Proteção contra raios / sobretensão para um circuito de termistor monitorado com Arduino

Estou pensando em substituir o controlador de temperatura diferencial comercial no meu aquecedor solar de água por um controlador baseado em Arduino de meu próprio projeto. Eu sei apenas o suficiente para ser perigoso sobre essas coisas.

Primeira pergunta: o circuito divisor de tensão clássico de termistor de 5V / 10Kohm explodirá algo durante uma tempestade elétrica? O termistor está localizado a 60 pés de distância no painel solar montado no telhado. O cabo está blindado e aterrado. O que é necessário - protetor contra surtos no circuito do termistor, alguma conexão RC aos fios do termistor, reduz o resistor de base para mais fluxo de corrente no termistor ....

Segunda pergunta: o microprocessador Arduino Atmega é reinicializado automaticamente e retoma a execução do software após uma perda de energia? Dito de outra forma, o botão de reset precisa ser pressionado após uma perda de energia?

Resposta à segunda pergunta: Os
AVRs possuem um DBO (detector de queda de energia) cujo objetivo é detectar interrupções curtas de energia e redefinir o controlador quando elas ocorrerem. Nas fichas técnicas, no entanto, você encontrará esta declaração:

Se o detector de queda de energia não for necessário no aplicativo, este módulo deve ser desligado.

A razão que Atmel dá é que o DBO consumirá energia, mesmo durante o sono. Acho isso estranho: o DBO é um fator importante na confiabilidade do seu dispositivo. Se ele passar longos períodos de tempo nos modos de baixo consumo de energia e ocorrer uma queda na fonte de alimentação, ele poderá travar e exigir uma reinicialização do hardware. Na prática, desconecte-o por alguns segundos. Não é algo que gostaria de dizer aos meus clientes.

BTW, a Atmel publica uma nota de advertência "AVR180: Proteção Externa contra Quedas de Energia". Não sei ao certo qual é a lógica por trás disso. Isso significa que o DBO no chip não é confiável?

A segunda pergunta é fácil de responder. O ATmega é um microcontrolador, que é conectado para reinicializar e reiniciar após uma perda de energia. De fato, é isso que o botão de reset realmente faz em algumas placas. Muitos reguladores de tensão têm um pino de habilitação, e é muito fácil conectá-lo de tal maneira que o botão de reinicialização reduz a energia da placa. Toda vez que você aplica energia, o controlador lê o conteúdo em 0x00 (geralmente uma instrução de salto) e começa a executar o código.

A primeira pergunta, nem tanto. Relâmpagos são eventos bem sérios e (especialmente sem esquemas), é difícil dizer o que acontecerá. Eu sugiro que você primeiro forneça algum isolamento para seu circuito. É provável que um pequeno optoisolador forneça o isolamento necessário, mas você precisará fornecer energia no lado de alta tensão. Um método mais fácil seria tornar o sensor de temperatura completamente independente. Um pequeno sistema MSP430 + MRF24J40 pode funcionar por meses com algumas baterias e custar menos de US $ 10, transmitindo a temperatura atual a cada dois minutos. Então, quando a luz atingir, não haverá um caminho fácil de aterrar pelo fio sensor, o que significa que é provável que um raio atinja outro lugar. O método mais fácil (também o menos provável de sobreviver a um ataque) seria colocar um diodo zener no termistor. Porém, você deve ter cuidado ao compensar suas medições pelas correntes de vazamento no zener.

Se você não pode aceitar a possibilidade de o sensor de temperatura ser destruído por um raio (o que é um requisito interessante para o projeto), pesquise diodos de supressão de tensão transitórios e esteja preparado para custos de sistema muito mais altos.

Você pode querer analisar os GDTs. Tubos de descarga de gás. Estes são freqüentemente usados ​​em telecomunicações para proteger circuitos sensíveis de descargas atmosféricas.

A resistência quando sob suas tensões nominais (varia de 50v a mais de 200v) é de muitos megaohms. Quando a tensão atingir um nível mais alto, o dispositivo passará para uma faixa de brilho (pense na lâmpada de neon). Isso é bom para pequenos picos. Quando é atingido com tensão REAL, como 40 kV de uma batida, ele se converte em uma fase de arco, onde a resistência é muito pequena e as linhas são em curto, protegendo os componentes sensíveis.

Você ainda precisa de algo para lidar com as baixas tensões de perigo de algumas centenas, mas depois disso o GDT assume o controle.

Nada disso irá protegê-lo de um ataque direto ao conselho. Espero que você tenha um caminho de aterramento, para que uma batida no telhado seja levada ao solo e tudo o que você está protegendo são picos de tensão acidentais e não um verdadeiro caminho de corrente de iluminação. Mas um GDT no seu termistor pode ser o ideal.

Obrigado pela contribuição. Depois de estudar isso um pouco mais, acho que um varistor de óxido de metal daria algum nível de proteção. Gostaria de saber o que está no meu controlador de temperatura diferencial comercial para lidar com essa possibilidade. Está além da minha capacidade de fazer engenharia reversa.