Cómo manejar el segundo USB y tierra de audio en un proyecto alimentado por 5V Wall Wart aislado

0

He leído una docena de preguntas que son similares a las mías, pero no he encontrado ninguna respuesta que proporcione la orientación específica que estoy buscando. Aquí hay algunos que he leído:

  

Conexión a tierra cuando se utiliza el suministro de verrugas de pared de CA

     

Al usar USB y alimentación externa, ¿cómo debo aislar? los motivos?

     

¿Cómo conectar de forma segura el Arduino 5V Pin con una verruga de pared de 5V y un convertidor USB TTL para la transferencia de datos?

     

Diferencia de conexión a tierra entre el puerto USB y el banco

     

Terreno común: Computadora A y Arduino (MCU) alimentado por USB desde la computadora B

Aquí está mi situación: construí un proyecto de dispositivo integrado que funciona con una verruga de pared flotante de 5.4 V compatible con la FDA. Se conecta a una computadora portátil con referencia a tierra mediante un emulador serial USB primario (aislado). En ese escenario, todo está bien.

El problema, como se esperaba, ocurre cuando introduzco una referencia a tierra en el circuito. Esto puede suceder de varias maneras.

En el primer caso, necesito conectar un cable de emulación en serie FTDI para la salida de depuración fuera de banda. El cable FTDI puede ir a la misma computadora portátil o a una computadora portátil diferente, pero la conexión a tierra FTDI siempre estará conectada a una conexión USB a algún lugar cerca del nivel de la conexión a tierra. El pin de alimentación FTDI se deja desconectado ya que el dispositivo es autoalimentado, pero se requiere conexión a tierra para que se transmitan las señales D + y D-.

En el segundo caso, una conexión de audio no balanceada a veces puede conectarse a un mezclador conectado a tierra.

Finalmente, necesito poder colocar un osciloscopio en la placa, y el campo de alcance está en la pared-tierra.

Por su diseño, la potencia y la conexión a tierra desde la verruga de la pared flotan hacia la conexión a tierra WRT, y mi alcance muestra que tanto el positivo como el negativo tienen un potencial de 60 Hz de CA de ~ 150 voltios P-P en relación con la tierra. Mi multímetro Fluke lee esto como 48V (supongo que esto es RMS de la tensión alterna, que en realidad no es muy sinusoidal). Al principio, pensé que había algo mal con mi verruga de pared, pero he probado varios modelos diferentes de verrugas de pared de 5.4V 2A de diferentes fabricantes, y todas tienen el mismo aspecto en el alcance.

Dentro de mi proyecto, la tierra (flotante) de la verruga de la pared y la referencia de tierra del cable FTDI y / o el mezclador de audio están conectadas a través del plano de tierra de la PCB, pero estoy viendo algunos problemas reales con esto .

Cuando conecto a tierra el emulador de serie FTDI, el bus I2C de mi placa funciona de manera inconsistente y, finalmente, se bloquea.

Cuando conecto la salida de audio de mi PCB flotante a un canal de un mezclador, incluso un canal que está completamente apagado, el zumbido de 60 Hz afecta a todos los canales del mezclador.

Cuando conecto el alcance del alcance, la PC a veces se cae y vuelve a conectar su dispositivo USB y el sistema integrado puede reiniciarse

Se puede hacer que estos problemas desaparezcan atando la tierra de la fuente de alimentación de la verruga de la pared flotante directamente a otra tierra física (por ejemplo, mi tierra de alcance). Sin embargo, esto introduce una gran cantidad de ruido digital en las líneas de tierra. Esto (y los problemas del bucle de tierra) originalmente me llevaron a una fuente de alimentación aislada y una ruta de señal USB aislada, y muchas cosas mejoraron después de instalar el aislamiento, por lo que no estoy seguro de querer deshacer eso si hay una alternativa.

¿Alguien puede indicarme un enfoque óptimo para este problema? Sería posible (aunque costoso) requerir que la conexión FTDI también pase por un aislador de señal USB, y probablemente se pueda hacer algo similar para la señal de audio. Pero hay una manera mejor?

    
pregunta Craig.Feied

1 respuesta

1

Recomendaría aislar el chip FTDI mediante el uso de optoaisladores en las líneas UART. Es mucho más barato y más simple que aislar USB.

La tierra FTDI se puede hacer referencia a tierra externa sin afectar el resto del circuito.

    
respondido por el Armandas

Lea otras preguntas en las etiquetas