¿Qué tan malo puede ser un suelo desconectado?

Mi colega aquí tiene dos placas separadas unidas por un enlace SPI. Simplemente me preguntó: "Entonces... ¿necesitas conectar los terrenos?" Después de que me levanté del suelo y respondí muy afirmativamente, me pregunté: bueno, ¿qué tan malo puede ser esto? Es un caso mucho peor que esta pregunta que tenía una fuente de alimentación común.

En este caso, el esclavo del bus SPI tenía una línea MISO de drenaje abierto (con un pull up al Vcc del PIC). Las otras líneas eran SS, MOSI, CLK. sin tierra El estado de comunicación resultante fue extraño, por decir lo menos. ¡Principalmente como MOSI conectaba y desconectaba alternativamente las tierras juntas, a través del drenaje abierto, hasta 500 KHz! Sin mencionar que suceden diferentes cosas cuando se conectan las sondas. O los dedos para el caso.

Nunca antes había visto que el transceptor SPI en un PIC se volviera loco, pero esto pareció funcionar. El CLK es, bueno, extraño ahora. Parece borracho. El PIC estaba en una placa de demostración conectada a través de USB a una PC.

Si me preguntara "Qué causó el daño" o "Qué estaba pasando", estaría obligado a dar una respuesta adecuada. Supongo que los potenciales de tierra pueden divergir enormemente, incluso si el dispositivo final está sobre un escritorio... ¿Es peor o mejor cuando se conecta una sonda? ¿Quién sabe?

Plantea la pregunta, ¿están mejor protegidos otros enlaces de comunicaciones? RS-232 por ejemplo. Nunca he visto un transceptor RS-232 frito y he visto algunos enlaces donde se rompió el suelo. ¿Alguien arroja más luz?

"Optoaislamiento".
Ah, sí. Así es como puedes hacer conexiones de datos sin, bueno, conexiones físicas. Pero estoy preguntando qué es lo peor que puede pasar si no lo hace y cómo se protegen otros sistemas. Lo siento si eso no fue claro.
@carveone Solo siendo pedante aquí, no me importa: un optoacoplador (o incluso fibra óptica) es en gran medida una conexión física. Lo que no es, es una conexión eléctrica. :-)
@AnindoGhosh Ah, sí. Eso es lo que quise decir. Supongo que nosotros, la gente mecheng, no consideramos que la luz o el aire sean demasiado físicos :)

Respuestas (3)

Debe conectar la tierra para usarla como punto de referencia. Incluso en RS485/RS232, la gente debe conectar tierra. La razón es que si ambos dispositivos no están conectados a tierra, el voltaje de modo común (Vcm) puede dañar el puerto. Por ejemplo, los receptores RS485 funcionan con una señal diferencial relativamente pequeña (+/-200 mV). Sin embargo, Vcm puede existir... debido al ruido, malas conexiones a tierra locales, etc. Si un dispositivo está correctamente conectado a tierra pero el otro no, en lugar de ver +/-200 mV, es posible que vean +/- 20,2 V. Esto supone que los dispositivos no están cerca uno del otro.

Una vez que desconecta la conexión a tierra, lucho por descubrir el mecanismo por el cual una línea de datos sin otra referencia puede causar daños. es decir: tiene que haber una finalización actual en algún lugar, ¿verdad? Ahí es donde estaba atascado. Supongo que en el mundo real, los ingenieros tienen que protegerse contra esto. He recibido descargas del blindaje de conexión a tierra en un cable (de televisión) donde su conexión a tierra difería en gran medida de mi conexión a tierra. Supongo que en algún lugar se completa la corriente, incluso si tiene que usar el planeta.

¿Qué tan malo puede ser un suelo desconectado?

Bastante mal. Me gusta, puede matarte:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Probablemente este no sea el caso que tenía en mente, pero demuestra el punto: si la conexión a tierra no está conectada, entonces tal vez haya otras rutas de corriente que no consideró, y estas rutas podrían provocar daños. Afortunadamente, el RS-232 no tiene la corriente o el voltaje para generar una descarga letal, por lo que no está sujeto a las mismas normas de seguridad que los dispositivos alimentados por la red eléctrica. Un dispositivo como este, sin aislamiento de red, probablemente sea ilegal en la mayoría de las jurisdicciones. Pero, reemplace "usted" con "algún otro dispositivo que sea más fácil de matar", y tendrá la misma situación.

No, pero es un ejemplo de caso importante que no había considerado. Estaba pensando que un gnd desconectado no podría ser tan malo y estoy equivocado. Es. Esto demuestra el esfuerzo que los ingenieros deben hacer para asegurarse de que las comunicaciones conectadas no exploten todo el tiempo. ¡Toda una revelación para mí! Gracias a todos.

Gracias a todos. En lugar de poner un comentario, pondré una respuesta porque quiero escribir más texto. Espero que no sea mala forma.

Supuse que el RS-232 era a prueba de bombas. Por lo que dice NothinRandom, no lo es, ¡así que tendré más cuidado en el futuro!

Entonces, creo que si no puede conectar a tierra entre dos placas, tiene estas posibilidades:

  • conecte una línea de datos a dos tableros aislados, está bien. Sin funcionamiento actual.

  • conecte estas placas a un punto de tierra, donde los puntos de tierra posiblemente pueden diferir (por ejemplo, a través de osciloscopios, o incluso a través de una línea de tierra larga), podría obtener prácticamente cualquier voltaje en la línea de datos. Esto puede resultar en un transceptor dañado.

La moraleja de la historia parece ser: cuando tiene líneas externas conectadas, use circuitos de protección:

  • Optoaislar
  • Diodos de protección
  • Choques de modo común

También veo algunos circuitos de entrada que tienen una pequeña resistencia en la línea de datos seguida de dos diodos zener consecutivos.

Un poco de google muestra que los circuitos de protección en USB son normales. Supongo que hay circuitos de protección en las entradas de TV, RS-232, etc.

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