工控板二问:MCU做成模块;输入隔离

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 楼主 | 2019-10-11 09:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
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这里借用坛友的一个图,我有两个项目的具体问题请教大家伙!

从成本和可靠性的综合考虑,
1 主控MCU模块有必要做成上图这种可插拔的模块吗?
     我这种控制板产量也不会太大,每年也就不到10K的样子。
     主控MCU采用LQFP100的封装,整个控制板生产不良主要就因为这个MCU。
     我是否有必要把这个做成如上图的样子,采用插拔的方式和大坂子连接。
2 IO输入隔离 电源共地可以吗

      微信图片_20191011092929.png
     控制板有IO收入、热电偶、热电阻的输入。最不让我放心的是IO输入,在设备内有3-5路IO输入,最长甚至达到1米。
     奇怪的以前没有用光耦隔离,从来没坏过。

     假如我用光耦隔离一下,但两边共地,有效果吗?

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| 2019-10-11 09:39 | 显示全部楼层
IO的电源也要与主板这边隔离啊。 否则 光IO隔离而电源不隔有什么用呢。是吧。 肯定不可以的啊。

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| 2019-10-11 09:42 | 显示全部楼层
1、LQFP100的贴片,只要正规贴片厂,故障率不高的,如果单独一个小板插件方式插入,增加成本,接插件故障率也会增加。
   使用小板子模块的,大部分是主板很大(可能使用插件、单面或者双面板),小板很精密(多层板,精密加工),才这么处理。
2、如果输入本来就共地的,采用光耦的作用不大,只要原理图设计合理,布线合理,不需要光耦。动不动就使用光耦的,一般是技术水平太差,没有自信和能力。

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 楼主 | 2019-10-11 10:11 | 显示全部楼层
netjob 发表于 2019-10-11 09:39
IO的电源也要与主板这边隔离啊。 否则 光IO隔离而电源不隔有什么用呢。是吧。 肯定不可以的啊。 ...

谢谢!

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 楼主 | 2019-10-11 10:12 | 显示全部楼层
gx_huang 发表于 2019-10-11 09:42
1、LQFP100的贴片,只要正规贴片厂,故障率不高的,如果单独一个小板插件方式插入,增加成本,接插件故障率 ...

谢谢回复!

我的板子很大,也有蛮多接插件。看来做小板子还是有必要的。

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叶春勇 2019-10-11 10:35 回复TA
兄弟,你的痛苦我明白。一年10k,一个月800-900,还是好几款产品。都是求爷爷告奶奶的。 主要思路还是把公共部分的电路合并起来,量上去了,找好贴片厂贴。 至于底板,可以考虑用单面板,降点成本。 从电路设计的的角度,元器件越少,可以达到局部最优的可能性加大。plc也是模块化的。 至于一次设计几百个元件,搞个板,开发周期就长,还不确定客户是否有量。 
| 2019-10-11 10:23 | 显示全部楼层
哇,我的图。顶一下。

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| 2019-10-11 10:43 | 显示全部楼层
1.如果真的是MCU故障率多 可以考虑这种结构,方便维护,但是也要考虑引入的插拔问题。。。另外 不管是大板直接贴还是小板上 故障率 我想应该是一样的,主要看贴片厂的工艺
2.如果用光耦隔离,两边还共地的话。。。确实意义不大 想要完全隔离的话 GND还是要分开

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| 2019-10-11 13:48 | 显示全部楼层
这个多半是你设计造成的生产不良率高所致,分班维修性是上去了,可能你的故障率会大幅上升

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 楼主 | 2019-10-11 14:48 | 显示全部楼层
一事无成就是我 发表于 2019-10-11 13:48
这个多半是你设计造成的生产不良率高所致,分班维修性是上去了,可能你的故障率会大幅上升
...

谢谢!

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| 2019-10-11 20:19 | 显示全部楼层
本帖最后由 simonliu009 于 2019-10-11 20:21 编辑

1. 如果你使用的模块是现成Arduino Nano,而不是你自己贴的,可以考虑不用插针座,而是使用焊接,这样可靠性比插针座要高得多,当然返修起来比较麻烦。如果是你自己贴的原先的MCU做成模块,我觉得只会增加不良,而不是减少不良。
2. 使用光耦同时共地的情况,据说这种方法在PLC里面常用,有一定效果,但是如果现有设计无光耦没发现问题,就没必要做改动。

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| 2019-10-11 21:02 | 显示全部楼层
关于楼主的数字输入的问题:
问题的根源,是由于单片机的cmos工艺,电压驱动,用点时髦的用语,就是输入高阻抗。用点实际用语,就是单片机“偷工减料”是行业共识,干扰信号只需要很少的能量就能驱动的单片机数字输入。
那么解决的办法就是降低阻抗。其中单片机的io口并联一个1欧的电阻,那么将此io拉的高电平,需要3.5A的电流。干扰信号达到此能量等级很难。
对于光耦输入输出共地,其隔离作用被弱化。从数字输入的端口往里看,输入阻抗是降低的。毕竟将光耦点亮,需要干扰信号达到一定的能量。
从这一角度,光耦输入输出共地就垃圾,不一定,但是光耦作用没有最大化。
这是我对光耦的一点思考。还是由你去抉择吧。

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 楼主 | 2019-10-11 21:19 | 显示全部楼层
simonliu009 发表于 2019-10-11 20:19
1. 如果你使用的模块是现成Arduino Nano,而不是你自己贴的,可以考虑不用插针座,而是使用焊接,这样可靠 ...

谢谢!

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 楼主 | 2019-10-11 21:20 | 显示全部楼层
叶春勇 发表于 2019-10-11 21:02
关于楼主的数字输入的问题:
问题的根源,是由于单片机的cmos工艺,电压驱动,用点时髦的用语,就是输入高 ...

谢谢!

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| 2019-10-13 16:52 | 显示全部楼层
工控板MCU良率不佳通常都是静电浪涌之类保护不到位,也有可能MCU本身抗静电等级比较低比如4000V,强行用在工业环境里面8000V-15000V的静电防护等级也容易挂

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| 2019-10-13 23:34 | 显示全部楼层
gx_huang 发表于 2019-10-11 09:42
1、LQFP100的贴片,只要正规贴片厂,故障率不高的,如果单独一个小板插件方式插入,增加成本,接插件故障率 ...

后面那句表示不是很认同。光耦隔离是针对实际环境的各种情况,不是自信或者画板技术高就能省的。我们做的地铁、火车相关的东西,必须用隔离,485/232芯片都必须用带隔离。

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| 2019-10-14 08:27 | 显示全部楼层
不推荐做成小板,还是整版靠谱一些

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| 2019-10-14 08:40 | 显示全部楼层
Prry 发表于 2019-10-13 23:34
后面那句表示不是很认同。光耦隔离是针对实际环境的各种情况,不是自信或者画板技术高就能省的。我们做的 ...

你说的要求和环境完全不一样,不能相提并论。
LZ的要求,只是一般民用工业环境,不存在危险高压,地电位差也很小。
你说的我当然知道,像中车的设备,所有外部接口要求隔离,包括地线和电源,所以有很多隔离的电源模块和隔离通信模块。而LZ说的,GND不隔离的,GND不隔离,加光耦,无非信号通道隔离会好一些,只是好一些而已,一般的要求。完全可以通过原理图和布线来解决。

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