Protección contra rayos / sobretensiones para un circuito de termistor controlado por Arduino

Estoy considerando si reemplazar el controlador comercial de temperatura diferencial en mi calentador de agua solar con un controlador basado en Arduino de mi propio diseño. Sé lo suficiente como para ser peligroso con esas cosas.

Primera pregunta: ¿el clásico circuito divisor de voltaje del termistor de 5V / 10Kohm soplará algo durante una tormenta eléctrica? El termistor se encuentra a 60 pies de distancia en el panel solar montado en el techo. El cable está blindado y conectado a tierra. Lo que se necesita: protector contra sobretensiones en el circuito del termistor, alguna conexión RC a los cables del termistor, reduce la resistencia base para obtener más flujo de corriente al termistor ...

Segunda pregunta: ¿el microprocesador Arduino Atmega se reinicia automáticamente y reanuda la ejecución del software después de una pérdida de energía? Dicho de otra manera, ¿se debe presionar el botón de reinicio después de una pérdida de energía?

Respuesta a la segunda pregunta: los
AVR tienen un BOD (detector de caída de voltaje) cuyo propósito es detectar interrupciones breves de energía y restablecer el controlador cuando ocurren. En las hojas de datos, sin embargo, encontrará esta declaración:

Si no se necesita el Detector de oscurecimiento en la aplicación, este módulo debe estar apagado.

La razón que da Atmel es que la DBO consumirá energía, incluso durante el sueño. Esto me parece extraño: el BOD es un factor importante en la confiabilidad de su dispositivo. Si pasa largos períodos de tiempo en modos de baja potencia, y se produce una caída en la fuente de alimentación, puede bloquearse y requerir un reinicio de hardware. En la práctica, desenchúfelo durante unos segundos. No es algo que me gustaría decirles a mis clientes.

Por cierto, Atmel publica una nota de aplicación "AVR180: Protección externa de desvanecimiento". No estoy seguro de cuál es la razón detrás de esto. ¿Significa que el BOD en el chip no es confiable?

La segunda pregunta es fácil de responder. El ATmega es un microcontrolador, que está programado para reiniciarse y reanudarse después de una pérdida de energía. De hecho, eso es lo que realmente hace el botón de reinicio en algunas placas. Muchos reguladores de voltaje tienen un pin de habilitación, y es muy fácil conectarlo de tal manera que el botón de reinicio realmente corte la energía a la placa. Cada vez que aplica energía, el controlador lee el contenido a 0x00 (generalmente una instrucción de salto) y comienza a ejecutar el código.

La primera pregunta, no tanto. Los rayos son eventos bastante serios, y (especialmente sin un esquema), es difícil decir qué sucederá. Te sugiero que primero proporciones un poco de aislamiento para tus circuitos. Es probable que un pequeño optoaislador proporcione el aislamiento que necesita, pero deberá proporcionar energía en el lado de alto voltaje. Un método más fácil sería hacer que el sensor de temperatura sea completamente independiente. Un pequeño sistema MSP430 + MRF24J40 podría funcionar durante meses con un par de baterías y costar menos de $ 10, transmitiendo la temperatura actual cada dos minutos. Luego, cuando se enciende un rayo, no habrá un camino fácil a tierra a través del cable de detección, lo que significa que es probable que caiga un rayo en otro lugar. El método más fácil (también el que tiene menos probabilidades de sobrevivir a un ataque) sería colocar un diodo zener a través del termistor. Sin embargo, debe tener cuidado al compensar sus mediciones de las corrientes de fuga a través del zener.

Si no puede aceptar la posibilidad de que el sensor de temperatura se destruya por un rayo (que es un requisito interesante para diseñar), debe investigar los diodos de supresión de voltaje transitorios y estar preparado para algunos costos mucho más altos del sistema.

Es posible que desee buscar en GDT. Tubos de descarga de gas. A menudo se usan en telecomunicaciones para amortiguar los circuitos sensibles de los rayos.

La resistencia cuando está por debajo de sus voltajes nominales (varía de 50v a más de 200v) es de muchos megaohmios. Cuando el voltaje alcanza un nivel más alto, el dispositivo se moverá a un rango de brillo (piense en una lámpara de neón). Esto es bueno para pequeños picos. Cuando se golpea con voltaje REAL, como 40 kV de un golpe, se convierte en una fase de arco, donde la resistencia es muy pequeña y las líneas están en cortocircuito, protegiendo los componentes sensibles.

Todavía necesita algo para manejar los voltajes de bajo peligro de un par de cientos, pero después de eso, el GDT se hace cargo.

Ninguno de estos lo protegerá de un golpe directo al tablero. Esperemos que tenga una ruta de conexión a tierra para que un golpe en el techo se lleve principalmente a tierra y todo lo que esté protegiendo sean picos de voltaje incidentales y no una verdadera ruta de corriente de iluminación. Pero un GDT a través de su termistor podría ser la cosa.

Gracias por el aporte. Después de estudiar esto un poco más, creo que un varistor de óxido de metal daría cierto nivel de protección. Me pregunto qué hay en mi controlador de temperatura diferencial comercial para hacer frente a esta posibilidad. Está más allá de mi capacidad para realizar ingeniería inversa.