¿Es seguro tender cables de E / S largos a un microcontrolador?

Estoy contemplando usar una MCU en mi garaje para leer datos de un par de sensores, uno de los cuales puede estar a una distancia de hasta 10 m. No estoy usando sensores analógicos, como esta pregunta hace, en cambio, usaré dispositivos Maxim OneWire (usados en modo de energía no parasitario).

Creo que la señal digital y la potencia reales deberían estar bien a estas distancias (probablemente usaré algo como CAT5, y puedo conectar varios conductores si realmente lo necesito), pero estoy preocupado por otros problemas, principalmente EMI, y en la parte superior de mi lista de preocupaciones, ¿qué sucede exactamente cuando cae un rayo cerca? ¿No actúa este cable como una antena grande y podría recoger voltajes significativos cuando caen rayos?

Puede o no ser relevante afirmar que el (los) cable (s) en cuestión se tendrían dentro del edificio (en el ático) y no al aire libre. No estoy tan preocupado por un rayo directamente en el cable, ya que estoy preocupado por los grandes voltajes EMI que podrían (¿podrían?) Generarse en el cable en un golpe cercano.

microcontroller emc

— marca
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Se supone que 1 cable es bueno a más de 100 metros con cable telefónico normal. Además, la protección contra los rayos es realmente difícil. ¿Tiene una buena razón para hacerlo: muchos impactos de rayos, sensores / micros caros, tiempo de actividad mínimo, etc.?

— Kevin Vermeer

No, solo relámpagos de tormenta normal de I-live-in-the-desert. Este es un sistema único diseñado por un tipo de software analfabeto (yo). ¿Es probable que pierda el sensor (solo un dólar o dos) o el MCU (~ $ 40) o todo el sistema (~ $ 100 o más) durante la primera tormenta?

— Mark

(1) no tiene un MCU de $ 40. Es probable que tenga una placa en la que se monte un MCU de $ 40. Conecte un micro DIP o use una pistola de aire caliente en un micro SMD: ninguno de los dos debería tomar más de 5 minutos para cambiar el micro. (2) Es difícil predecir qué sucederá cuando caiga un rayo; depende de dónde golpea. Vea las respuestas a continuación para más.

— Kevin Vermeer

@ Kevin: ese es un consejo extremadamente inútil. Es como decir que cambiar su aceite no es un gran problema, porque no tiene un anillo de pistón de $ 2500, tiene un anillo de pistón de $ 1, y si se rompe, simplemente cámbielo. Para aquellos de nosotros que no tenemos las habilidades ni el equipo para hacer soldadura SMD, la placa MCU ES la MCU, para todos los efectos.

— Mark

@ Mark: el consejo de Kevin es bastante razonable. Un Arduino es básicamente un micro de $ 3 (ish) montado en una placa. El MCU está enchufado para facilitar el cambio (y recientemente he arreglado algunos Arduinos "rotos" reemplazando los micros, un par de minutos de trabajo). La pregunta más importante es: ¿vale la pena el tiempo / dinero / esfuerzo para probar su sistema a prueba de rayos? Probablemente gastará más en costosos cables / filtros / amortiguadores que simplemente intercambiando el micro si falla.

— Al Bennett

Respuestas:

He tenido experiencia personal con cables de red derritiéndose durante una tormenta eléctrica. En casi todos los casos de falla debido a un rayo, se debe a una mala potencia o tierra. Si termina teniendo 2 dispositivos separados uno del otro y cada uno tiene su propia tierra, es posible que el potencial de tierra de uno cambie debido al rayo y luego el cable de calibre pequeño en la línea Ethernet termina tomando mucho de corriente que da como resultado la fusión del aislamiento.

Lo mismo puede suceder si aumenta la potencia de un dispositivo; puede hacer que el cable de comunicación pase mucha corriente por él.

Si su dispositivo "externo" tiene su propio terreno, entonces es posible que deba preocuparse un poco, pero probablemente no será tan importante (especialmente a 10 m).

Tendrás que preocuparte por el ruido. Cuanto más larga sea tu carrera, más posibilidades tendrás de captar ruido. Esto puede no ser un problema para lo que sea que esté haciendo, pero debe tenerlo en cuenta.

— Kellenjb
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En términos más simples, diría que si todos los dispositivos en su cable tengan la misma conexión unificada de alimentación y tierra, la longitud del cable no lo hará particularmente susceptible a los rayos, pero si las cosas en cualquier extremo de su cable podrían tener terrenos separados, un rayo podría freírlo incluso si su cable tiene tres pies de largo.

— supercat

-1

Me resultaría difícil creer que un rayo cercano pueda causar un pico inductivo lo suficientemente grande (o incluso medible) en el pin de E / S conectado a un cable realmente largo para dañar un microcontrolador. Creo que 1 / R ^ 2 está de tu lado aquí ... también tu casa es probablemente un aislante bastante decente.

— vicatcu
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Parece que sí, pero he escuchado (de tercera o cuarta mano) todo tipo de historias de horror sobre la destrucción inducida por los rayos de las redes ethernet que se ejecutan entre edificios, o incluso a cobertizos en el patio trasero. ¿Son las historias solo eso, mitos urbanos?

— Mark

Ciertamente no mitos. Trabajé en una compañía que reemplazó una pequeña oficina de equipo completa después de que un rayo destruyó todos los dispositivos conectados a Ethernet en el edificio. Chips explotados, etc. El rayo supuestamente golpeó muy cerca de un cable Ethernet enterrado.

— darron

El asesino no es lo que se induce en el cable, sino lo que se introduce directamente en el suelo. Es normal que diferentes edificios tengan diferencias de potencial de tierra que no son muchos voltios, pero pueden suministrar muchos amperios. Es menos normal que los voltajes excedan los mil voltios, pero en el caso de que caiga un rayo cerca de cualquier edificio, definitivamente puede suceder.

— supercat

-1

¿No puede usar un cable blindado, como un cable coaxial de televisión por cable, y conectar a tierra el blindaje? Si no es coaxial, entonces algún tipo de par trenzado blindado ... Estoy seguro de que puede encontrar CAT3 blindado (cable telefónico).

— Bryan Boettcher
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Ciertamente posible, pero necesario?

— Mark