Protección contra sobretensiones en el suministro eléctrico

Question

Estoy construyendo un dispositivo controlado por RS485/modbus para detectar la corriente AC y encender/apagar cargas AC. El esquema se da a continuación.

La alimentación de 5V DC para el dispositivo y la conexión del bus RS485 se proporcionan a través de un cable único, que se conecta en el cabezal SL8.

Dado que la alimentación de 5V DC viene de una fuente externa a través de un cable largo (espero que el cable de alimentación/RS485 se extienda posiblemente hasta unos 20 metros o así), ¿es aconsejable incluir una regulación de voltaje adicional dentro del circuito?

Gracias de antemano

EDIT: Algunos detalles más:

La tensión más baja a la que puede funcionar el circuito es de 4,3V DC. El circuito consume una corriente de hasta 180mA. La fuente de alimentación produce 5V DC regulados. Como alternativa, podría instalar un adaptador de corriente independiente y utilizar una fuente de tensión más alta. Estoy considerando utilizar un cable Cat6, o un cable como este: https://www.indiamart.com/proddetail/rs485-2-pair-x-20awg-0-5-sqmm-modbus-armoured-cable-22715928773.html?pos=11&kwd=4+core+twisted+pair+cables&tags=B%7C%7C%7C%7C8211.605%7CPrice%7Cproduct

Answer 1

Dado que [la energía] proviene de una fuente externa durante un largo cable (espero que el cable de alimentación/RS485 se extienda posiblemente hasta unos 20 metros más o menos), ¿es aconsejable incluir una regulación de voltaje adicional adicional en el circuito?

Sí, hay una regla general: alimentar cada microcontrolador a través de un regulador de voltaje "local", en lugar de intentar "compartir" un regulador de voltaje entre microcontroladores separados por largos cables.

Una vez que el enfoque común es un "vehículo de la batería" de alimentación y GND el suministro de energía a numerosos reguladores. (a) como el bus CAN de John Deere. (b) El carril de alimentación en los cables de bus CAN (cuando tienen un carril de alimentación) es casi siempre "batería del vehículo", normalmente "+12 VDC" pero a menudo es "+24 VDC" (c) (En estas redes de vehículos, el dispositivo debe tolerar un descarga de carga de voltajes mucho más altos y otros extraños transitorios de voltaje de la batería).

Al parecer, algunos sistemas de alimentación a través de Ethernet (PoE) llevan una alimentación de bus de 5 VDC, muy similar a la de su sistema propuesto; pero PoE suele llevar una alimentación de bus de 24 VDC o 48 VDC porque:

Los dispositivos que necesitan 5 voltios no pueden utilizar normalmente PoE a 5 V en Ethernet más allá de las distancias cortas (unos 4,6 m), ya que la caída de tensión de la tensión del cable es demasiado importante, por lo que se requiere un convertidor DC-DC de 24 V o 48 V a 5 V en el extremo remoto. remoto.

-- https://en.wikipedia.org/wiki/Power_over_Ethernet

Relacionado:

• ¿Hay que tener en cuenta algo especial a la hora de hacer funcionar un "Bus" de 12v en toda mi casa?
• Caída de tensión y carga de corriente segura en el cable CAT5
• https://en.wikipedia.org/wiki/42-volt_electrical_system
• Alimentación y señal RS-485 dentro del cable CAT5 apantallado
• ¿Un cable o un bus CAN para una red de detección doméstica?

Answer 2

No es realmente recomendable, a no ser que tengas una MCU bastante robusta (respecto a las fuentes de alimentación). Como ya se ha comentado es habitual añadir un regulador de punto de carga.

Tomemos como ejemplo la clásica fuente de alimentación USB. Aunque sea nominalmente de 5V, puede bajar a 4,5V. El USB clásico es más o menos un sistema de 3,3V y se supone que hay que añadir un LDO para estabilizarlo de 4,5-5,5V (IIRC) al objetivo de 3,3V.

Si tu circuito puede manejar las diferencias de voltaje (y todas las otras cosas desagradables que podrían entrar) no necesitas realmente un regulador PoL. De hecho, tu AVR estará probablemente bien con esta disposición. Comprueba dos veces tus etapas analógicas (vref, etc.) para los casos de esquina, pero a primera vista debería funcionar.

Si necesitas una alimentación rígida de 5V (en el esquema hay componentes externos que toman la vref o 5V, por lo que asumo que podrían usar la línea de 5V como referencia) podrías funcionar con una línea de 6-12V (o lo que tengas a mano como alimentación) y añadir un regulador local, como pensabas