Сброс / зависание Arduino из-за искр в линии переменного тока

Это дизайн PCB проекта, над которым я недавно работал (мой первый дизайн PCB).

Идея состоит в том, чтобы управлять устройствами переменного тока (вентиляторы, лампочки и т. Д.) Без реле. Я использую триаки, которые лучше, чем реле для таких приложений. Я использую оптоизоляторы для полной изоляции от линий переменного тока. Я попытался запустить Arduino, используя USB-кабель, подключенный к моему ноутбуку (с отключенным зарядным устройством), а также настенный адаптер (12 В).

Сначала схема, казалось, работала нормально. Мне удалось выгрузить код в контроллер и управлять лампами (вкл / выкл, а также затемнять их) с помощью UART. Я отправил команды через UART. Однако, кажется, что всякий раз, когда на линиях переменного тока возникает искра (когда я подключаю / выключаю вентилятор), микроконтроллер не выглядит счастливым. Иногда он сбрасывается (что является лучшей частью картинки), а иногда зависает, и я не могу отправлять команды через UART. Я не уверен, затрагивается ли сожженный код, но иногда мне приходилось перезагружать код. Если я включу / выключу вентилятор в другой комнате, эффект не будет.

Возможные проблемы:

1) Отсутствие заземления на печатной плате.

2) Какой-то EMI из-за искр.

Я также попытался подключить водонагреватель (резистивная нагрузка 800 Вт) так же, как вентилятор, но ничего не произошло. Итак, я думаю, что это индуктивная нагрузка, которая создает проблемы.

Любое конструктивное решение этой проблемы будет очень заметно.

Благодарю.

Вы не показывали схемы, но я не вижу каких-либо очевидных заглушек байпаса или локальных крышек резервуара блока питания. Это и отсутствие хорошего заземления, вполне вероятно, вызывает проблемы.

Как уже говорили другие, вы также должны оставить правильное расстояние изоляции между секциями переменного и постоянного тока и, по крайней мере, попытаться сделать что-то вроде заземления.

У вас большая доска с небольшим количеством компонентов и большим шагом штифта, поэтому маршрутизация большинства трасс на верхнем слое должна быть довольно простой. Иногда вам придется переходить на нижний слой, потому что в целом схема не может быть проложена в одной плоскости. Тем не менее, вы можете держать следы на нижнем слое короткими. Считайте их «перемычками», достаточно длинными, чтобы соединить две дорожки на верхнем слое, которые иначе невозможно соединить в плоскости. Мера земной плоскости - это не количество островов, а самый длинный размер любого острова. Держите перемычки короткими и отсоединенными.

Тем не менее, вы обязательно должны установить защитную крышку на каждый источник питания для каждой микросхемы. Это должны быть маленькие керамические колпачки, физически расположенные близко к ИС, а общие петли должны быть как можно меньше. 1 мкФ 0805 - это правильно. Мало того, что они будут дешевле и лучше, чем эквивалентные заглушки через отверстия, но и паять будет легче.

Так как источник постоянного тока поступает из других мест и, следовательно, его сопротивление является подозрительным, наденьте электролитический колпачок приличного размера прямо туда, где питание поступает на плату. Несколько 100 мкФ должны сделать это.

Вы должны уважать вашу изоляцию напряжения. Способ размещения (и прокладки) резисторов R16, R13, R10, R2, R31 и R4 нарушает изоляционный барьер, создаваемый вашими оптоизоляторами. Ниже я пометил ваш существующий макет с вашим путем изоляции, который довольно плох:

Имейте одну зону изоляции, которая является максимально широкой (ширина ваших оптоизоляторов). Держите линейные цепи на стороне линии, а изолированные цепи на изолированной стороне. Смотрите изображение ниже для предложений.

Земной самолет, наземный самолет, наземный самолет и очень мало оправданий. Посмотрите, как вы могли бы сделать много этой печатной платы: -

Я потратил около 5 минут, отмечая (ярко-красным) синие дорожки, которые могли быть красными практически без какой-либо работы мозга.

Я бы это пересмотрел и начал бы заново.

По моему опыту, установка и сброс линий, триггеров и других схем очень чувствительны к "электрическим помехам". Лучший практический способ избежать непредсказуемого поведения схемы - это разъединить линии питания на каждом чипе соответствующими конденсаторами. Кроме того, стробирование / включение входных линий с тактовым сигналом уменьшит возможность «переходных процессов» влиять на схемы.

когда я работал над проектом управления нагрузкой на основе DTMF, я обнаружил ту же проблему с нагрузкой переменного тока. Без нагрузки переменного тока схема 80-микроконтроллера работает нормально. Когда я включаю нагрузку переменного тока, вся цепь ведет себя по-разному, когда я включаю / выключаю нагрузку переменного тока через цепь реле. Позже я обнаружил, что земля на плате 8051 не очень хорошая. Наконец, я заменяю старую плату микроконтроллера 8051 на новую плату микроконтроллера 8051 с хорошим заземлением. Теперь работает нормально. Поэтому я подумал, что ваша печатная плата должна иметь хорошую основу.