Blitz- / Überspannungsschutz für eine von Arduino überwachte Thermistorschaltung

Ich überlege, ob ich den kommerziellen Differenztemperaturregler meines Solarwarmwasserbereiters durch einen Arduino-basierten Regler meines eigenen Designs ersetzen soll. Ich weiß gerade genug, um in solchen Dingen gefährlich zu sein.

Erste Frage: Wird die klassische 5V / 10Kohm-Thermistor-Spannungsteilerschaltung während eines Gewitters etwas durchbrennen? Der Thermistor befindet sich 60 Fuß entfernt auf dem auf dem Dach montierten Solarpanel. Das Kabel ist abgeschirmt und geerdet. Was benötigt wird - Überspannungsschutz an der Thermistorschaltung, einige RC-Verbindungen zu den Thermistorleitungen, reduzieren den Basiswiderstand für mehr Stromfluss zum Thermistor ....

Zweite Frage: Startet der Arduino Atmega-Mikroprozessor nach einem Stromausfall automatisch neu und setzt die Softwareausführung fort? Anders ausgedrückt: Muss die Reset-Taste nach einem Stromausfall gedrückt werden?

Antwort auf die zweite Frage:
AVRs verfügen über einen BSB (Brown-out-Detektor), dessen Zweck darin besteht, kurze Stromunterbrechungen zu erkennen und den Controller zurückzusetzen, wenn sie auftreten. In den Datenblättern finden Sie jedoch folgende Aussage:

Wenn der Brown-out-Detektor in der Anwendung nicht benötigt wird, sollte dieses Modul ausgeschaltet werden.

Der Grund, den Atmel angibt, ist, dass der BSB auch im Schlaf Strom verbraucht. Ich finde das seltsam: Der BSB ist ein wichtiger Faktor für die Zuverlässigkeit Ihres Geräts. Wenn es längere Zeit in Energiesparmodi verbringt und ein Spannungsabfall in der Stromversorgung auftritt, kann es blockieren und einen Hardware-Reset erfordern. In der Praxis ziehen Sie den Netzstecker für einige Sekunden. Das möchte ich meinen Kunden nicht sagen.

Übrigens veröffentlicht Atmel eine Appnote "AVR180: Externer Brown-Out-Schutz". Ich bin mir nicht sicher, was der Grund dafür ist. Bedeutet das, dass der On-Chip-BSB nicht zuverlässig ist?

Die zweite Frage ist leicht zu beantworten. Der ATmega ist ein Mikrocontroller, der fest verdrahtet ist, um nach einem Stromausfall neu zu starten und fortzufahren. Genau das macht die Reset-Taste auf einigen Boards. Viele Spannungsregler haben einen Freigabestift, und es ist sehr einfach, ihn so zu verkabeln, dass der Reset-Knopf die Stromversorgung der Platine tatsächlich unterbricht. Jedes Mal, wenn Sie Strom einschalten, liest der Controller den Inhalt um 0x00 (normalerweise eine Sprunganweisung) und beginnt mit der Ausführung von Code.

Die erste Frage nicht so sehr. Blitzeinschläge sind ziemlich schwerwiegende Ereignisse, und (insbesondere ohne Schaltplan) ist es schwer zu sagen, was passieren wird. Ich würde vorschlagen, dass Sie zuerst eine gewisse Isolation für Ihre Schaltung bereitstellen. Ein kleiner Optoisolator bietet wahrscheinlich die Isolation, die Sie benötigen, aber Sie müssen die Hochspannungsseite mit Strom versorgen. Eine einfachere Methode wäre, den Temperatursensor vollständig unabhängig zu machen. Ein kleines MSP430 + MRF24J40-System kann monatelang mit ein paar Batterien betrieben werden und kostet weniger als 10 US-Dollar, wobei die aktuelle Temperatur alle paar Minuten übertragen wird. Wenn dann die Beleuchtung einfällt, gibt es keinen einfachen Weg, um durch den Sensordraht zu erden, was bedeutet, dass der Blitz wahrscheinlich stattdessen an anderer Stelle einschlägt. Die einfachste Methode (auch die am wenigsten wahrscheinlich ist, einen Schlag zu überleben) wäre, eine Zenerdiode über dem Thermistor zu platzieren. Sie sollten jedoch vorsichtig sein, wenn Sie Ihre Messungen für Leckströme durch den Zener kompensieren.

Wenn Sie die Möglichkeit nicht akzeptieren können, dass der Temperatursensor durch einen Blitzschlag zerstört wird (was eine interessante Voraussetzung für das Design ist), sollten Sie nach transienten Spannungsunterdrückungsdioden suchen und auf einige viel höhere Systemkosten vorbereitet sein.

Vielleicht möchten Sie sich mit GDTs befassen. Gasentladungsröhren. Diese werden häufig in der Telekommunikation verwendet, um empfindliche Schaltkreise vor Blitzeinschlägen zu schützen.

Der Widerstand unter ihren Nennspannungen (variiert von 50 V bis über 200 V) beträgt viele Megaohm. Wenn die Spannung einen höheren Pegel erreicht, bewegt sich das Gerät in einen Glühbereich (denken Sie an eine Neonlampe). Dies ist gut für kleine Spikes. Wenn es mit einer REALEN Spannung wie 40 kV von einem Schlag getroffen wird, wandelt es sich in eine Lichtbogenphase um, in der der Widerstand sehr klein ist und die Leitungen kurzgeschlossen sind, um die empfindlichen Komponenten zu schützen.

Sie brauchen noch etwas, um die niedrigen Gefahrenspannungen von ein paar hundert zu bewältigen, aber danach übernimmt die GDT.

Keines davon schützt Sie vor einem direkten Schlag auf das Board. Hoffentlich haben Sie einen Erdungspfad, sodass ein Dachschlag hauptsächlich auf Masse gelegt wird und Sie nur zufällige Spannungsspitzen und keinen echten Beleuchtungsstrompfad schützen. Aber ein GDT über Ihrem Thermistor könnte die Sache sein.

Danke für die Eingabe. Nachdem ich dies etwas genauer studiert habe, denke ich, dass ein Metalloxid-Varistor ein gewisses Maß an Schutz bietet. Ich frage mich, was in meinem kommerziellen Differenztemperaturregler enthalten ist, um mit dieser Möglichkeit umzugehen. Ich kann nicht zurückentwickeln.