É seguro executar cabos de E / S longos em um microcontrolador?

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Estou pensando em usar um MCU sentado em minha garagem para ler dados de alguns sensores, um dos quais pode estar a até 10 metros de distância. Não estou usando sensores analógicos, como essa pergunta faz, em vez disso, usarei dispositivos Maxim OneWire (usados ​​no modo de energia não-parasita).

Acredito que o sinal digital e a potência reais devem estar bem nessas distâncias (provavelmente usarei algo como CAT5 e posso conectar vários condutores, se realmente precisar), mas estou preocupado com outros problemas, principalmente EMI, e no topo da minha lista de preocupações está exatamente o que acontece quando um raio cai nas proximidades? Esse fio não funciona como uma antena grande e pode captar tensões significativas quando um raio atinge?

Pode ou não ser relevante afirmar que o (s) fio (s) em questão seria executado dentro do edifício (no sótão) e não ao ar livre. Não estou preocupado tanto com um relâmpago diretamente no fio, como estou com as grandes tensões EMI que poderiam (seriam?) Ser geradas no fio após um ataque próximo.

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O fio 1 é supostamente bom em mais de 100 metros com o fio telefônico normal. Além disso, proteger contra descargas atmosféricas é realmente difícil. Você tem um bom motivo para fazer isso - Muitos raios, sensores / micros caros, tempo de atividade mínimo, etc.?
Kevin Vermeer
Não, apenas um raio normal de tempestade eu vivo no deserto. Este é um sistema único desenvolvido por um analista de software (eu). É provável que eu perca o sensor (apenas um dólar ou dois) ou o MCU (~ US $ 40) ou todo o sistema (~ US $ 100 ou mais) durante a primeira tempestade?
Mark
(1) você não possui um MCU de US $ 40. Você provavelmente tem uma placa na qual um MCU de US $ 40 está montado. Conecte um micro DIP ou use uma pistola de ar quente em um micro SMD - nem deve demorar mais de 5 minutos para trocar o micro. (2) É difícil prever o que acontecerá quando um raio cair; depende de onde atinge. Veja as respostas abaixo para mais informações.
Kevin Vermeer
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@ Kevin: esse é um conselho extremamente inútil. É como dizer que mudar o óleo não é grande coisa, porque você não tem um anel de pistão de US $ 2.500, você tem um anel de pistão de US $ 1 e, se explodir, troque-o. Para aqueles de nós que não têm as habilidades nem o equipamento para soldar SMD, a placa do MCU É o MCU, para todos os efeitos.
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@ Mark: O conselho de Kevin é realmente bastante razoável. Um Arduino é basicamente um micro de $ 3 (ish) montado em uma placa. O MCU é encaixado para facilitar a mudança (e recentemente corrigi alguns Arduinos "quebrados" substituindo os micros, alguns minutos funcionam). A questão maior é: vale a pena o tempo / dinheiro / esforço para proteger seu sistema contra raios? Você provavelmente gastará mais em cabos / filtros / amortecedores caros do que apenas trocar o micro em caso de falha.
Al Bennett

Respostas:

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Eu tive experiência pessoal com cabos de rede derretendo durante uma tempestade com raios. Em quase todos os casos de falha devido a raios, é devido à falta de energia ou terra. Se você acabar com dois dispositivos afastados um do outro e cada um com seu próprio terra, é possível que o potencial de terra de um deles mude por causa dos raios e, em seguida, o pequeno fio de calibre na linha Ethernet acaba consumindo muito corrente que resulta no derretimento do isolamento.

O mesmo pode acontecer se você aumentar a potência de um dispositivo; isso pode fazer com que o fio de comunicação passe muita corrente por ele.

Se o seu dispositivo "externo" tiver um terreno próprio, talvez você precise se preocupar um pouco, mas provavelmente não será tão importante assim (especialmente a 10m).

Você precisará se preocupar com barulho. Quanto maior a sua corrida, maior a chance de você captar ruídos. Isso pode não ser um problema para o que quer que você esteja fazendo, mas é preciso ter isso em mente.

Kellenjb
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Em termos mais simples, eu diria que, se todos os dispositivos do seu cabo tiverem a mesma conexão unificada de energia e terra, o comprimento do cabo não o tornará particularmente suscetível a raios, mas se as coisas nas extremidades do seu cabo puderem ter em terrenos separados, um raio pode danificá-lo, mesmo que o cabo tenha um metro de comprimento.
Supercat
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Eu acharia difícil acreditar que um raio próximo poderia causar um pico indutivo grande o suficiente (ou até mensurável) no pino de E / S conectado a um fio realmente longo para danificar um microcontrolador. Eu acho que 1 / R ^ 2 está do seu lado aqui ... também sua casa é provavelmente um isolante bastante decente.

vicatcu
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Parece que sim, mas ouvi (em terceira ou quarta mão) todo tipo de histórias de horror sobre a destruição induzida por raios nas redes Ethernet que ocorrem entre prédios ou até galpões no quintal. As histórias são apenas isso, mitos urbanos?
Mark
Certamente não mitos. Eu trabalhei em uma empresa que substituiu todo um pequeno escritório de equipamentos depois que um raio atingiu todos os dispositivos conectados à Ethernet no prédio. Chips explodidos, etc. Os raios supostamente atingiram muito perto de um cabo Ethernet enterrado.
darron
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O assassino não é o que é induzido no cabo, mas o que é diretamente cravado no chão. É normal que edifícios diferentes tenham diferenças de potencial de terra que não são muitos volts, mas podem fornecer muitos amplificadores. É menos normal que as tensões excedam mil volts, mas no caso de um raio próximo a qualquer edifício, isso pode acontecer definitivamente.
supercat
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Você não pode usar um cabo blindado, como cabo coaxial de TV a cabo, e aterrar o escudo? Se não for persuadido, então algum tipo de par trançado blindado ... Tenho certeza que você pode encontrar um CAT3 blindado (fio de telefone).

Bryan Boettcher
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Certamente possível, mas necessário?
Mark