenere separati i percorsi di ritorno di ciascun circuito per la maggior parte del loro viaggio. Il percorso di ritorno della tensione di picco dovrebbe essere libero (minima induttanza). Se gli sforzi di isolamento non fanno il trucco, si può ridurre l'impedenza di ingresso dei fastidiosi ingressi digitali usando resistori e condensatori pull-up o pull-down. Il valore del resistore dovrebbe essere abbastanza alto da non impedire il normale funzionamento della linea, ovvero il driver può supportare questa resistenza inferiore; il condensatore mette a terra il contenuto ad alta frequenza - inizia con ceramica da 100nF e lavora fino a 10uF se necessario (provalo prima senza nulla, ovviamente!). Se la tensione in qualsiasi punto supera il massimo di una parte, è possibile fissarla al di sotto di un valore scelto usando qualcosa di semplice come un diodo zener, sebbene altro (superiore e più costoso) il condensatore mette a terra il contenuto ad alta frequenza - inizia con ceramica da 100nF e lavora fino a 10uF se necessario (provalo prima senza nulla, ovviamente!). Se la tensione in qualsiasi punto supera il massimo di una parte, è possibile fissarla al di sotto di un valore scelto usando qualcosa di semplice come un diodo zener, sebbene altro (superiore e più costoso) il condensatore mette a terra il contenuto ad alta frequenza - inizia con ceramica da 100nF e lavora fino a 10uF se necessario (provalo prima senza nulla, ovviamente!). Se la tensione in qualsiasi punto supera il massimo di una parte, è possibile fissarla al di sotto di un valore scelto usando qualcosa di semplice come un diodo zener, sebbene altro (superiore e più costoso)Sono disponibili sistemi / parti TVS . Questo protegge solo dai danni, però.

Se la maggior parte delle interferenze si irradia dalle connessioni di scarica del condensatore, un approccio sarebbe quello di ridurre la radiazione alla sorgente. Immagino che il rallentamento o la modifica della velocità di scarica del tappo (TVS) non sia un'opzione, in quanto influirebbe sulle misurazioni. La prossima cosa migliore è ridurre le proprietà di propagazione dei fili e delle tracce che alimentano il / i condensatore / i: minimizzare tutte le lunghezze di connessione compresa la terra e minimizzare le aree del circuito di terra (mantenere il ritorno il più vicino possibile al segnale / alimentazione). Naturalmente, la distanza fisica tra il controller e il DUT aiuterà.

Non ho esperienza con gli strati di schermatura EMI (mu-metal, ecc.).

Una strategia per saltare tutto ciò è quella di spegnere temporaneamente il controller durante lo scarico, alcune centinaia di millisecondi, nel frattempo salvando lo stato.