¿Es necesaria la protección ESD para el circuito de detección de agua?

Estoy usando un circuito de detección de agua similar al que se encuentra aquí

Lo puse todo junto y funcionó bastante bien para un proyecto de hobby.

El circuito gira en torno a una señal de CA que se genera a partir de un ( CD4093B ) Aquí hay un enlace para ello en digikey .

Sin embargo, me preguntaba si debería preocuparme por ESD en la entrada del "sensor"

Tal vez debería considerar cambiar el CD4093B a uno con protección ESD como 74LCX00YMTR nuevamente aquí hay un enlace en digikey .

Hice un prototipo con una placa de prueba, por lo que la primera parte era un orificio pasante, pero planeo diseñar una placa para poder cambiar a una pieza de montaje en superficie.

Tenía curiosidad si es necesario cambiar esta pieza o si los dos condensadores que bloquean la CC del sensor también la protegen de ESD.

Editar: se agregaron pensamientos adicionales.

Decidí duplicar la huella de mi placa prototipo con el CD4093 (e incluir los diodos de protección ESP que sugieren ambas respuestas) y también SN74LV132ADR (IC QUAD NAND GATE 14-SOIC) de Digikey .

De esa manera puedo comparar los dos y ver si hay algún otro cambio que deba abordar.

Leí las Consideraciones de diseño de HCMOS proporcionadas por dfowler7437 que me llevaron a la Guía de selección de lógica de TI Después de hojear los primeros diagramas, me decidí por la familia LVC. Pedí algunos SN74LV132ADR y espero que con los siguientes cambios esté configurado.

Incluiré un regulador económico de 100 mA para la entrada de energía del SN74LV132ADR. Ahora, dado que es una parte diferente del diseño de referencia (y un voltaje diferente de 3,3 V en lugar de 12 V), ¿tendré que cambiar R1 y C1 a un valor diferente para mantener la misma frecuencia? (Supongo que la frecuencia está sintonizada para que el sensor funcione alrededor del valor capacitivo del agua)

Además, dado que estoy cambiando la puerta NAND a un voltaje diferente, creo que necesito cambiar de un canal P a un canal N (y luego invertir la salida de N2 en, por ejemplo, N3 o N4) para que el canal N funcione. trabajar con un voltaje de puerta diferente. ¿Esto tiene sentido?

agregó más información para un ligero cambio de diseño a 3.3V

Respuestas (2)

El CD4093 tiene protección ESD. Hay diodos de las entradas de alimentación y tierra y una pequeña resistencia en serie. El CD4093 también tiene características que son importantes para su aplicación pero que faltan en el 74LCX00: funcionará a 12 V y tiene entradas de disparador Schmitt.

Si le preocupan las ESD, puede agregar sus propios diodos desde los terminales del sensor a tierra y a la fuente de alimentación de 12 V. Los diodos deben estar orientados de modo que si el voltaje en uno de los terminales del sensor supera el voltaje de la fuente de alimentación, un diodo conducirá (este diodo tiene su ánodo en el sensor y su cátodo conectado a la fuente de alimentación), y otro diodo lo hará. conducta si un terminal del sensor va bajo tierra (este diodo tiene un ánodo conectado a tierra y su cátodo conectado al terminal del sensor).

Gracias, agregué los diodos ESD al diseño y también estoy pensando en usar un SN74LV132ADR a 3,3 V y cambiar la salida para que siga funcionando con el relé de 12 V.

Agregue un diodo de las entradas N2 al riel de 12 V para capturar picos de voltaje positivos. D1 ya proporciona protección contra picos negativos. El diodo adicional sujetará los picos a aproximadamente 12 V, lo que brindará cierta protección. Podría usar un diodo Schottky para D1 y el diodo de protección.

Las piezas CMOS de la serie CD no tienen mucha protección ESD, las piezas posteriores HC sí. Las piezas de HC incluyen diodos de abrazadera que pueden manejar alrededor de 20 mA y están diseñados para manejar el pico que podría generar un ser humano.

Puede leer más sobre la protección ESD de HCMOS en el artículo de TI vinculado aquí: Consideraciones de diseño de HCMOS

Básicamente, las entradas están sujetas a diodos a 0,5 V de los rieles de alimentación. Un diodo típico se sujetará a alrededor de 0,7, pero puede usar Schottky, que se sujeta a aproximadamente 0,5 si desea esa protección adicional.

Lea más sobre las piezas de la serie CD40 y la sensibilidad ESD en este enlace: Wipeda

Pasé por alto el punto que hace Hass acerca de que la entrada es Schmitt-Trigger, necesita esa función para que la parte HC no sea realmente una opción. Se requiere la función Shmitt-Trigger en su circuito para hacer un oscilador a partir de N1.
Hass y yo estamos diciendo lo mismo, creo... Añade el diodo extra...
Gracias por el enlace a las consideraciones de diseño de HCMOS. Sin embargo, leí eso y me dio una buena idea.