Молниезащита / защита от перенапряжения для контролируемой цепью термистора Arduino

Я обдумываю, заменить ли коммерческий регулятор перепада температуры на моем солнечном водонагревателе на контроллер Arduino моего собственного дизайна. Я знаю достаточно, чтобы быть опасным в таких вещах.

Первый вопрос: ударит ли классическая цепь делителя напряжения термистора 5 В / 10 кОм во время грозы? Термистор расположен на расстоянии 60 футов от солнечной панели, установленной на крыше. Кабель экранирован и заземлен. Что нужно - устройство защиты от перенапряжений в цепи термистора, некоторое RC-соединение с выводами термистора, уменьшить базовый резистор для большей подачи тока к термистору ....

Второй вопрос: микропроцессор Arduino Atmega автоматически перезагружается и возобновляет работу программного обеспечения после потери питания? Другими словами, нужно ли нажимать кнопку сброса после отключения питания?

Ответ на второй вопрос:
AVR имеют BOD (детектор отключения), целью которого является обнаружение кратковременных прерываний питания и сброс контроллера при их возникновении. Однако в таблицах вы найдете это утверждение:

Если детектор затухания не требуется в приложении, этот модуль следует отключить.

Атмель объясняет, что БПК потребляет энергию даже во время сна. Я нахожу это странным: БПК является основным фактором надежности вашего устройства. Если он проводит длительные периоды времени в режимах с низким энергопотреблением, и в источнике питания происходит провал, он может заблокироваться и потребовать аппаратного сброса. На практике отключите его на несколько секунд. Не то, что я хотел бы сказать своим клиентам.

Кстати, Atmel публикует приложение «AVR180: Внешняя защита от затухания». Я не уверен, в чем причина этого. Означает ли это, что БД на кристалле не надежна?

На второй вопрос легко ответить. ATmega - это микроконтроллер, который жестко запрограммирован для перезагрузки и возобновления работы после потери питания. Фактически, это то, что кнопка сброса делает на некоторых платах. Многие регуляторы напряжения имеют вывод активации, и его очень легко подключить таким образом, что кнопка сброса фактически отключает питание платы. Каждый раз, когда вы подаете питание, контроллер считывает содержимое в 0x00 (обычно инструкция перехода) и начинает выполнять код.

Первый вопрос, не так много. Удары молнии - довольно серьезные события, и (особенно без схемы) трудно сказать, что произойдет. Я бы посоветовал вам сначала обеспечить некоторую изоляцию для вашей схемы. Небольшой оптоизолятор, вероятно, обеспечит необходимую изоляцию, но вам нужно будет обеспечить питание на стороне высокого напряжения. Более простым способом было бы сделать датчик температуры полностью независимым. Небольшая система MSP430 + MRF24J40 могла работать месяцами на паре батарей и стоить менее 10 долларов, передавая текущую температуру каждые пару минут. Кроме того, при освещении не будет простого пути к заземлению через чувствительный провод, а это значит, что молния, скорее всего, ударит в другом месте. Самый простой способ (также с наименьшей вероятностью выжить при ударе) - это поместить стабилитрон поперек термистора. Тем не менее, вы должны быть осторожны с компенсацией ваших измерений для токов утечки через стабилитрон.

Если вы не можете смириться с возможностью того, что датчик температуры будет разрушен ударом молнии (что является интересным требованием для разработки), вам следует исследовать диоды для подавления переходных напряжений и быть готовыми к некоторым гораздо более высоким системным затратам.

Возможно, вы захотите заглянуть в GDT. Газоразрядные трубки. Они часто используются в телекоммуникациях для защиты чувствительных цепей от ударов молнии.

Сопротивление при номинальном напряжении (от 50 до 200 В) составляет много мегом. Когда напряжение достигнет более высокого уровня, устройство перейдет в диапазон свечения (например, неоновая лампа). Это хорошо для маленьких шипов. Когда на него воздействует РЕАЛЬНОЕ напряжение, например, 40 кВ от удара, оно превращается в фазу дуги, где сопротивление очень мало и линии замыкаются вместе, защищая чувствительные компоненты.

Вам все еще нужно что-то, чтобы справиться с низкими опасными напряжениями пары сотен, но после этого GDT вступает во владение.

Ничто из этого не защитит вас от прямого удара по доске. Надеемся, что у вас есть путь заземления, поэтому удар крыши будет в основном заземлен, и все, что вы защищаете, это случайные скачки напряжения, а не истинный путь тока освещения. Но GDT через ваш термистор может быть вещь.

Спасибо за вклад. Изучив это немного больше, я думаю, что металлооксидный варистор даст некоторый уровень защиты. Интересно, что в моем коммерческом контроллере дифференциальной температуры, чтобы справиться с этой возможностью. Это вне моей способности перепроектировать.