¿Cómo proporcionar una toma de tierra aislada para Arduino?

Question

Estoy diseñando un circuito EEG en casa utilizando un Arduino. Ahora, el circuito requiere el uso de una batería y una tierra aislada por optoacoplador por razones de seguridad. Estoy planeando usar el optoaislador 6N137 de Fairchild Semiconductor para aislar la alimentación USB de la alimentación del microcontrolador. ¿Cómo puedo hacer las conexiones para un Arduino. También, como separar la tierra del Arduino de la tierra del USB. Este es el sitio web al que me refiero:

http://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece4760/FinalProjects/s2012/cwm55/cwm55_mj294/#

Ahora, si te desplazas hacia abajo hasta la parte del diseño de la placa del microcontrolador, ahí es donde las cosas se ponen confusas para mí. ¿Puede alguien por favor sugerir cómo hacer los mismos procedimientos para un Arduino. Soy bastante nuevo en este tema y necesito ayuda. Quiero el mismo aislamiento (incluso cualquier otro aislamiento va a hacer, siempre y cuando funcione, sin embargo, he encontrado que el aislamiento optop es más barato) con un Arduino.

Answer 1

Hay varios enfoques, desde caros y fáciles hasta baratos y más complicados.

En primer lugar, un 6N137 es un optoacoplador, y no una fuente de alimentación aislada. Los optoacopladores digitales son importantes para algunos de los diseños que siguen, pero no suministran alimentación, que puedes generar a partir de un bus USB con un convertidor CC/CC con aislamiento. La matriz de selección de TI para estos dispositivos está en http://www.ti.com/lsds/ti/power-management/isolated-dc-dc-converter-products.page

La forma más fácil es utilizar un aislador USB, como la implementación de Adafruit en https://www.adafruit.com/products/2107 . Estos son caros. Ese dispositivo en realidad produce una fuente de alimentación aislada que puede proporcionar 100 mA de corriente (aunque no estoy seguro de que eso es suficiente para el Arduino - que tendría que buscar)

El siguiente camino a seguir sería dejar tu arduino bajo alimentación USB, proporcionar una fuente de alimentación aislada para tu lado analógico, y utilizar un Aislador ANALÓGICO para llevar la señal al ADC en tu arduino.

Un aislador analógico barato es el HCNR201 -- http://www.avagotech.com/products/optocouplers/industrial-plastic/specific-function/high-linearity-analog/hcnr201 . Estas cosas pueden ser difíciles de usar, y requerirá op amps en ambos lados de su aislamiento.

También puede utilizar AMPLIFICADORES DE AISLAMIENTO ( http://www.analog.com/en/products/amplifiers/isolation-amplifiers.html ) con el mismo efecto, y probablemente sean más fáciles de usar. Incluso puede haber algunos que proporcionan la energía aislada.

La forma más fácil de hacerlo, sin un aislador USB, es alimentar el arduino fuera del chip, poner un ADC externo en tu sistema, y usar aisladores digitales, como tu 6N137. O bien, puede utilizar un aislador de bus serie, como el ADUM1250 Aislador I2C para llevar los datos a tu arduino utilizando medios digitales, lo que tiene la ventaja de ser útil en un bus bidireccional como I2C, si tu ADC es de ese tipo. El aislamiento digital es más barato y sencillo que el analógico.

Cada método tendrá sus ventajas e inconvenientes. Mi preferencia, sin embargo, sería mantener el arduino en el lado del ordenador, entonces no tendrás que preocuparte de que el ruido del reloj se propague a través de tu bonita y limpia tierra aislada. Con los problemas asociados con los aisladores analógicos, esto me empujaría hacia el uso de un ADC externo y aisladores de bus serie.