ACラインでの火花によるArduinoのリセット/ハング

これは、私が最近取り組んでいるプロジェクトのPCBデザインです（私の最初のPCBデザイン）。

アイデアは、リレーなしでAC機器（ファン、電球など）を制御することです。このようなアプリケーションには、リレーよりも優れたトライアックを使用しています。ACラインから完全に分離するために、光アイソレータを使用しています。ラップトップに接続されたUSBケーブル（充電器を抜いた状態）とACアダプター（12V）を使用してarduinoを実行してみました。

最初は、回路は正常に動作するように見えました。UARTを使用して、コードをコントローラーにダンプし、電球を制御（オン/オフおよび暗転）することができました。コマンドをUART経由で送信しました。ただし、ACラインに火花が出たとき（ファンのプラグイン/ファンアウト時）には、マイクロコントローラーは満足そうに見えません。リセットされる場合もありますが（これは写真の大部分）、ハングする場合もあり、UARTを介してコマンドを送信できません。焼き付けられたコードも影響を受けるかどうかはわかりませんが、コードを再アップロードしなければならない場合がありました。他の部屋のファンのオン/オフを切り替えても効果はありません。

考えられる問題：

1）PCBにグランドプレーンがない。

2）火花による何らかのEMI。

また、ファンと同じ方法で温水器（800ワットの抵抗負荷）を接続しようとしましたが、何も起こりませんでした。したがって、問題を引き起こしているのは誘導負荷だと思います。

この問題に対する建設的な解決策は非常に評価されます。

ありがとう。

回路図は表示しませんでしたが、明らかなバイパスキャップやローカルのオンボード電源リザーバーキャップは表示されません。それと適切な接地の欠如が問題を引き起こす可能性が非常に高いです。

他の人が言ったように、ACセクションとDCセクションの間に適切な絶縁距離を残し、少なくともある程度はグランドプレーンを作るようにしてください。

コンポーネントが少なく、ピンピッチが大きい大きなボードがあるため、最上層のほとんどのトレースのルーティングはかなり簡単です。一般に、回路を単一のプレーンでルーティングできないため、場合によっては最下層に移動する必要があります。ただし、最下層のトレースを短くすることはできます。プレーンでは接続できない最上層の2つのトラックを接続するのに十分な長さの「ジャンパー」と見なしてください。グランドプレーンの尺度は、その中に含まれる島の数ではなく、島の最長寸法です。ジャンパーを短くし、束にしないでください。

ただし、すべてのICへのすべての給電にはバイパスキャップを絶対に付ける必要があります。これらは、ループ全体を可能な限り小さくして、ICに物理的に近い小さなセラミックキャップにする必要があります。1 µF 0805はほぼ正しいです。それらは同等のスルーホールキャップよりも安価で優れた性能を発揮するだけでなく、はんだ付けも容易になります。

DC電源は他の場所から来ているため、そのインピーダンスが疑われるため、電源がボードに入る場所の両端に適切なサイズの電解キャップを取り付けてください。数100 µFでそれを行う必要があります。

電圧絶縁を尊重する必要があります。抵抗器R16、R13、R10、R2、R31、およびR4を配置（および配線）する方法は、光アイソレータによって作成されるアイソレーションバリアを侵害します。以下に、既存のレイアウトに分離パスをマークしましたが、これはかなり貧弱です：

できるだけ広い単一のアイソレーションゾーン（光アイソレータの幅）を用意します。回線側に回線回線を、絶縁側に隔離回線を保持します。提案については、下の画像を参照してください。

グランドプレーン、グランドプレーン、グランドプレーン、およびごくわずかな言い訳。この回路基板の多くをどのように行うことができたか見てみましょう：-

脳の働きがほとんどない状態で、赤色になる可能性のある青色の軌跡を（明るい赤色で）約5分間費やしました。

私はそれを廃棄して、やり直します。

私の経験では、セットラインとリセットライン、フリップフロップ、およびその他の回路は、「電気ノイズ」の影響を非常に受けやすくなっています。予測できない回路動作を回避するための最も実用的な方法は、適切なコンデンサを使用して各チップの電源ラインを切り離すことです。さらに、クロック信号で入力ラインをゲーティング/有効化すると、「トランジェント」が回路に影響を与える可能性が低くなります。

DTMFベースの負荷制御プロジェクトで作業していたときに、AC負荷で同じ問題が見つかりました。AC負荷がなければ、8051マイクロコントローラー回路は正常に動作します。AC負荷に電源を入れると、リレー回路を介してAC負荷をオン/オフに切り替えたときに、回路全体がさまざまな方法で動作します。後で、8051ボードのグラウンドポアが良くないことがわかりました。最後に、古い8051マイクロコントローラーボードを、良好なグランド注入を備えた新しい8051マイクロコントローラーボードに交換します。今ではうまく動作します。そのため、PCBには良好なグラウンドポアが必要だと考えました。