Combinando entradas sucias de 12 V con un microcontrolador delicado

Comencemos con la técnica (construí mi propia luz intermitente electrónica de 2 pines para 3W ~ 300W para mi Div900 hace años, si eso ayuda):
su configuración no es lo suficientemente segura si quiere estar seguro del uso de sus indicadores en todo momento . que haces

¿Por qué no? Por las siguientes razones:

• Los reguladores de tipo 78x05 casi nunca se especifican para transitorios altos (superiores a 40 V), ni se garantiza que funcionen correctamente para entrada negativa, aunque no es tan probable como en los autos de 1960, no es imposible y roto está roto.
• Del mismo modo, desea que sus optoacopladores estén protegidos contra la inversión por un diodo adicional con capacidad de al menos 100 V. Tampoco desea que un interruptor encienda otro en los vehículos, si lo hace correctamente, por lo que parece mejor agregar más 4148 a las otras entradas. (Su corriente directa a 30 V parece permanecer por debajo de los límites, por lo que parece estar bien).
• Sus MOSFET están conectados al revés. Muestran el tipo P, pero su fuente está conectada a la carga del lado bajo. Esto significa que sus luces están siempre encendidas.
• ¿Cómo se apagan sus MOSFET (una vez que los ha volteado)? Debería haber una parada en sus puertas, o sus lámparas se encenderán y luego, tal vez, una vez, en un futuro lejano a través de una fuga, se apagarán.
• Tenga en cuenta (cuando comience a depurar) que sus MOSFET están conectados directamente al voltaje sucio, y aunque es mucho menos probable que sea problemático, existe la posibilidad de que cuando haya pull-ups se filtre algo de ruido. Nunca he tenido Sin embargo, tengo problemas con eso con los AVR, ya que sus etapas de salida son sólidas como una roca. Si usa un optoacoplador allí, tenga cuidado de calcular las corrientes de accionamiento y los tiempos de encendido/apagado, es posible que aún necesite un transistor adicional allí.
• Sus resistencias base para sus NPN pueden ser un factor 10 más grandes, esto aún cambiará excepcionalmente bien, pero no es obligatorio (aunque lo haría, por el consumo actual).
• Sin ninguna capacitancia adicional, 22 ohmios en su Vcc solo harán que su MCU sea más susceptible al ruido de suministro que se está acoplando. Cualquier corriente de conmutación a su núcleo deberá pasar por 22 ohmios + inductancia de placa sin ninguna ayuda cercana.
• No es tanto un problema, sino un consejo: asegúrese de conectar el cable de alimentación a algo que no se encienda en ninguna configuración en la que no quiera que se encienda. tu relevo. Algunas bicicletas (incluida la mía) encienden los indicadores de forma predeterminada en más configuraciones que solo en la que está conduciendo / haciendo funcionar el motor.

Entonces, piense en los puntos anteriores y luego le sugiero que también coloque una abrazadera de entrada, que se sujeta un tiempo antes de que cualquier componente alcance su límite.

Puede considerar dividir la resistencia del optoacoplador en dos partes, si desea una protección completa, y proteger la mitad superior + diodo con un zener de 15V. Si tiene ese zener y una resistencia de 350 ohmios en la cadena protegida, está seguro de que el LED no verá más de 40 mA compartidos. Sin embargo, si lo hace, use un zener decente, no uno de esos 0402 granos de sal, en caso de que los picos aparezcan con frecuencia y se junten, se evaporarán tan felizmente como sus acopladores. No espero que sea necesario, pero se vería así:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

También puede agregar un poco más de filtrado en el suministro que conduce solo a su regulador, ya que parece que se está apegando al mínimo. El parpadeo que se apaga una vez cada pocos segundos no es tan dañino si parpadea a una velocidad estándar de 1,5 Hz, pero si sucede cada 10 ms, es posible que no parpadee tanto, nunca.

Además, tenga en cuenta que sin inductancia o con una inductancia baja, 300nF no hace casi nada para competir con cargas y fuentes de conmutación muy pesadas en su sistema. Se ríen de cualquier cosa expresada en nanos. A menos que elija un cable de 0,05 mm2 para alimentar la configuración... En cuyo caso, incluso las luces LED encendidas harán que su relé se reinicie.

Lo que hice yo mismo fue una versión bien calculada de esto:

^{simular este circuito}

Esto no es Ideal, ya que su abrazadera está en un camino de alta corriente, y quién sabe. Hubiera sido mejor encapsulado en un marco algo más seguro con una corriente limitada. Pero también quería ofrecer algo de protección a las luces LED aguas abajo, ya que en ese entonces ya estaban listas para usar en el mercado secundario, y esas luces son muy seguras. De ahí también la necesidad de no humedecer demasiado, por temor a tener que cambiar en un regular de 21W al lado de la carretera. En estos días, casi todo en la bicicleta es hecho en casa o mantenido, por lo que sería posible realizar algunos ajustes si no la hubiera revestido con resina de grado militar.

C2 es (mucho) más pequeño que C1, porque desea que el efecto de filtro sea comprobablemente más fuerte que el efecto de refuerzo. Si el cuerpo principal de capacitancia es C2, potencialmente está construyendo un convertidor elevador alimentado por la frecuencia de su alternador.

R amortigua los efectos no deseados, como el trabajo de refuerzo o las oscilaciones a frecuencias inesperadas, y de todos modos no duele frente a un regulador lineal.

Mi regulador tenía pocas fugas ya que mi MCU pasa la mayor parte de su vida (incluso mientras parpadea) en un modo de suspensión de menos de 1uA, tener un drenaje de 3mA por parte del regulador habría sido un gran punto :'(.

L y C1 se seleccionan para una buena respuesta de filtrado a las frecuencias esperadas en su dispositivo en drenajes realistas del regulador. Para la frecuencia, mi sugerencia es apuntar a 35 Hz a 2,5 kHz para la mayoría de las bicicletas Touring/Sport-Tour y hasta 5 kHz para Sport y SuperSport (RPM pico/60 * 3 * 7-ish). Donde, obviamente, las frecuencias más altas solo deberían entrar cuando vea si no está creando oscilaciones no deseadas en ninguna parte.

Si puede lograr que C2 siga siendo al menos 100 nF y C1 sea al menos 10 veces eso, o 25 veces... Ahí es donde en mi laboratorio se encuentran el osciloscopio y la bicicleta, para ver qué tan bien funcionó mi estimación.

Por supuesto, todas las partes entre un voltaje positivo y tierra en mi diseño también se eligieron por su baja fuga, como en todos mis diseños de automóviles/motocicletas.

(Eso sí, ninguno de los anteriores contiene matemáticas que no sean la parte superior de la cabeza rápida)

Y una nota más, antes de que lleguen los comentarios: Por supuesto que debería eliminar el punto sobre el terreno mágico virtual, ya que con un terreno virtual verdadero, el TVS no funcionaría, etc., pero quería presumir un poco para el horas de escribir y soportar el editor de circuitos. En realidad, el TVS está aún más inteligentemente colocado, pero eso revelaría algunas partes que firmé dentro del cuadro punteado.

Luego, me gustaría agregar un poco fuera de tema, ya que tú mismo lo mencionaste;

Tenga en cuenta que varios, si no muchos, profesionales de calamidades en Europa occidental, especialmente en NL (mi casa también), le recomiendan encarecidamente que no use luces de emergencia entre el tráfico. Causa confusión (para aquellos que solo ven uno de tus lados), así como agravación. Duele más de lo que ayuda. Si bien no está en el tema como comentario, sentí que debía informarle, ya que la confusión y la irritación son las principales causas de que los conductores de automóviles choquen con los motociclistas. Solo use su faro, paciencia y habilidad de navegación.

Hasta la fecha, he pasado muchos cientos de horas en atascos de tráfico y mi "indicador de calamidad" ha estado encendido durante un total que estimo por debajo de los 120 minutos, la mayor parte de los cuales cuando un tornillo en mi llanta me obligó a estacionar "inseguramente".

Breves respuestas a sus preguntas añadidas:

Para un trabajo más largo, tendrá que apuntar más a las nuevas preguntas, esto no debería convertirse en un hilo complejo lleno de estado con el tema "Ayuda a Sjoerd a terminar su diseño de principio a fin".

1. La razón principal por la que no usaría los tipos 78 es la alta corriente que consume, puede protegerse lo suficiente con un televisor y un filtro. Puede ser conveniente que un diseño de 24 V encuentre algo un poco más en la dirección de 40 V máx., para permitir que el voltaje de su vehículo fluctúe hasta al menos 34 V antes de que su protección comience a bloquearse. 1b. Esos televisores deberían funcionar, pero asegúrese de obtener su voltaje de sujeción mucho más allá de su voltaje de uso normal máximo esperado, pero al menos unos pocos voltios por debajo del Vmax más bajo de su electrónica. Trate de pensar en elementos que limiten el pulso máximo a 40A, o preferiblemente muy por debajo. Puede usar un polifusible o el fusible de amortiguación de filtro agregado para eso.
2. Debería estar bien sin optos, si tiene una buena fuente de ruido, puede probarla en el laboratorio. Un taladro que impulsa un motor de CC de tamaño mediano con una fuente de bajo voltaje en serie podría brindarle una buena señal de prueba en el peor de los casos. O puede que no.
3. Los transistores cambian en cierto sentido cuando los dejas saturar. Con 4.7k, deberían poder extraer mucho más de 70 mA y aún así saturarse, cuando las resistencias están conectadas a una señal de 5V. Si desea obtener más detalles, hay mucho al respecto en este sitio.
4. Puede agregar una pequeña resistencia como una especie de filtro adicional, con o sin una perla de ferrita para las cosas de alta frecuencia. Pero eso requerirá capacitancia adicional. Es inteligente agregar un condensador de derivación de 22 nF a 100 nF a cualquier chip digital para suministrar corrientes de conmutación localmente. También hay mucho sobre esto en este sitio web. Agregar una resistencia limitadora de corriente a una MCU es una práctica muy extraña. Especialmente para 200mA en un Tiny45. Si su Tiny45 está tirando de una corriente promedio de 200 mA, está roto y su relé puede descartarse de todos modos. Los chips digitales, si no se filtran, se conectan directamente, porque "nosotros" confiamos en que se comportarán. A menos que sepamos lo contrario.

Filtrado de entrada y todo eso:
los capacitores y el inductor en esa imagen se calculan para filtrar en los puntos apropiados sin causar oscilaciones. Esta publicación ya es demasiado larga para detallar eso, pero de nuevo, hay mucho sobre el diseño de filtros en este sitio web de todos modos. La razón por la que menciono la relación C2 a C1 es que si no se apega a eso, existe el riesgo de que esté construyendo un convertidor elevador utilizando la ondulación de su alternador, lo que podría aumentar el voltaje a 1.5x, 2x o incluso más. Esto no es lo más probable que suceda si tiene experiencia, pero al comenzar, es mejor atenerse a la regla para C1 y C2.

El diodo es protección contra cortes de escala de ms e inversión de voltaje de entrada. Tenga en cuenta, también, que si la inversión de entrada es una posibilidad probable, es mejor que todas las tapas antes del diodo sean cerámicas u otros tipos bipolares. Por longevidad.

Para las tapas, puede hacerlo en exceso, lo que cuesta dinero y espacio y posiblemente crea altas corrientes de entrada, o posiblemente lo contrario: alta ESR en las tapas, lo que amortiguaría el filtro incluso más que la resistencia de amortiguación. Si mueve la resistencia de amortiguación antes del TVS, cuando el TVS solo protege sus componentes electrónicos, el filtro funcionará mejor, también puede buscar el filtrado pi, pero también puede exagerar los filtros con bastante facilidad. Un filtro LC simple en el estadio de béisbol, una pequeña resistencia de seguridad y un TVS deberían acercarlo tanto a la especificación automotriz que probablemente funcionará bien sin una prueba completa real para todas las ejecuciones de producción excepto comerciales.