Покритикуйте идею программного RS485 на Tiny13

[DropSoft]

Завалялась тут у меня кучка Attiny13, думал, куда бы их примостырить. А тут предложили сделать адресный датчик протечек.
Датчик протечек измеряет сопротивление между двумя контактами, принимает решение о протечке по уменьшению сопротивления. Подключен в сеть по интерфейсу RS-485 на 19200 Бод, по протоколу MODBUS RTU. По модбас программируется адрес датчика и порог срабатывания сигнала протечки. Считывается измеренное сопротивление и состояние датчика. Интерфейс 485 реализован программно, при приеме ножки работают как вход компаратора, при передаче - как диф.выход. Внутренний тактовый RC-генератор подстраивается под принимаемую частоту RS-485 всего за одну посылку. Что еще? Питание от 6 до 18В, потребление 3-4 мА. Индикация питания, обмена, срабатывания датчика. Супрессоры защищают по интерфейсному входу и измерительной цепи. Стоимость деталей с платой - около 55р.

Собственно, в чем вопрос: насколько подобное решение оправдано для промышленных применений? Мой датчик копеешный, а подобные адресные датчики стоят в 20-100 раз дороже. Не пойму, в чем подвох.
Покритикуйте реализацию RS-485 ножками проца.

[alexgap]

насколько подобное решение оправдано для промышленных применений

Думаю нинасколько, так как ваша аппаратная часть для RS-485 не удовлетворяет стандарту по помехоустойчивости физической линии, у вас динамический диапазон 0-5 В, а по стандарту -7 - +12 В. Работать будет в некоторых случаях, но будет заметно уступать по помехоустойчивости специализированному драйверу шины.

Еще один скользкий момент - резистор R4 и ток утечки супрессора VD2 при повышении температуры. При 50 градусах Цельсия МК может подумать что уже "есть вода" Надо смотреть по даташитам и расчитывать паразитный ток через супрессор в самом худшем случае. Но навскидку могу сказать, что ваша схема имеет проблемы с этим моментом.

Один конец диодов VD4, VD5 висит прямо на проводе - готовый детектор ВЧ и жертва электростатики.

Мне нравится ваш подход, но для промышленных применений вы упростили схему больше, чем нужно

[AJScorp]

подобные адресные датчики стоят в 20-100 раз дороже. Не пойму, в чем подвох

Подвох в том, что:
1. Для промышленного использования нужен сертификат соответствия(какой - в зависимости от того где будет устройство использоваться), большой плюс к себестоимости
2. Реклама, и т.д...

По поводу схемы:
1. Промышленный стандарт по питанию (если не ошибаюсь) 24В
2. Отсутствует гальваническая развязка по питанию и интерфейсным линиям(можно поставить ADM2483). Пробъет на сертификации на раз, даже пикнуть не успеет, и супрессоры не спасут.

[DropSoft]

alexgap, если в линии стоят супрессоры, то напряжение не выйдет за пределы -1..+6В. Поэтому диапазон -7 - +12 В приведется ко входному 0-5. Главное, входы защищены, а помеху на линии отработаем программно, повторной посылкой.

У борнса не нашел в даташите утечки от температуры, сказано про не более 5мкА на 25гр.С. В крайнем случае можно предварительно и откалибровать по температуре, и программно учитывать смещение. А вообще попробую провести натурный эксперимент.

"детектор ВЧ" - согласен, косяк. Решаем емкостью 0,1u с анода VD5 землю.


AJScorp, сертификат да, деньги. Причем совершенно бестолковые, ибо за эти деньги никто ничего не проверяет, либо очень формально.

+24В - легко, заменяем LP2980 на LP2950, и получаем до +32В. При потреблении 3мА мощность не более 0,1Вт.

Отсутствие гальванической развязки: задумывалось, что развязка по питанию и интерфейсу ставится на группу датчиков внутри одного помещения.
А вы думаете, что здесь или здесь есть гальваническая развязка? И ведь как-то они сертифицировали

И спасибо за комментарии.
--------------------------------------------

Upd: посмотрел ADM2483, тут заковыка. Дополнительно ведь нужен DC-DC преобразователь, чтобы развязать питание, а они много жрут. На холостом ходу около 20мА.
А может что-нибудь посоветуете, как развязать питание 5В в 5В, 4мА с КПД желательно от 60% ?

[alexgap]

если в линии стоят супрессоры, то напряжение не выйдет за пределы -1..+6В. Поэтому диапазон -7 - +12 В приведется ко входному 0-5.

Он то приведется, только гистерезис компаратора, который по стандарту должен быть 0.2 В, такого приведения не поймет и всё проигнорирует. Если же у вас нет гистерезиса, то опять же, это удар по помехоустойчивости.

Опять же, представьте что к линии подключены положенные терминаторы по 120 Ом с каждого конца. В итоге активное сопротивление линии 60 Ом. Моментально получаете перегрузку 70 мА выходов ATtiny13, для которых максимально допустимое всего лишь 40 мА. Да, быстро не сгорят, так как внутри полевые транзисторы. Но вы уже превысили в 1.8 раз максимально допустимое значение тока. Ничего не чувствуете? Подскажу, может выгореть выход на 3-4-й неделе работы.

Затем следующая обычная ситуация. Коллизия на шине, когда два устройства одновременно "говорят" током в шину. Если конфликтующие устройства расположены территориально рядом, то на выходы ATtiny13 действует почти КЗ, в вашем случае работа на нагрузку в 20 Ом. Самый плохой расчетный ток в этом случае - до 250 мА, т.е. в 6 раз больше максимально допустимого для ATtiny13. Да, сразу не сгорит, ведь сопротивление каналов полевых транзисторов на выходах МК не настолько мало, чтобы обеспечить протекание 250 мА при 5 В. Но МК может выйти из строя от перегрева в течении часа, если по тем или иным причинам эта ситуация будет часто повторяться.

Стоит ли продолжать?

Имхо экономите копейки на важнейших аспектах подобных устройств - на помехоустойчивости и надежности. Я лучше в 2 раза больше заплачу за в 10 раз меньшее кол-во проблем.

П.С. Если ограничить ток питания на уровне до 10 мА, то надежность устройства значительно возрастёт, но вот назвать его RS-485 совместимым уже будет трудно, так как оно не сможет работать на линию с установленными терминаторами. Если вас устроит такой вариант, то дерзайте.

[alexgap]

"детектор ВЧ" - согласен, косяк. Решаем емкостью 0,1u с анода VD5 землю.

А куда будет отрицательный потенциал стекать - через пробой в конденсаторе или диоде? А что будет, если кто-то включит рядом мощный агрегат и импульс магнитного поля наведет в проводе питания милисекундную иглу в 100 В? Она тоже "стечет", только уже через пробой стабилизатора LP1?

Ну и не забываем про банальные грозу и электрошокер, которые моментально выпалят LP1 и диоды.

Надеюсь эти вопросы заставят вас задуматься о необходимости дополнительного супрессора по питанию.

[DropSoft]

Я прекрасно понимаю, что добавить 20р на драйвер типа SN65HVD3082 будет правильнее. Но постараюсь еще позащищать свой вариант.
По порядку - гистерезиса у тини нет, для исключения помехи около нуля диф сигнала у мастера (на одном конце линии) ставится резисторы около 1кОм с А на +5, с В на землю. Таким образом когда все пассивны, в шине A›B на 150мВ.

Перегрузку 70мА с терминаторами не получим. А тем более 250мА. Объясняю: при росте тока растет падение на полевиках, и я реально мерял, ток не более 40-45 мА на нагрузке 60 Ом, просто размах становится не 5В, а меньше. К тому же скважность ответа на запрос составляет от 100 до бесконечности, то есть время работы на передачу несравнимо со временем отключения выходов. А у полевиков пиковая мощность может на пару порядков превосходить среднюю. Так что выхода из строя из-за перегрева точно не будет.

Коллизии на шине практически исключены. Датчики работают в режиме слэйв, то есть только отвечают на запрос ведомого. Присутствие на шине двух датчиков с одинаковым адресом, чтобы одновременно отвечали - негарантийный случай, и исключается на этапе монтажа сети.
К тому же если замкнута А или В на землю или питание, то соответственно датчик не получит запрос, и не станет отвечать, то есть ножки останутся как входы. А если замыкание произойдет в момент, когда датчик получил таки запрос, и начал отвечать, или 2 датчика ответят в противофазе, то LP2950 ограничит ток на 100мА. Если через ножки потечет бОльший ток, напряжение на выходе стабилизатора упадет ниже 4.3В, у тини сработает браунаут ресет, и ножки опять будут как входы. Такая вот защита ))).
По идее, надо найти стабилизатор на 50 мА, (а вовсе не на 10) и проблема совсем отпадет. При любой коллизии падает напряжение на выходе стабилизатора, проц ресетится, ножки на вход и все ОК. Так?
Или включить последовательно перед VD5 обедненный полевик типа BSS139 в режиме стабилизации тока 50мА.

Супрессор по питанию ставим. Ага. Критика аргументирована..

[AJScorp]

как развязать питание 5В в 5В, 4мА с КПД желательно от 60% ?

Ну например AM1D-0505 - эффективность 80%, или RSS-0505 - эффективность 70-78%

а они много жрут

Полностью согласен, но потребители обычно выбирают надежность.

[atlab]

Завалялась тут у меня кучка Attiny13, думал, куда бы их примостырить.... насколько подобное решение оправдано для промышленных применений?

Странный подход к решению задачи: делать не из того, что требуется для ее эффективного решения, а из того, что завалялось.
Из того, что завалялось, делаются домашние поделки на скорую руку, но никак не датчики для промышленного применения.
Нет, если Вам сильно хочется поизвращаться - Бог в помощь!
Просто рискуете впоследствии лишиться подобных предложений по разработке.

Мой датчик копеешный, а подобные адресные датчики стоят в 20-100 раз дороже. Не пойму, в чем подвох.

Цена датчика - не только копеечные микросхемы:
- оболочка IP67
- электроды позолоченные
- аппетит производителя (продавца)
...

[DropSoft]

Ну например AM1D-0505 - эффективность 80%, или RSS-0505 - эффективность 70-78%

Это эффективность, когда с нее берешь номинальные 200мА. А когда 4мА, то ниже 15%.
И на 24В получаем 24х0.025=0,6 Вт. Датчик греется как собака. Нехорошо.

Цена датчика - не только копеечные микросхемы:
- оболочка IP67
- электроды позолоченные
- аппетит производителя (продавца)
...

Оболочка IP67 + электроды позолоченные = решается так же как здесь, на фото: http://www.protechki.ru/ т.е. односторонняя плата с позолоченными контактами (0,12Дм=7руб) и заливка датчика компаундом (еще 10р). Так что копеечная цена остается.

Странный подход к решению задачи: делать не из того, что требуется для ее эффективного решения, а из того, что завалялось.

Дык кучка в несколько тыщ тини13, вот и надо пристроить. Это раз. А во вторых, почему тини13 - не подходит для эффективного решения? С добавлением микроcхемы драйвера RS485 решение очень даже эффективное, я даже бы сказал, наиболее оптимальное. Функции свои выполняет на 100%, цена - минимум. Вопрос был в дополнительной экономии 20р на драйвере, реализации 485 ножками проца. А если использовать драйвер, что ж здесь неэффективного?
Попробуйте, уважаемый, предложить более эффективное решение, чем на схеме.