¿Cómo proteger una instrumentación alimentada por batería con una interfaz USB?

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Me gustaría pedir consejos sobre cómo proteger la siguiente configuración.

Tengo un objetivo de medición sentado dentro de una jaula de Faraday, conectado a través de un cable blindado a un circuito de medición. El blindaje del cable estaría conectado a la jaula de Faraday. El circuito incluye principalmente un microcontrolador, convertidores AD y un amplificador de transimpedancia inversor de un solo amplificador operacional. El circuito se encuentra dentro de una caja metálica conectada al blindaje del cable.

Como la instrumentación necesita ser alimentada por batería (3.3V), el amplificador de transimpedancia se refiere al potencial de nivel medio de 1.65V (terminal negativo de la batería) para permitir la medición del flujo de corriente en ambas direcciones. Esto, a su vez, significa que a un flujo de corriente cero, la muestra de medición está a 1.65 V y el terminal negativo de la batería que alimenta el circuito de medición. El ancho de banda de la señal analógica que se grabará es del orden de 10Hz-500Hz.

El dispositivo ocasionalmente tendría que estar conectado a una computadora de escritorio a través de una interfaz USB. Luego, la conexión a tierra USB debe estar conectada al terminal negativo de la batería, 0V para el microcontrolador y ADC, -1.65V con respecto a la salida de transimpedancia cero.

He recibido consejos contradictorios sobre la mejor forma de proteger este circuito, una idea es conectar la pantalla a 1.65 V, acoplar la pantalla al nivel cero del amplificador de transimpedancia o, alternativamente, conectar la pantalla al terminal negativo de la batería. Cero para los componentes digitales.

En cualquier caso, una pregunta adicional es si el blindaje del cable USB puede o debe estar conectado a la caja metálica del circuito de medición.

He leído una cantidad de otras publicaciones sobre blindaje, principalmente como esto , this and this , sin embargo, no he podido juntarlos para mi caso. Cualquier ayuda que me señale en la dirección correcta sería muy apreciada.

    
pregunta rob

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Mi consejo: aislarlo galvánicamente de la computadora y del USB.

Si bien no has descrito realmente tu problema, el hecho de que quieras una jaula de Faraday implica que necesitas que esté tranquilo, y todo lo que esté conectado a una computadora nunca lo está.

Puedes aislar la interfaz digital con bastante facilidad.

Si está utilizando I2C, esta está disponible galvánicamente aislada. Para ruido muy bajo (en probadores de RF de sondeo de obleas), se ha utilizado con una conexión de fibra

Verá que se aísla la interfaz serial (uart) al USB (FT232). Los acopladores IC son muy fáciles de usar. El único vicio es que tienen capacitancia a través de la barrera, y también usan señales UHF / Microondas de RF. Tampoco son un problema tan importante en sus frecuencias.

La conexión de fibra TOSLINK es ideal para un ruido muy bajo: no entra metal en el blindaje Faraday, no se acercan los cables, no se utiliza RF, no hay capacitancia. (y son baratos y fáciles de conseguir).

Es fácil alimentar a uart a través de un enlace tosco, simplemente enganche los módulos a su tarjeta USB de serie FTDI. El único inconveniente es que utiliza una serie de dos hilos (solo RX / TX), por lo que si necesita un protocolo de enlace, debe ser xon / xoff

[TOSLINK es la fibra óptica de plástico utilizada por los equipos de audio comunes]

    
respondido por el Henry Crun

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