Este é o design de PCB do projeto em que tenho trabalhado recentemente (meu primeiro design de PCB).
A idéia é controlar os aparelhos de corrente alternada (ventiladores, lâmpadas, etc.) sem relés. Estou usando triacs melhores do que os relés para essas aplicações. Estou usando opto-isoladores para isolamento completo das linhas de corrente alternada. Tentei executar o arduino usando o cabo USB conectado ao meu laptop (com o carregador desconectado) e o adaptador de parede (12V).
A princípio, o circuito parecia funcionar bem. Consegui despejar o código no controlador e controlar as lâmpadas (On / Off, bem como diminuí-las) usando o UART. Enviei os comandos via UART. No entanto, parece que sempre que há uma faísca nas linhas de corrente alternada (quando eu conecto / desligo uma ventoinha), o micro-controlador não parece feliz. Às vezes, redefine (que é a melhor parte da imagem) e outras vezes trava e não consigo enviar comandos via UART. Não tenho certeza se o código gravado também é afetado, mas às vezes eu precisava recarregar o código. Se eu ligar / desligar um ventilador em outra sala, não há efeito.
Possíveis questões:
1) Ausência de plano de terra no PCB.
2) Algum tipo de EMI devido a faíscas.
Também tentei conectar um aquecedor de água (carga resistiva de 800 watts) da mesma maneira que o ventilador, mas nada aconteceu. Então, acho que é a carga indutiva que está causando problemas.
Qualquer solução construtiva para esse problema será muito apreciável.
Obrigado.
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Respostas:
Você não mostrou um esquema, mas não vejo tampas óbvias de derivação ou tampas locais de reservatório de fonte de alimentação a bordo. É provável que isso e a falta de aterramento estejam causando os problemas.
Como já foi dito, você também deve deixar uma distância de isolamento adequada entre as seções CA e CC e pelo menos tentar criar um plano de aterramento.
Você tem uma placa grande com poucos componentes e grande inclinação dos pinos; portanto, o roteamento da maioria dos traços na camada superior deve ser bastante fácil. Ocasionalmente, você terá que ir para a camada inferior porque, em geral, um circuito não pode ser roteado em um único plano. No entanto, você pode manter os traços na camada inferior curtos. Considere-os como "jumpers" apenas o tempo suficiente para conectar duas trilhas na camada superior que, de outra forma, você não conseguiria conectar em um avião. A medida de um plano de terra não é quantas ilhas ele possui, mas a dimensão mais longa de qualquer ilha. Mantenha os jumpers curtos e organizados.
No entanto, você absolutamente deve colocar um limite de derivação em cada alimentação de energia para cada IC. Devem ser pequenas tampas de cerâmica fisicamente próximas ao CI, com as voltas totais o mais pequenas possível. 1 µF 0805 está quase certo. Além de serem mais baratos e com desempenho melhor do que os equivalentes, também serão mais fáceis de soldar.
Como a energia CC é proveniente de outro local e, portanto, sua impedância é suspeita, coloque uma tampa eletrolítica de tamanho decente exatamente onde a energia entra na placa. Alguns 100 µF devem fazê-lo.
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Você deve respeitar seu isolamento de tensão. A maneira como você colocou (e direcionou) os resistores R16, R13 R10, R2, R31 e R4 compromete a barreira de isolamento criada por seus opto-isoladores. Abaixo, marquei seu layout existente com seu caminho de isolamento, o que é bastante ruim:
Tenha uma única zona de isolamento a mais larga possível (a largura dos seus opto-isoladores). Mantenha os circuitos de linha no lado da linha e os circuitos isolados no lado isolado. Veja a imagem abaixo para sugestões.
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Plano de terra, plano de terra, plano de terra e muito poucas desculpas. Veja como você poderia ter feito muito desta placa de circuito: -
Passei cerca de 5 minutos marcando (com vermelho brilhante) faixas azuis que poderiam ser vermelhas com praticamente nenhum trabalho cerebral.
Eu descartaria e começaria novamente.
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Na minha experiência, definir e redefinir linhas, chinelos e outros circuitos são muito suscetíveis a "ruídos elétricos". A melhor maneira prática de evitar o comportamento imprevisível do circuito é desacoplar as linhas de energia de cada chip, com capacitores apropriados. Além disso, ativar / ativar as linhas de entrada com um sinal de relógio reduzirá a oportunidade dos "transitórios" afetarem os circuitos.
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Quando eu estava trabalhando no projeto de controle de carga baseado em DTMF, encontrei o mesmo problema com a carga CA. Sem carga CA, o circuito do microcontrolador 8051 funciona bem. Quando ligo a carga CA, todo o circuito se comporta de maneira variada quando LIGA / DESLIGA a carga CA através do circuito de relé. Mais tarde, descobri que o derramamento do solo na placa 8051 não é bom. Finalmente, troquei a antiga placa de microcontroladora 8051 pela nova placa de microcontroladora 8051 com boa fluidez. Agora está funcionando bem. Portanto, eu pensei que o seu PCB deve ter bom terreno derramar.
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