Proteger una computadora portátil de dispositivos conectados por USB

El problema real no es el puerto USB desprotegido, el problema real es que su dispositivo lo pone a usted y a sus dispositivos en riesgo de estar conectado a fuentes de corriente relativamente alta de alto voltaje.

Puede resolver la sobretensión transitoria con diodos de sujeción, pero esto no ayudará si la fuente de alimentación es lo suficientemente fuerte; simplemente fallarán, y luego estará en la misma situación que antes, solo milisegundos y el olor a quemado semiconductores más lejos.

Su problema es grave, por muchas razones, y sus computadoras portátiles son las menos importantes:

El USB está diseñado para ser manejado manualmente (es decir, una redacción redundante), por lo que si este fallo mata a su computadora portátil, no tengo la mayor confianza de que se ahorre para la interacción humana.

Hay, por buenas razones, criterios de diseño para los circuitos que involucran el cambio de voltajes más altos con voltajes más bajos.

En general: necesita aislamiento galvánico entre lo que cualquier persona (incluso un técnico de servicio) pueda tocar durante la operación y los voltajes peligrosos.

Por lo tanto: separe estrictamente su controlador USB y las cosas que cambia. Es una práctica común conducir cargas inductivas o de alto voltaje usando optoacopladores, cuyo lado secundario es impulsado por una fuente de alimentación separada.

El diseño de la placa debe hacer que las regiones de alto voltaje estén separadas del entorno 5V / MCU. Solo los optoacopladores, los núcleos de los transformadores y los relés pueden cruzar ese límite. Sin compromisos.

Un problema típico es que la conexión a tierra de la fuente de alimentación de su dispositivo tiene un potencial completamente diferente a la conexión a tierra del USB, aunque no debería ser un problema para una computadora portátil, que a su vez debería estar separada galvánicamente de cualquier otra cosa, hay muchos casos en los que tiene problemas con eso (p. ej., la conexión a tierra de la computadora portátil termina en conexión a tierra Ethernet, conexión a tierra de audio, conexión a tierra RS-232 ...). La separación estricta (aislamiento) entre controlador y controlado hace que sea un problema inherente.

  

Trabajo principalmente con dispositivos electrónicos de desarrollo basados en Arduino y PIC para controlar lavadoras y máquinas expendedoras (no fue el mismo dispositivo que destruyó las dos computadoras portátiles). Dado que es principalmente el riesgo de alto voltaje, ¿el uso de diodos zener sería una solución sencilla y económica o se metería en el lado de los datos?

Bien. Como menciona el "uso de diodos zener" para protegerse contra un "alto voltaje" mal definido, ahora tenemos un punto de datos confiable: no tiene idea de lo que está haciendo.

Por lo tanto, necesita un aislador USB para proteger el puerto de su computadora portátil. Lo siento por esa computadora portátil, por cierto.

Quiero decir, las computadoras portátiles están aisladas de la tierra debido a que sus fuentes de alimentación no están conectadas a tierra. Entonces, soplar el puerto USB de una computadora portátil es como ... difícil ... ¿Cómo se las arregló para hacer eso exactamente? ¿Enviaste voltaje de red por el puerto USB o algo así?

Como está utilizando Arduino como base, la solución es fácil ... use un procesador desechable para la programación y la depuración. El entorno de desarrollo de Arduino se adapta muy bien a una Raspberry Pi que puede alimentar desde su entorno integrado y hablar a través de la red inalámbrica desde sus portátiles restantes o quizás desde un escritorio.

Esto no evitará que fríes una Raspberry Pi, pero reducirá el costo de una falla del circuito a aproximadamente $ 35.

Bien, después de multitud de aclaraciones y varios casos presentados, permítame ofrecer una solución al problema de cómo proteger una computadora portátil para que no se fríe en el entorno de servicio de campo:

1. Siempre conecte primero su equipo de prueba / diagnóstico al objeto de servicio y encienda la cosa.

2. Antes de conectar el equipo a la computadora portátil, verifique si hay voltajes sospechosos entre los protectores USB que usan un DMM de baja impedancia (estándar 10-20k), entre el puerto DUT y el puerto de la computadora portátil, tanto en modo CC como CA.

3. Si se encuentra un voltaje significativo (5 - 10 - 50 V), use un verdadero transformador de aislamiento en uno de los extremos.

Usar un Pi / Beaglebone / Tinkerbox a través de WiFi sería fácil y barato. CHIP se ve bien, vea enlace . 5-9 $ por dispositivo. Puedes asesinar 7 CHIPs por el precio de 1 Pi3. Obviamente, aún debe abordar el problema de que los voltajes de tensión alcanzan los puertos USB, pero al menos su estación de trabajo estará a salvo. Sin embargo, no lo conecte a su LAN con Ethernet.

Transferir los archivos es simplemente una cuestión de usar el acceso sin contraseña ssh basado en clave a los archivos scp a Pi / other y al shell remoto para cargar. Para arduino, existe el paquete arduino-mk, y existen herramientas similares para PIC. Sin duda, también puede guardar sus archivos en un recurso compartido de SMB / CIFS exportado y usar el shell remoto para crearlos y cargarlos en sus tableros.

Si vuelve a ocurrir un voltaje de desactivación, solo perderá 30-35 $.

Todavía no he descubierto cómo estos voltajes logran atravesar sus MCU e ingresar al puerto USB. ¿Es un corto? ¿De dónde viene? He destruido muchos clones arduinos, y tengo una sincera curiosidad.

Además, los puertos USB suelen estar polifundidos contra voltajes moderados. En realidad, debe colocar un voltaje negativo en el pin de 5 V para anular el puerto (o positivo al pin GND), el controlador y quizás la placa base. ¿Cómo estás manejando el asesinato de dos computadoras portátiles? ¿Podría ser la magia de la corriente alterna en el trabajo?