Protection contre la foudre / surtension pour un circuit de thermistance surveillé par Arduino

J'envisage de remplacer le contrôleur de température différentielle commercial de mon chauffe-eau solaire par un contrôleur basé sur Arduino de ma propre conception. Je sais juste assez pour être dangereux sur de telles choses.

Première question: le circuit classique de diviseur de tension de thermistance 5V / 10Kohm soufflera-t-il quelque chose pendant un orage? La thermistance est située à 60 pieds sur le panneau solaire monté sur le toit. Le câble est blindé et mis à la terre. Ce qui est nécessaire - un parasurtenseur sur le circuit de la thermistance, une connexion RC aux fils de la thermistance, réduisez la résistance de base pour plus de flux de courant vers la thermistance ....

Deuxième question: le microprocesseur Arduino Atmega redémarre-t-il automatiquement et reprend-il l'exécution du logiciel après une coupure de courant? Autrement dit, faut-il appuyer sur le bouton de réinitialisation après une coupure de courant?

Réponse à la deuxième question: les
AVR ont un DBO (détecteur de perte de tension) dont le but est de détecter les courtes coupures de courant et de réinitialiser le contrôleur lorsqu'elles se produisent. Dans les fiches techniques, cependant, vous trouverez cette déclaration:

Si le Brown-out Detector n'est pas nécessaire dans l'application, ce module doit être désactivé.

La raison pour laquelle Atmel donne est que le DBO consommera de l'énergie, même pendant le sommeil. Je trouve cela étrange: le DBO est un facteur majeur dans la fiabilité de votre appareil. S'il passe de longues périodes en mode basse consommation et qu'une baisse de l'alimentation se produit, il peut se bloquer et nécessiter une réinitialisation matérielle. En pratique, débranchez-le pendant quelques secondes. Pas quelque chose que je voudrais dire à mes clients.

BTW, Atmel publie une note d'application "AVR180: External Brown-out Protection". Je ne sais pas quelle est la raison derrière cela. Cela signifie-t-il que le DBO sur puce n'est pas fiable?

La deuxième question est facile à répondre. L'ATmega est un microcontrôleur, qui est câblé pour redémarrer et reprendre après une coupure de courant. En fait, c'est ce que fait réellement le bouton de réinitialisation sur certaines cartes. De nombreux régulateurs de tension ont une broche d'activation, et il est très facile de la câbler de telle sorte que le bouton de réinitialisation coupe réellement l'alimentation de la carte. Chaque fois que vous mettez sous tension, le contrôleur lit le contenu à 0x00 (généralement une instruction de saut) et commence à exécuter du code.

La première question, pas tellement. Les coups de foudre sont des événements assez graves et (surtout sans schéma), il est difficile de dire ce qui se passera. Je suggère que vous fournissiez d'abord un certain isolement pour vos circuits. Un petit optoisolateur est susceptible de fournir l'isolement dont vous avez besoin, mais vous devrez fournir une alimentation côté haute tension. Une méthode plus simple serait de rendre le capteur de température complètement indépendant. Un petit système MSP430 + MRF24J40 pourrait fonctionner pendant des mois sur quelques batteries et coûter moins de 10 $, transmettant la température actuelle toutes les deux minutes. Ensuite, lorsque l'éclairage frappe, il n'y aura pas de chemin facile à la terre à travers le fil de détection, ce qui signifie que la foudre est susceptible de frapper ailleurs à la place. La méthode la plus simple (également la moins susceptible de survivre à une grève) serait de placer une diode Zener à travers la thermistance. Cependant, vous devrez faire attention à ne pas compenser vos mesures pour les courants de fuite à travers le zener.

Si vous ne pouvez pas accepter la possibilité que le capteur de température soit détruit par un coup de foudre (ce qui est une exigence intéressante à concevoir), vous devez rechercher des diodes de suppression de tension transitoire et être prêt pour des coûts système beaucoup plus élevés.

Vous voudrez peut-être examiner les GDT. Tubes à décharge de gaz. Ceux-ci sont souvent utilisés dans les télécommunications pour protéger les circuits sensibles des coups de foudre.

La résistance sous leurs tensions nominales (varie de 50 V à plus de 200 V) est de plusieurs mégohms. Lorsque la tension atteint un niveau supérieur, l'appareil se déplace dans une plage de lueur (pensez à une lampe au néon). C'est bon pour les petites pointes. Lorsqu'il est frappé par une tension RÉELLE, comme 40 kV à partir d'un choc, il se transforme en une phase d'arc, où la résistance est très petite et les lignes sont court-circuitées ensemble, protégeant les composants sensibles.

Vous avez encore besoin de quelque chose pour gérer les faibles tensions de danger de quelques centaines, mais après cela, le GDT prend le relais.

Aucun de ceux-ci ne vous protégera d'une grève directe au conseil d'administration. J'espère que vous avez un chemin de mise à la terre, donc un coup de toit sera principalement mis à la terre et tout ce que vous protégez est des pointes de tension accidentelles et non un vrai chemin de courant d'éclairage. Mais un GDT à travers votre thermistance pourrait être la chose.

Merci pour la contribution. Après avoir étudié cela un peu plus, je pense qu'une varistance à oxyde métallique donnerait un certain niveau de protection. Je me demande ce qu'il y a dans mon régulateur de température différentielle commercial pour faire face à cette possibilité. Cela dépasse mes capacités de rétro-ingénierie.