Circuito de protección de alto voltaje del ferrocarril

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Estoy diseñando un sistema de control que se instalará cerca de un ferrocarril en funcionamiento. El sistema tiene muchas interfaces que están conectadas externamente a diferentes dispositivos, tiene Wiegand, RS485, Ethernet y unos pocos pines IO digitales.

Actualmente estoy pensando en utilizar varistores en todos los pines, excepto en Ethernet, por supuesto, resistencias limitadoras de corriente para evitar cortocircuitos y fusibles en los pines de alimentación. ¿Son necesarios los diodos TVS / diodos Zener o el acoplamiento óptico o es suficiente el varistor en este caso? (El MCU probablemente será un Atmega1284 u otro AVR8)

Mi pregunta es ¿cuáles son las buenas prácticas y soluciones para evitar la EMI y la ESD y cualquier otra interferencia causada por los humanos o el ferrocarril? Sé que Ethernet y RS485 están protegidos, usaremos cables blindados para ellos.

    
pregunta Balázs Eszes

1 respuesta

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He monitoreado con un analizador de espectro a 200 metros de un tren de tracción en una televisión por cable CATV 300MHz. El ingreso fue enorme y causó una interferencia notable cuando el tren pasó. La mayoría de las causas fueron la oxidación de la tierra al cable coaxial y la calidad del cable coaxial (escudo simple, doble, entrada de humedad de los cortes). Esta calidad se determina mediante una medición de Impedancia de Transferencia y CMRR o, en otras palabras, el ingreso debido a líneas diferenciales desequilibradas (señal y retorno) en todo el espectro de interés y la corriente inducida en esta impedancia diferencial desequilibrada.

Las soluciones son muchas. Baja impedancia diferencial equilibrada. La impedancia de CM alta es mayor que 5 veces el ancho de banda de la señal o lo que no causa distorsión de retardo de grupo.

Asumir que su par trenzado solo es susceptible a voltajes transitorios y no la integridad de la señal es ingenuo. Si resuelve los problemas de integridad de la señal con una prueba que utiliza un ruido de impulso A / m equivalente con un tiempo de aumento xx ns y un ruido de impulso V / m con V / my el mismo tiempo de aumento para el acoplamiento de acoplamiento, puede realizar experimentos de campo cercano a lo largo del cable de señal elegido. y mida en un analizador de espectro o DSO la señal inducida en las impedancias de coincidencia en su cable y extrapole.

Una vez que entienda completamente el ingreso de estas fuentes y pueda simularlo por expertos con los niveles de dV / dt y dI / dt de las pruebas de interruptor reactivo, entonces puede protegerse de los niveles transitorios. Suponga que sus conexiones a tierra envejecen en 10 ohmios a > 100 ohmios a lo largo del tiempo, a menos que tenga una especificación de lo contrario. mejor que las líneas eléctricas y simule esto en sus planes de diseño y prueba de verificación de diseño (DVT).

Las soluciones comunes son cables STP, impedancia a tierra controlada (trenzado, cable plano o cable Litz). Los choques CM rodean los cables en ambos extremos y los baluns Ethernet SMD adaptados a la impedancia óptima a bordo para cada conector.

En mis días de "destete verde" como ingeniero de diseño junior en el sector aeroespacial a finales de los 70, una vez supuse erróneamente que mi enlace de cable diferencial RS485 de 9600 baudios era bueno en ambos Termina para una red SCADA de prelanzamiento de cohetes. Después de dejar la empresa y nunca tuve la oportunidad de hacer una prueba de campo, un ingeniero me dijo que cuando se usaba el transmisor VHF, causó todo tipo de errores de datos. Moraleja de mi verdad, aprenda de mis errores e incluya un filtro Pi en ambos extremos para evitar que el VHF / UHF demodulado cause errores de integridad de señal, que es básicamente un balun con un límite de carga de RF. (Choke modo común)

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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