Автоматикостроителям о помехах

[qwest_ans 26]

Наблюдая как коллеги самогонщики бьются с автоматикой которая глючит, непонятно почему хочу осветить некоторые моменты, которые для электронщиков абсолютно очевидны, а любителей ставят в тупик.

«Вернулся обратно к теме автоматики на ардцино, поймал уже привычную для себя ошибку на термометра периодически всплывающее-127 градусов. Установка диодов, конденсаторов не помогла. Единственное что помогает, отключение аппарата (рмв-к) от сети. Ошибка проходит. Я так понимаю жуткие помехи даёт именно она. Блок питания ардуины отдельный, в отдельном корпусе, розетка подключения одна.»

«У меня STH0024 с клапаном на 12В, при питании от того же блока, что и клапан - сбрасывала установки на "по-умолчанию". При питании от разных БП проблем небыло ЕМНИП. Именно обмотка катушки 12, при отключении, доставляла проблемы. Я в электротехнике не силен, но вроде в этот момент катушка дает импульс тока "обратной" полярности, от которого "сходил с ума" STH0024 (возможно, защита от переполюсовки срабатывала). Диод позволяет "зашунтировать" его (импульс). Но, о5-же повторю, я не специались.
 
С 220В клапаном было еще интереснее. Сбоить начинал экран. А так же, при срабатывании клапана, наблюдались сбои в работе компьютерной проводной USB-мышки. Я уж не знаю, какие там помехи пролезали, но забавно было - клапан щелкнул - курсор на пол-секунды замирает (а может и не мышь глючило, а сам системник?)»

У кого-то из-за близкого расположения симистора и ардуины глючила ардуина, это была электромагнитная помеха, которую удалось победить только разнеся блоки подальше друг от друга.
У кого-то работала только при включении в разные розетки автоматики и ТЭНонв. Ну и т.д.

Про главную проблему электроники «что есть контакт там где его не должно быть и отсутствием контакта там где он должен быть» мы здесь говорить не будем.

Главной проблемой являются наши фазовые регуляторы – вот так выглядит эта регулировка

Эти прямые углы и рождают широкий спектр гармоник, от которых сходят с ума наши процессоры.
Для симисторов в даташите есть такой параметр:
dIT/dt Repetitive rate of rise of ITM = 12 A; IG = 0.2 A; 100 A/µs
on-state current after dIG/dt = 0.2 A/µs
triggering
Грубо – максимальная скорость нарастания тока – данном примере 100 ампер в микросекунду, это достигается включением дросселя который затягивает фронт до необходимой величины. 
Ни в одной конструкции не видел этого дросселя.
Вот пример промышленной конструкции – восьмиканальный диммер «теплого пола» от «умного дома».
 

 

Здесь как видим МОСьки управляют симисторами, которые обвязаны снабберами, варисторами и ДРОССЕЛЯМИ.

Но в принципе можно обойтись и без него, применив сетевой фильтр, дроссель в котором выполнит ту же роль.

Но и про них нигде не выдел.

В промприборах сетевые фильтры сейчас есть практически везде, микроволновки, стиралки, телевизоры и т.д.

На алиэкспрессе их валом

А так - их легко сделать самому. Вот несколько  заготовок.

На фото сердечник от строчника маленького телевизора, на нем сделан синфазник, а парафазник на разъемном кольце, эти два дросселя обвязать конденсаторами как на рисунке и фильтр на 30 ампер готов.

Далее собираем наше устройство по следующей структуре

Фильтр на питание трансформатора процессора можно взять из входной вилки:

Ну с фильтрами вроде разобрались – МЫ СЧАСТЛИВЫ?

 

Ан НЕТ, есть ещё в наших автоматиках клапана, и ОНИ тоже могут гадить так что мама не горюй.

Вспоминаем систему зажигания на мопедах, Жигулях и ГАЗах, там энергию для искры на свечах получали коммутируя катушку зажигания. Думаете наши катушки на клапанах другие? ХА-ХА. Три раза.

У меня данфосовский клапан на отборе, имел 5 килоом внутреннего сопротивления, а китец  - 2,5 килоом, ориентировочно у данфоса индуктивность раза в четыре выше китайца. А при коммутации 220 вольт помехи от китайца не погасить стандартными методами, а уж данфос – тем паче.  

Стандартные методы – это снаберная цепь паралельно катушке, как на симисторе, для переменного тока.

Можно добавить варистор как для симистора. Как работает варистор напишу позже.

Для постоянного – обратносмещенный диод паралельно катушке.

Но как я говорил что на 220 вольт такой фокус не проходит ;0(((

И что мы теперь у разбитого корыта – ТАКИ НЕТ.

 

Есть такая штука «твердотелка» в народе называется, они тоже есть всякие разные но нас  интересует «твердотелка с зерокросс». Т.е. она включается в момент перехода напряжения через 0 и поэтому не создает тех диких помех. Мне с пенсии их не на что покупать, я их делаю сам. Берем схему из даташита и вперёд.

Симистор можно брать на ток в 5 ампер, этого хватит для коммутации клапана, ну и варистор не забыть.

Для тех кто не паяет есть STK0046-6A - Оптосимисторный ключ 6 А

Варисторы, Varistors (название образовано от двух слов Variable Resistors — изменяющиеся сопротивления) — это полупроводниковые (металлооксидные или оксидноцинковые) резисторы, обладающие свойством резко уменьшать свое сопротивление с 1000 МОм до десятков Ом при увеличении на них напряжения выше пороговой величины.
В этом случае сопротивление становится тем меньше, чем больше действует напряжение. Типичная вольт-амперная характеристика варистора имеет резко выраженную нелинейную симметричную форму (рисунок 1), то есть он может работать и на переменном напряжении.

Вольт-амперная характеристика варистора.

Варисторы подсоединяют параллельно нагрузке, и при броске входного напряжения основной ток помехи протекает через них, а не через аппаратуру. Для сети с действующим напряжением 220 В (50 Гц) обычно устанавливают варисторы с классификационным напряжением не ниже 380...430 В. Для варистора с классификационным напряжением 430 В при импульсе тока 100 А напряжение будет ограничено на уровне около 600 В.

 

Ну теперь-то счастье натупило?

ОЙ НАСТУПИЛО - ТОЛЬКО ОЧЕНЬ БОЛЬНО.

 

Осталась ещё маленькая проблемка это электромагнитные помехи (наводки). Поскольку коммутация токов в 20 ампер и напряжением 220 вольт может принести наводки на сигналные цепи, поэтому сигнальные провода длиннее 10 см, необходимо разводить витой парой, или пропускать через ферритовое кольцо. А совсем замороченные могут использовать коаксиальный кабель. Это касается и силовых проводов. И как говорил в начале не нужно стараться запихнуть все в спичечный коробок. Тем паче что в него не засунешь  фильтры, коммутаторы, розетки, трансформаторы и прочие прибамбасы.

 

Есть ещё одна неочевидная проблема – это блоки питания нашей автоматики. Сейчас практически невозможно найти трансформаторный блок питания, а импульсники довольно часто гадят помехами поскольку точно так-же коммутируют 310 вольт, так-же платы стабилизаторов на 5 вольт импульсного типа могут гадить. Поэтому мой совет избегать импульсных источников питания и стабилизаторов. И уж если деваться некуда – то ставьте после них синфазник. Используйте линейные стабилизаторы 7805, стоят копейки и уж точно не гадят от себя, если только не вкачать что нибудь извне. Это просто совет как не создавать себе трудностей, тем паче что преодолевать их могу профи а не любители. Это как искать черную кошку в темной комнате - особенно когда её там нет.

 

Вот мой пенсионерский агрегат.

Я далек от мысли что это «шедевр», но он не гадит в сеть, и не глючит сам по себе. На фазе на которй гоню висят  два сервера, с десяток компов, принтеры-сканеры разные и на вайфае в том числе, и никаких проблем.

Это был корпус спуниковово ресивера. Я вообще всё собираю из того мусора что есть под рукой.
Вот ешё некоторые решения

Здесь «термоВКЛЮЧАТЕЛЬ»  (KSD 9700 нормальноразомкнутые контакты) на 45 градусов включает вентилятор, второй симистор – разгонный ТЭН.

Поскольку радиатор под «напругой», симисторы сидят непосредственно на радиаторе без слюды или номакона, то он изолирован от корпуса а сверху пластмассовый вентилятор который «не дает схватиться руками за 220вольт».

Добавил первоисточник - апнот по применению симисторов

Всем удачи.

 

AN-3008.pdf

Изменено 16 сентября 2022 пользователем qwest_ans
дополнения

[ДжонСильвер 2]

7 часов назад, qwest_ans сказал:

Грубо – максимальная скорость нарастания тока – данном примере 100 ампер в микросекунду, это достигается включением дросселя который затягивает фронт до необходимой величины

 

7 часов назад, qwest_ans сказал:

меня данфосовский клапан на отборе, имел 5 килоом внутреннего сопротивления, а китец  - 2,5 килоом, ориентировочно у данфоса индуктивность раза в четыре выше китайца. А при коммутации 220 вольт помехи от китайца не погасить стандартными методами, а уж данфос – тем паче.  

Стандартные методы – это снаберная цепь паралельно катушке, как на симисторе, для переменного тока.

 

Если честно, то нихххя не понятно.  Если это была попытка «грубо абиснить», то она не удалась. Для меня «снабберная цепь» вообще ничего не значит. И связь сопротивления и индуктивности тоже. Хотя в институте был семестр «Электроники», 30 лет назад.

 

Это не наезд, если что, это обратная связь от непрофессионала, от целевой аудитории, тассать

 

[qwest_ans 26]

Снабберная цепь - это сопротивление 39 ом и конденсатор 0,01 мкф  подключенные паралельно симистору, и 100 ом и 0,1 мкф паралельно клапану в цепях переменного тока, там везде они нарисованы в соотвествующих схемах.

Про связь сопротивления и индуктивности - да, это оценочная характеристика говорящая только в том что в нем число витков примерно вдвое больше чем в китайце, замерить не могу данфос сдох после семи лет эксплуатации

[ДжонСильвер 2]

А почему именно 39ом и 0.01 мкФ ?

[qwest_ans 26]

Есть метода расчета, если ты не понимаешь что такое снабберная цепь, то метода расчета, это точно не твоё.

[Surrogat 1]

Доброго вечера! А есть с осциллографа картинки этих помех? И после вашей переделки? Или это теоретические предположения с реализацией псевдозащиты? Я не оспариваю наличие помех и теория ваша верна на первый взгляд, и решения, но что мне подсказывает: не решена проблема.

[Surrogat 1]

модное название вашей защиты заценил- современно! Пришлось даже погуглить. - давно получал образование. За то тезис вам нашёл красивый из переводной современной литературы:
«Помните, однако, что вся теория бесполезна, если вы не создаете, не проводите испытаний и не оцениваете схемы демпфирования, которые разрабатываете.

Хорошая особенность резистора в RC-цепи состоит в том, что вы можете с его помощью вести замеры в реальном времени мгновенных значений токов (применение в качестве шунта) и напряжений, которые также находятся и на конденсаторе. В цепи RCD вы должны добавить шунт последовательно конденсатору. Это будет непросто для устройств поверхностного монтажа, но обычно вы можете разорвать дорожку печатной платы, чтобы подключить датчик тока в цепь. Все это высокочастотные сигналы, поэтому убедитесь, что у вас есть осциллограф и щупы с достаточной шириной полосы пропускания для измерения пиковых значений токов и напряжений.»

[ДжонСильвер 2]

15 минут назад, Surrogat сказал:

осциллограф

Какой посоветуете завести недорого?

Внезапно обнаружил, что мультиметр это не наше все

[qwest_ans 26]

1 час назад, Surrogat сказал:

убедитесь, что у вас есть осциллограф и щупы с достаточной шириной полосы пропускания для измерения пиковых значений токов и напряжений.»

СТоимость такого осцилографа Вас  сударь удивит, полоса у него 500 Мгц, плюс остальные навороты. Так шта гугль в помощ.

 

Я описал малую часть проблем, и тем кто хочет похейтить предложу "счастливого пути"

Ни оправдываться ни доказывать общеизвестные истинны не собираюсь.

[Surrogat 1]

Джон Сильвер, я не смогу к сожалению посоветовать так как практически не работаю с электроникой ( только слаботочка, да и то эпизодически) лет десять- это очень много в нашем мире. А вот для ТС  посоветовал бы ,как минимум, прежде чем писать подобные статьи зайти в ближайшую мастерскую и сделать скрины.

[qwest_ans 26]

@Surrogat @Surrogat

тем кто хочет похейтить предложу "счастливого пути" по известному эротическому маршруту - теперь понятно "советчик хренов" - я занимаюсь электроникой 50 лет при высшем профильном образовании. Мне не надо гулить что такое "снаббеоная цепочка", потому то что ты нагуглил, речь идет о снабберных цепях в затворах ключевых транзисторов, но ведь тебе похер ведь ты же не понимаешь о чем пишешь.

Ни оправдываться ни доказывать общеизвестные истинны не собираюсь.

Изменено 26 марта 2021 пользователем qwest_ans

[Surrogat 1]

Благодарю, сударь! Если чем обидел - извини! Но не прав ты со своей практикой на этот раз. Такие серьезные гармоники не так просто погасить. Одно из моих образований тоже профильное- техник - радиотехник по приборам и системам Управления (ракето- и самолетостроение) и опыт работы не малый, в том числе, начальником радиотехнической мастерской. Удачи! 

[qwest_ans 26]

@Surrogat Вас ещё раз послать  или как ?

Так будет с каждым егэшником и гуглодасом.

Изменено 26 марта 2021 пользователем qwest_ans

[Gagarin 1 984]

@qwest_ans Андрей, полегче пожалуйста.

"2.3.6. Оскорбления чужого достоинства в любой форме - сообщения, грубые по тону, содержащие "наезды" на личности, провоцирование и преследование собеседников. Запрещено обсуждение личностей, личных обстоятельств, интеллектуального, культурного, образовательного, финансового и профессионального уровня участников форума, а также их физических недостатков."

[ДжонСильвер 2]

13 часов назад, qwest_ans сказал:

СТоимость такого осцилографа Вас  сударь удивит, полоса у него 500 Мгц, плюс остальные навороты.

 

Подскажите не сильно затратный путь к освоению простых схем автоматики, пожалуйста. Что необходимо иметь в мастерской, чтоб отлавливать тараканов в схемах, те же помехи, например?

[Zapal 488]

2 часа назад, ДжонСильвер сказал:

Что необходимо иметь в мастерской, чтоб отлавливать тараканов в схемах,

как минимум, лет пять - опыта, в ремонте и конструировании - импульных устройств питания.. 

Это первый дан.. ))

 

 

[ДжонСильвер 2]

Мой опыт говорит мне, что опыт часто мало что значит

[qwest_ans 26]

@Gagarin Я конечно перед тобой извиняюсь, был неправ. А про остальных - я предупреждал что так не надо делать, так что сам нарвался.

К сожалению так будет и впреть.

@ДжонСильвер Отловить эти помехи ты не сможешь, поэтому делай так чтоб их не возникало, Именно этому я посвятил такое грандиозное кпавотоптание с картинками. Читай внимательно - что не понял спрашивай. Ты спрашивал почему 39 ом - я же написал схема из даташита, значит так рекомендует производитель, если нет возможности применить эти номиналы, найди номограмму расчета снабберной цепи - примени те номиналы которые у тебя есть.

[Asus 107]

23.03.2021 в 18:30, qwest_ans сказал:

Наблюдая как коллеги самогонщики бьются с автоматикой которая глючит

Андрей, веди эту полезную тему в виде блога и не ведись на пустые амбиции и "заводящие" претензии непрофессионалов.

Мало кто понимает эту тему даже из "цифровиков" во всей её чудовищной красе, и это тоже надо учитывать в своих реакциях на их бездумные посты.

Запал абсолютно прав, тут нужен очень серьёзный опыт сильноточников и проф.чуйка, развитая на его основе и часто заменяющая любые регистрирующие приборы.

[Z_h_e 75]

23.03.2021 в 20:30, qwest_ans сказал:

Для симисторов в даташите есть такой параметр:
dIT/dt Repetitive rate of rise of ITM = 12 A; IG = 0.2 A; 100 A/µs

Данный предельный параметр к помехам отношения не имеет. Превышение его может вывести триак из строя, т.к. канал триака открывается в первый момент не весь по сечению и возникает очень высокая плотность тока.

 

23.03.2021 в 20:30, qwest_ans сказал:

это достигается включением дросселя который затягивает фронт до необходимой величины. 
Ни в одной конструкции не видел этого дросселя.

В моей конструкции есть.  Около 10мкГн (если правильно помню, может неправильно помню). Ставил именно от помех. Эффект дает, но только если поставить сразу после симистора, он на фазе. Ставил на  нейтраль, казалось бы какая разница, но эффекта тогда ноль.

 

Изменения скорости нарастания напряжения после включения такого дросселя я разглядеть не смог, зато без него на фронте видно было какуе-то загогулину. Но тут надо не забывать что средство измерения тоже имеет свои емкости и индуктивности.

 

Снабберная цепь не от помех, а для защиты симистора от помех, так как из-за превышение dU/t  симистор может самопроизвольно открыться. Но я все равно конечно же пробовал - эффекта ноль (я про борьбу с генерацией помех).

46 минут назад, qwest_ans сказал:

Отловить эти помехи ты не сможешь

Я сможешь. Делал так. Обматывал линию датчиков температуры (1-wire)  вокруг силового кабеля ТЭНа. Задавал 155в или 50% мощности, т.е. самый помехный режим.  На линии DQ четко детектировались  импульсы, при том шириной почти 1мкс и практически до нуля по амплитуде, в плюс почему то не было. Т.е. как будто бы мастер передает лог.1. В питание тоже подобное проглядывалось, но не так явно.  Дроссель на фазе после симистора, кондер между параллельно ТЭНу (но возле симистра) очень сильно снизили уровень наводимых помех. Экран на на кабеле 1-wire полностью защитил линию.

 

Кстати, пробитый ТЭН в кубе очень хороший генератор помех. Как-то это случилось.  Температура сразу "отвалилась". Чтобы закончить рект, изолировал колонну от куба  и это позволило окончить рект. Пробитие конечно не накоротко было, но этого хватило. Видимо колонна превратилась в передающую антенну.

 

[ДжонСильвер 2]

2 часа назад, Z_h_e сказал:

На линии DQ четко детектировались  импульсы, при том шириной почти 1мкс

Чем вы это детектировали? Я не занимался этим почти 30 лет. В институте мы использовали элт осциллографы размером с микроволновку. А строили схемы на основе набора микросхем к155, емнип. Но потом были девяностые и колебательные контуры, тактовые генераторы и прочее из этой области не давали никакого шанса накормить семью. Знания те разбудить можно,  какие приборы нужны? Или старая добрая техника пойдет?

3 часа назад, qwest_ans сказал:

Отловить эти помехи ты не сможешь, поэтому делай так чтоб их не возникало, Именно этому я посвятил такое грандиозное кпавотоптание с картинками. Читай внимательно - что не понял спрашивай. Ты спрашивал почему 39 ом - я же написал схема из даташита, значит так рекомендует производитель, если нет возможности применить эти номиналы, найди номограмму расчета снабберной цепи - примени те номиналы которые у тебя есть.

В прошлом году делал на ардуине привод форточки в теплице. Все здорово, но ардуина перегружалась спарадически два-три шесть раз на дню. Питание сделал уже от аккумулятора, но ничего не изменилось. Так и бросил. Скоро опять сезон, надо решить проблему, помогите с инструментами на основе вашего опыта богатого, плз

[qwest_ans 26]

Рад приветствовать профессионалов. Очень рад. Думаю что теперь вот сможем вести эту тему, потому как я тоже не семи пядей во лбу, просто что- то знаю.

@Asus так тоже присоединяйся 

@Z_h_e Я к сожалению не видел твоих конструкций, но судя по твоим извращениям с помехой на DQ - силён бродяга, и академичен. По остальным комментариям - я ж написал "грубо" т.е. чтоб было понятно тем кому пишу - любителям. А датчики температуры тоже подключаю микрофонным кабелем, 3 мм диаметром.

@ДжонСильвер Постарайся применить те наброски к своей ардуине, ведь там ничего нового- нужно просто посмотреть на ситуацию с немного другой точки зрения.

Изменено 27 марта 2021 пользователем qwest_ans

[Z_h_e 75]

8 часов назад, ДжонСильвер сказал:

Чем вы это детектировали?

Такой импульс любым осциллом увидишь.  Может покажу как-нибудь как выглядит.  А когда поборол, синхронизировался от момента открытия симистора и разглядывал ожидаемое место. На цифровых осциллах надо максимальную частоту выборок использовать.

3 часа назад, qwest_ans сказал:

судя по твоим извращениям с помехой на DQ

Не начались бы проблемы с измерениями температуры, даже бы не заморачивался.  Обмен данными по 1-wire у меня аппартный через UART, да еще через DMA, по этому такой импульс на линии dq весь обмен сводит в попу. При ногодрочерном варианте алгоритма, возможно проблем возникать не будет, но это займет процессорное время.

 

На рабочей колонне я ни разу помеху не искал, у меня она ставится не дома, тащить туда дополнительное оборудование лень и не удобно там "научные" изыскания проводить.

[Z_h_e 75]

 

27.03.2021 в 10:09, Z_h_e сказал:

Может покажу как-нибудь как выглядит.

 

Не думаю что на данном форуме следующая инфа будет востребована, но раз топик есть, можно и дополнить.

 

Следующая пикча - начало нормального обмена с датчиком DS18B20.

Клетка 200мкс. Импульсы обратные. Первый самый широкий импульс - импульс сброса. Сразу за ним - ответ датчиков "мы тут есть".  И затем попер обмен данными. Третий импульс это лог. 1 - ширина ее 10мкс.

 

Эту лог.1 при такой развертке нефига не видно, Поэтому разворачиваем поширше и уже видно эти нормальные импульсы обмена данными. Я ее выделил двумя курсорами.

 

А теперь сжимаем развертку и видим весь обмен с датчиком. Видно две пачки, это у меня так сделано. После считывания температуры, сразу же команда начать измерение.

 

А теперь обматываем кабель датчиков датчиков, вокруг кабеля ТЭНа. Задаем 150в, как самый помехотворящий режим и глядим.

(Конечно же в нормальном режиме работы, сигнальные кабеля надо держать подальше от силовых и уже не в коем случае не обматывать, зато хороший метод борьбы с помехами).

Вот такая вот хрень O_o  поперла с частотой 100Гц или тычки каждые 10мс. При том что от одной полуволны импульсы аж до нуля или ниже, а от другой намного меньше, зато есть чуток в плюс.

 

 

Разворачиваем этот злой импульс. Трудно поверить что это  помеха. Такой красивый, как из учебника. Но это ложный опенок. Ширина его аж 25мкс и четко до нуля. А я в начале показывал как выглядит нормальный обмен. Этот импульс шире лог.1.  Не будут лукавить, не все такие импульсы помехи красивые, Но такой отлавливается не менее чем в 50% отловленных.

 

Берем ферритовое кольцо. Делаю три витка  на проводе сразу после симистора и этот импульс становится вот таким. Значительно уже и меньше по амплитуде. Если добавить кондер, то он уменьшиться еще раза в два. Не стал сейчас. А в собранной автоматике он стоит.

 

Так что детектировать все можно. Не обещаю, но завтра может  покажу что будет, если линию датчиков температуры засунуть в экран.

 

 

Изменено 1 апреля 2021 пользователем Z_h_e

[qwest_ans 26]

Грандиозно, браво.

Спасибо что поддерживаешь тему, очень наглядные примеры и не только для любителей.