工控板二问：MCU做成模块；输入隔离

只看该作者 · 2019-10-11 09:33

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

   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？

2万 · 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。

只看该作者 · 2019-10-11 10:11

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！

只看该作者 · 2019-10-11 10:12

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。

1万 · 2019-10-11 10:23

哇，我的图。顶一下。

1万 · 2019-10-11 10:43

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

只看该作者 · 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

只看该作者 · 2019-10-11 14:48

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！

只看该作者 · 2019-10-11 20:19

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。

1万 · 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。

只看该作者 · 2019-10-11 21:19

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！

只看该作者 · 2019-10-11 21:20

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！

1万 · 2019-10-13 16:52

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

只看该作者 · 2019-10-13 23:34

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。

只看该作者 · 2019-10-14 08:27

不推荐做成小板，还是整版靠谱一些

2万 · 2019-10-14 08:40

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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