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Hola,
El caso es que quiero aislar dos circuitos uno de potencia (que no irá conectado a tierra) y uno de control de la potencia (que sí irá conectado a tierra y a un PC mediante USB).
El caso es que tengo que medir tensiones continuas (o de muy baja variación) en el circuito de potencia y pasarle esa media al de control y estoy planteando varias soluciones a ver cuál sería mejor. Busco ideas nuevas a ver si a alguien se le ocurren.
Tengo varias:
- Optoaislar el USB: de esta forma el circuito de control no tendría que ir a tierra y podría medir las tensiones directamente con el micro. Sin embargo el chip que lo hace (¿alguien tiene una referencia?) vale mucha pasta.
- Medir con un AD externo y optoaislar el bus intermedio: generalmente estos buses son I2C o SPI entre el AD externo y el micro. La contra es que en el caso del I2C necesitaría un opto doble (los datos van en dos sentidos) y tendrian que ser optos muy rápidos (sobretodo en el caso del SPI) para que no hubiera desajuste de la sincronización (¿alguna referencia de optos rápidos?).
- Convertir las señales a frecuencia (V/F o V/PWM): podría usar una frecuencia manejable por el opto y además sería en una única dirección. El problema es que necesito una buena resolución (>10bits) y no se si estos circuitos me la dan (¿alguna referencia?); además en el micro suelo tener más canales A/D que timers de entrada por lo que tendría que volver a convertir lo que aumentaría el error.
¿Alguna idea más?
S2
Ranganok Schahzaman
Hola Ranganok, para aislar el PC del circuito de adquisición lo mejor es que montes una placa con dos secciones muy diferenciadas: una para el procesador y el USB otra parte para el convertidor A/D y la parte analógica. El procesador y USB podrá ir alimentado con el USB, y la pare analógica deberá ir separada de la alimentación del procesador o bien con una fuente externa o bien con la misma del micro (USB) tras un convertidor DC-DC aislado. El bus de datos entre el convertidor A/D y el micro lo conectas mediante optoaisladores rápidos para datos tipo ADUM1410, ADUM1411, ADUM1412 ( http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/0e47/0900766b80e47302.pdf " onclick="window.open(this.href);return false;) o similares. Ten en cuenta que el diseño de la PCB es muy importante para conseguir la rigidez dieléctrica y el aislaminento del ruido.
Es la configuración mas común en el mercado, ya que es la que mas ventajas tiene. Permite aislar la parte analógica no solo del PC sino también del micro y USB, que son muy ruidosos. Asi consigues aislamiento galvánico y mucho menos ruido eléctrico en las medidas analógicas.
Para la primera opción de aislar el USB no conozco optoaisladores para USB, pero son señales LVD y > 480Mbps!!!
La tercera opción, de convertidores V/F, ya no se usa. Es mucho jaleo analógico con imprecisiones, falta de resolución, derivas y ajustes. Actualmente, al precio de la electrónica, lo que mas se usa es la segunda opción, como te he explicado.
Mi opción, pensando en la rapidez de diseño y no en el coste: micro, medida y electrónica 'general' en la parte de alta. ADuM1201 en la USART y un FTDI alimentado a 5V del USB.
Pasándolo a lo barato, ADuM1401, SPI, analógica en la parte de alta con interfaz SPI, a un lado del ADuM, y el micro con USB en la parte del PC, al otro lado del ADuM. Es más barato, y encima el aislamiento entre analógico y digital es aún más absoluto.
Si te sirve de consuelo, yo uso una aproximación parecida, pero aún más extrema: doble aislamiento. AD7708 en un lado para una determinada función (multímetro digital), STM32F103 con varias entradas 'directas', referenciadas a otro potencial, y un 'tercer lado', con otro ADuM1201 con RS485 o, alternativamente, CAN, para las comunicaciones. Ethernet (LXI) está siendo considerado, pero de momento está descartado en esta aplicación (sin embargo, se evalúa el interfaz CAN a una BeagleBoard, y ésta por ethernet). USB, incluso aislado, es algo que he descartado totalmente y de la manera más absoluta.
Las consideraciones del layout de la PCB, con gaps y clearances entre las dos partes del circuito, con sus correspondientes clases de nets, juegos de rules y demás 'Altium related', lo dejo en tus manos. Que ya conozco cómo las gastas. 😉
USB, incluso aislado, es algo que he descartado totalmente y de la manera más absoluta.
¿Por qué?...
Por cierto se agradece el voto de confianza... 😉
S2
Ranganok Schahzaman
No se las razones de beamspot pero las mias son estas:
Si alimentas por el USB necesitando un convertidor DC DC para aislar la alimentación del micro y parte analógica del PC, pero mas grande. Y además no separas la alimentación del micro del A/D. O sí lo haces y necesitas un segundo DC-DC.
Aislando solo el USB no aislas la analógica del micro, con lo que no eliminas una fuente de ruido. Ya que vas a gastar el dinero en optoaislar (aunque sea por el tema de aislamiento galvánico) aprovecha y elimina también el ruido por el mismo precio.
El USB es muy rápido, pero tu AD no. Mejor aislar en la pare mas lenta. No tires el dinero aislando componentes que no lo necesitan. Restringe la zona de entrada a lo mínimo posible, si ocurre un accidente se quemará toda hasta los optoaisladores (si hay suerte), se salvará el micro, memoria etc. La parte analógica es imposibe salvarla.
Divide por bloques funcionales: (Proceso de señal-DIGITAL) PC-USB-MICRO <- optoaislador <-(Adquisición-analógico) A/D - Acondicionador de señal analógico. Es un esquema estándar adoptado por la mayoría de fabricantes porque es lo que mas ventajas aporta.
Por otro lado no creo que existan optoaisladores para las señales USB. Al ser señales NRZ quizas podría aislarse con un transformador (como ethernet)...
