İnsanların statik elektrikle oldukça fazla yuklenebildigi bir ortamda çalışacak bir devre tasarladım ve bu devrede oldukça fazla buton var. Butonlar işlemci pinlerine arada bir entegre olmadan 1megaohm direncle direk bağlı ve işlemci pinini gnd ye çekiyorlar.
Devre gayet başarılı çalışıyor.
Fakat ortamdaki statik elektrikle yüklenmis biri tuşlardan birine dokunduğu anda işlemcinin o pini veya işlemci zarar görüyor.
Gerekli topraklama ve izolasyon yapıldı ama yinede bazen bu sorun oluşuyor.
Elektronik devre tasarımlarında statik elektrik yüklü kullanıcılar nedeniyle devrenin arızalanması için tasarlanmış farklı bir buton kullanımı topoloji varmıdır.
Şema vermediğin için 1Mohm'u nereye yerleştirdin anlamadım ama işlemci pinine seri bir direnç + ESD diyotu (TVS'de olur) ile kolayca sorun çözülür. Direnç akım limitleme içindir. ESD diyotunun tepki süresi çok hızlı olduğu için voltaj, işlemciyi bozacak seviye yükselmeden devreye girip limitler. 3V3 veya 5V hangisi ile çalışıyorsan ona uygun malzemeler kullan.
Alıntı yapılan: CLR - 02 Ağustos 2021, 02:12:07Şema vermediğin için 1Mohm'u nereye yerleştirdin anlamadım ama işlemci pinine seri bir direnç + ESD diyotu (TVS'de olur) ile kolayca sorun çözülür. Direnç akım limitleme içindir. ESD diyotunun tepsi süresi çok hızlı olduğu için voltaj, işlemciyi bozacak seviye yükselmeden devreye girip limitler. 3V3 veya 5V hangisi ile çalışıyorsan ona uygun malzemeler kullan.
Cevabınız için teşekkür ederim:
Şema aşağıdadır.
(https://i.ibb.co/rZW3zxf/tu-lar-soru.jpg) (https://ibb.co/rZW3zxf)
Optocoupler kullanabilirsin, tvs+direnç de olur, bulabilirsen otomotiv sektöründe kullanılan ISO1212DBQ var, izole beslemen varsa en sağlam çözüm olur.
1M direnc kullaniyorsan islemci tarafindaki girislerden saseye 100p...100n araliginda kapasitor baglamayi deneyebilirsin.
Alıntı yapılan: z - 02 Ağustos 2021, 12:02:571M direnc kullaniyorsan islemci tarafindaki girislerden saseye 100p...100n araliginda kapasitor baglamayi deneyebilirsin.
Bunu 100nf 0603 kılıf smd kapasitörlerle yaptım. 1M dirençlerin buton tarafına yaptım. Sorunu daha da azalttı. Ancak bu sefer de statik elektrik nedeniyle 100nf kapasitörler kısa devre oluyor.
Kapasitörleri 1M dirençlerden sonra kullanmam daha mı iyi olur. Bu seferde 1M dirençleri arızalanır mı?
CLR'nin dediğine ek olarak PCB üzerine spark gap çizebilirsin.
Alıntı yapılan: ümitgungor - 02 Ağustos 2021, 08:50:57Cevabınız için teşekkür ederim:
Şema aşağıdadır.
(https://i.ibb.co/rZW3zxf/tu-lar-soru.jpg) (https://ibb.co/rZW3zxf)
Bence devrede şuan iki adet problem var.
1) seri 1Mohm çok iddaalı bir direnç olmuş, işlemcinin port giriş empedansı ne kadar yüksek olsada , işlemci pininde gerilim bölücü gibi davranır ve pin 3V5'i görmez. Şöyle ki: Mesela işlemci pinini giriş yaptın ve yüksek empedans
Port empedansı 1Mohm varsayalım pin voltajı 3V5*1Mohm/(1Mohm+1Mohm+100K) = 1.66Volt (bu TTL uyumlu port için belirsiz bölgede)
Port empedansı 1.5Mohm ise pin voltajı 3V5*1.5Mohm/(1.5Mohm+1Mohm+100K) = 2Volt (tam sınırda)
Port empedansı 1.5Mohm'dan yüksek olmalı ki doğru lojik seviyeleri okuyabilesin
2) Port empedansı yüksek ise bile bu yapıda pull-up weak(zayıf) olmuş, kolayca bir elektromanyetik interferans ile port low olabilir ve tuş basılmış gibi algılanabilir. Çünkü portu low yapmak için 3.5V/1.1Mohm = 3uA akım aktırabilecek bir enerji yeterli
Benim tavsiyem, 1Mohm yerine 10K-47K, sonrasında sinyal GND'sine karşı ESD diyotu (tek yönlü olanlardan ama çünkü statik voltaj, pozitif veya negatif yüklü olabilir, Pozitif yüklüyse 3V3'te negaytif yüklüyse portu -0.7V'ta limitlemesi için).
Alıntı yapılan: CLR - 02 Ağustos 2021, 14:27:571) seri 1Mohm çok iddaalı bir direnç olmuş, işlemcinin port giriş empedansı ne kadar yüksek olsada , işlemci pininde gerilim bölücü gibi davranır ve pin 3V5'i görmez. Şöyle ki: Mesela işlemci pinini giriş yaptın ve yüksek empedans
Port empedansı 1Mohm varsayalım pin voltajı 3V5*1Mohm/(1Mohm+1Mohm+100K) = 1.66Volt (bu TTL uyumlu port için belirsiz bölgede)
Port empedansı 1.5Mohm ise pin voltajı 3V5*1.5Mohm/(1.5Mohm+1Mohm+100K) = 2Volt (tam sınırda)
Port empedansı 1.5Mohm'dan yüksek olmalı ki doğru lojik seviyeleri okuyabilesin
Bu hesaba göre devre enerjilendiğinde ve pinin giriş yaptığımda benim port empedanslarım 80 Megaohm olmalı ki tam +3.45volt alabiliyorum.
Devrede enerji yokken 1Mohm dirençleri tek tek ölçtüğümde hepsi 600Kohm gösteriyor.
İşlemcinin datashettinde ise giriş voltajları ile ilgili şu bilgiler yer alıyor;
(https://i.ibb.co/FsyNF1h/giri-voltajlar.jpg) (https://ibb.co/FsyNF1h)
Alıntı yapılan: CLR - 02 Ağustos 2021, 14:27:572) Port empedansı yüksek ise bile bu yapıda pull-up weak(zayıf) olmuş, kolayca bir elektromanyetik interferans ile port low olabilir ve tuş basılmış gibi algılanabilir. Çünkü portu low yapmak için 3.5V/1.1Mohm = 3uA akım aktırabilecek bir enerji yeterli
Bu dediğiniz ise doğru bu sorunu bazen de olsa yaşıyorum. Örneğin pcb nin dirençlere giden uzun yollarına elimi yaklaştırdığımda bazı bölgelerde tuşun lowa düştüğünü anlıyorum. Çünkü tuş basıldığında bir bip sesi oluşuyor. Bu bip sesinden anlıyorum.
Fakat bu kadar hassas bir buton sistemine gerçekte ihtiyacım var. Çünkü butonlarım ped buton ve iletken gümüş mürekkepten yapılma yolları var ve çok az akım geçirebilme özellikleri var.
Tüm bu bilgiler ışığında yeni yorumunuz ne olur?
Alıntı yapılan: ümitgungor - 02 Ağustos 2021, 16:33:35Bu hesaba göre devre enerjilendiğinde ve pinin giriş yaptığımda benim port empedanslarım 80 Megaohm olmalı ki tam +3.45volt alabiliyorum.
Devrede enerji yokken 1Mohm dirençleri tek tek ölçtüğümde hepsi 600Kohm gösteriyor.
İşlemcinin datashettinde ise giriş voltajları ile ilgili şu bilgiler yer alıyor;
(https://i.ibb.co/FsyNF1h/giri-voltajlar.jpg) (https://ibb.co/FsyNF1h)
Bu dediğiniz ise doğru bu sorunu bazen de olsa yaşıyorum. Örneğin pcb nin dirençlere giden uzun yollarına elimi yaklaştırdığımda bazı bölgelerde tuşun lowa düştüğünü anlıyorum. Çünkü tuş basıldığında bir bip sesi oluşuyor. Bu bip sesinden anlıyorum.
Fakat bu kadar hassas bir buton sistemine gerçekte ihtiyacım var. Çünkü butonlarım ped buton ve iletken gümüş mürekkepten yapılma yolları var ve çok az akım geçirebilme özellikleri var.
Tüm bu bilgiler ışığında yeni yorumunuz ne olur?
Giriş yaptığında tam işlemci portundaki voltajı ölçmen lazım. Hangi işlemciyi kullanıyorsun bilmiyorum ama bir hatan olması lazım çünkü 80Mohm'luk giriş empedansı çok çok zor. Mesela stm32f103 serisine baktım port 3V3 ise maksimum 3.3Mohm oluyor okudum.
işlemciyi 3v ile besleseydin voltaj eşik değeri 1.9V oluyor(eklediğin resimde). VDD=3v3 yaptığında benim dediğim gibi yaklaşık 2V olur çünkü işlemcilerde portları genelde TTL uyumlu tasarlarlar.
Membran ve/veya serigraf tipinde tuş takımından bahsediyorsun. Açıkçası onlar ile led bile sürüyorlar(en az 1-2mA). Sanırım, sen statik esnasında geçen akımdan korkuyorsun, Statik voltajın duty cycle'ı çok düşüktür, enerji olarak bakarsan çok düşük olur. Bu nedenle yolların bozulması çok zor olur. (Zaten kaypad üzerinden gelen statik voltaj işlemci tarafı yerine daha düşük dirençli yol olan 100K üzerinden besleme tarafına doğru akım akıtır veya VDD'den akım çeker) . Port tarafında seri direnci uygun olacak şekilde ayarla ama dediğim gibi direnç çok büyürse pull-up kolay al aşağı edilebilir.
Neden 1M direnç kullandınız?
Alıntı yapılan: mehmet - 04 Ağustos 2021, 11:38:50Neden 1M direnç kullandınız?
Çok yerinde bir soru?
Keypedi statik elektrik yükü ile veya daha düşük pullup dirençlerinin akım yükü ile yüklemek istemedim.
Ayrıca keypedin dokunmatik bir buton kadar hassas olmasını istedim.
Birde buton enerjileri için 5 voltluk bir beslemeden opamp ile +3.5 volt oluşturarak, yine aynı opampın B tarafı ile yapay gnd oluşturup asıl gnd den yalıtarak bir devre hazırladım. Yani statik elektriği işlemcinin beslemesinden de izole ettim.(Yukarıdaki Şemada bunu çizmedim.)
Bu nedenle opamp bozulup 5 voltu işlemcinin pinlerine verse bile, akım azlığı nedeni ile girişleri bozmaması için 1 M direnç kullandım.
Bir kaç sebebi daha var. Fakat tüm bunlara rağmen statik elektrikten müzdaribim.
(https://i.ibb.co/Q6fb7gh/Butonlar-n-al-ma-mant.jpg) (https://ibb.co/Q6fb7gh)
Alıntı yapılan: muhendisbey - 02 Ağustos 2021, 13:29:20CLR'nin dediğine ek olarak PCB üzerine spark gap çizebilirsin.
Tek denemediğim yöntem bu. Başka bir buton topolojisi var mı bilmiyorum ama bu spark gap ı deneyeceğim.
Yine uzun vadede bir sonuç alacağım için size sonucu bildirmem uzun bir zaman alacak. Cevap veren herkese teşekkür ederim.
Bu arada atlamadan belirteyim; esd diyotu çift yönlülerden olan Bav99(A7W) ile denemiştim. Sonuç yine aynı.
https://tr.farnell.com/c/circuit-protection/gas-discharge-tubes-gdt
Yuarıda linkini verdiğim ürünleri deneyebilirsiniz. Belki pcb de smd olanları test etmeniz, yeni pcb ürettirmekten daha kolay olabilir.
Alıntı yapılan: ümitgungor - 02 Ağustos 2021, 13:22:23Bunu 100nf 0603 kılıf smd kapasitörlerle yaptım. 1M dirençlerin buton tarafına yaptım. Sorunu daha da azalttı. Ancak bu sefer de statik elektrik nedeniyle 100nf kapasitörler kısa devre oluyor.
Kapasitörleri 1M dirençlerden sonra kullanmam daha mı iyi olur. Bu seferde 1M dirençleri arızalanır mı?
Önce direnç sonra kondansatör kullanırsanız kondansatörler arızalanmaz. Kondansatörler çok hızlı şarj olduğu için bozuluyordur. Birde mümkünse keypad in üzerini tek parça şeffaf silikon benzeri birşeyle kaplayıp deneyin.
Alıntı yapılan: mozkan87 - 04 Ağustos 2021, 19:28:26https://tr.farnell.com/c/circuit-protection/gas-discharge-tubes-gdt
Yuarıda linkini verdiğim ürünleri deneyebilirsiniz. Belki pcb de smd olanları test etmeniz, yeni pcb ürettirmekten daha kolay olabilir.
Bunlar spark gap ın eleman haline getirilmesi gibi bir şey değil mi?
Evet, ancak bunlar o yapıya oranla çok kararlılar. Özel olarak çok yüksek pik akımlarını üzerinden akıtma yeteneğine sahipler. PCB üzerinde oluşturacağınız yollar arası spark gap, nem sıcaklık gibi etkenlere bağlı olarak değişir ama bunlar kapalı olduğu için dış etkenlerden etkilenmez. Bunların üç pinli olanları da var onları da Vcc GND ye bağlanmış koruma diyotları gibi düşünebilirsiniz.
Ben hiç kullanmadım ama yüksek voltaj güç kaynaklarında kullanıldığını gördüm.
Benim için çoğunlukla direnç kondanstör yeterli oluyor.
Ancak son zamanlarda aşağıda paylaştığım linkteki resim 11 deki yapıyı kullanmaya başladım. 10 ohm olan direnci de 4k7 gibi kullanıyorum.
https://www.digikey.com/en/articles/protecting-inputs-in-digital-electronics
Kondansatörleri bile bozacak satatik elektirk varsa tüm sistemi metal içine alıp topraklayın, buttonların üzerinede iletken kumaş yada iletken aparat koyup hepsi topraklanamalı , alümnyum folyo da olur, ilginç.
Alıntı yapılan: ümitgungor - 05 Ağustos 2021, 10:11:23Bunlar spark gap ın eleman haline getirilmesi gibi bir şey değil mi?
Evet, eleman olarak da bulunabilir. Fakat nispeten PCB'ye koyacağınız spark gap'ten daha iyidir. Çünkü PCB üzerine konulan spark gap; havanın nemli ya da kuru olmasına, havada bulunan iyon miktarına (mesela bir fırın ya da plazma kesim tezgahı varsa, yakınında kaynak yapılıyorsa...), havadaki iletken partikül miktarına göre farklı sonuçlar doğurabilir. Karbonizasyon PCB'lerin yüksek gerilimdeki en büyük düşmanlarından birisidir. PCB üzerinde yanık oluşursa bu kısa devreye neden olabilmektedir. Statik elektrik gibi gerilimi büyük, akımı küçük miktarlar buna neden olmaz, en azından görmedim.
Alıntı yapılan: mozkan87 - 05 Ağustos 2021, 21:23:34Ancak son zamanlarda aşağıda paylaştığım linkteki resim 11 deki yapıyı kullanmaya başladım. 10 ohm olan direnci de 4k7 gibi kullanıyorum.
https://www.digikey.com/en/articles/protecting-inputs-in-digital-electronics
Tam aradığım cevap bu işte. Ben buton topolojisi aramak yerine işlemci giriş koruma topolojilerine bakmalıymışım meğer. Teşekkür ederim.