Homemade Electrostatic Discharge (ESD) Gun

  • 7 Replies
  • 3584 Views
*

Offline pken

  • **
  • 37
    • View Profile
Homemade Electrostatic Discharge (ESD) Gun
« on: June 30, 2015, 06:02:59 pm »
พอดีผมทำ Board ควบคุมเครื่องซักผ้าแทน Timer ที่เสีย แต่พอ Motor ทำงานมันก็ไปรบกวน Board ทำให้บอร์ด Reset
เลยนึกขึ้นได้ว่า บอร์ดเก่าของ electoday.com แห่งนี้แหละเคยมีคนมา post ไว้วิธีทำเครื่องมือทดสอบ ESD
จะได้หาทางแก้ก่อนที่เราจะไปใช้งานจริง การเกิด ESD ในแต่ละครั้งมันจะแพร่ EMI ออกมา ทำให้มันมีผลต่อการทำงานของ Board MCU

วิธีทำ

- ใช้ปืนจุดเตาแก้ส ที่ใช้ถ่านแม็กนิโต ผมซื้อ 80 บาท
- ตัดโลหะที่ปลายปืนออกประมาณ 15 mm.
- ต่อสาย ground ตามรูป

การใช้งาน

- ต่อสาย ground ของปืนเข้ากับ ground ของ Board ที่จะทดสอบ
- จ่ายไฟเข้า Board
- นำปืนไปจ่อใกล้ๆ ประมาณ 3-5 mm. ที่ไฟบวก Vcc และ Gnd ของ Board  MCU ที่จะทดสอบ และยิงใส่ที่ขา Switch ในกรณีที่มี Switch ต่ออยู่กับ input ของ MCU
- กดยิง ถ้าไม่แฮ้งค์หรือ Reset ก็คงผ่าน ถ้าตรงข้ามก็หาทางแก้กันต่อไป

* ระยะการ อาร์คจากปลายปืนถึงส่วนที่ทดสอบโดยประมาณ 1mm. = 1KV., 4mm. = 4KV.

ถ้าใครมีคำแนะนำเพิ่มเติมช่วยกรุณาด้วยนะครับ




ตัดปลายโลหะออกแล้ว


Re: Homemade Electrostatic Discharge (ESD) Gun
« Reply #1 on: June 30, 2015, 07:28:39 pm »
น่าจะเป็นพวก EMI (Electromagnetic Interference) มากกว่า 

เครื่องมือที่ทำมันอาจจะสร้าง spiking noise แต่ไม่น่าจะมีผลต่อระบบมากหรอก  เพราะมันมีช่วงเวลาสั้นมากและมาทางอากาศ ตัวที่มีผลส่วนใหญ่มันมักจะเกิดต่อเนื่องและเหนี่ยวนำมาตามลายวงจร

ต้องชีลด์ และทำกราวด์เพลนดีๆ การเดินลายวงจรสั้นๆ ถูกหลักการ วางตัวเก็บประจุกันการรบกวนก็ช่วยได้เยอะ 

ลืมบอกอีกอย่าง คืออิมพีแดนซ์ระหว่างอุปกรณ์ และการคัปปลิ้งก็เป็นเรื่องสำคัญที่จะทำให้ระบบสเถียร ขอให้คำนึงถึงจุดนี้ด้วย


*

Offline pken

  • **
  • 37
    • View Profile
Re: Homemade Electrostatic Discharge (ESD) Gun
« Reply #2 on: June 30, 2015, 08:28:18 pm »
ขอบคุณมากๆเลยครับ สำหรับคำแนะนำดีๆ

Re: Homemade Electrostatic Discharge (ESD) Gun
« Reply #3 on: July 01, 2015, 10:04:10 am »
พอดีผมทำ Board ควบคุมเครื่องซักผ้าแทน Timer ที่เสีย แต่พอ Motor ทำงานมันก็ไปรบกวน Board
เลยนึกขึ้นได้ว่า บอร์ดเก่าของ electoday.com แห่งนี้แหละเคยมีคนมา post ไว้วิธีทำเครื่องมือทดสอบ ESD
ผมต้องขอโทษด้วยครับจำชื่อคน post ไม่ได้

วิธีทำ

- ใช้ปืนจุดเตาแก้ส ที่ใช้ถ่านแม็กนิโต ผมซื้อ 80 บาท
- ตัดโลหะที่ปลายปืนออกประมาณ 15 mm.
- ต่อสาย ground ตามรูป

การใช้งาน

- ต่อสาย ground ของปืนเข้ากับ ground ของ Board ที่จะทดสอบ
- จ่ายไฟเข้า Board
- นำปืนไปจ่อใกล้ๆ ประมาณ 3-5 mm. ที่ขา Input, Output ของ MCU ที่จะทดสอบ
- กดยิง ถ้าไม่แฮ้งค์ก็คงผ่าน ถ้าแฮ้งค์ก็หาทางแก้กันต่อไป

ถ้าใครมีคำแนะนำเพิ่มเติมช่วยกรุณาด้วยนะครับ




ตัดปลายโลหะออกแล้ว



เดี๋ยวเอาไปลองทำดู ว่าแต่ CPU จะพังไหมครับ

*

Offline pken

  • **
  • 37
    • View Profile
Re: Homemade Electrostatic Discharge (ESD) Gun
« Reply #4 on: July 01, 2015, 11:34:53 am »
ผมลองแล้วทั้งหมด 3 บอร์ด ก็ยังคงใช้ได้อยู่นะครับ ตอนแรกก็เสียวๆอยู่ แต่ก็เสี่ยงอยากลอง

บอร์ดแรก  Atmega328 + RTC+LCD แฮ้งค์ เวลากลับไปตั้งต้นปี 1970 ใหม่ บางครั้งก็ ข้อความที่จอ LCD หาย
บอร์ดที่สอง  Arduino 3PI robot จอ LCD 8x2  ข้อความหาย
บอร์ดที่สาม  Atmega328 control Relay แฮ้งค์ เครื่อง Start เอง

*

Offline pken

  • **
  • 37
    • View Profile
Re: Homemade Electrostatic Discharge (ESD) Gun
« Reply #5 on: July 18, 2015, 08:59:04 pm »
ขอแก้ไขที่เคยลงไว้ครับ

- ห้ามต่อสาย ground ของปืนเข้ากับ ground ของ Board โดยตรง เพราะอาจทำให้ MCU เสียหายได้ถ้ากดยิงหลายครั้งติดกัน
ผมลองกดยิงประมาณ 5 ครั้งติดกัน ผลปรากฏว่า ขาที่ผมกดยิงเสียหาย ไม่สามารถใช้งานได้อีก (ผมลองขา ADC0)

ถ้าจะทดลองต้องต่อตามรูปนี้ครับ ต้องมี R 470k 2 ตัวต่ออนุกรมเพื่อ discharge ประจุไฟที่ยิงออกมาลง ground



แต่ผมลองต่อคล้ายๆรูปนี้ครับ โดยต่อ ground ของ Board ผ่าน R 470k 2 ตัว เข้ากับ ground ของปืน ลองแล้วไม่มีปัญหาครับ


http://www.rfmd.com/sites/default/files/sites/default/files/resources/file_uploads/BestPracticesForSystemLevelESDTestingOfSemiConductorComponents2013.pdf

และนี่คือบทความที่ดีมากสำหรับการ Design เพื่อที่จะป้องกันและหยุด ESD

DESIGNING ELECTRONIC EQUIPMENT FOR ESD IMMUNITY, Part 1 & 2
http://www.dbicorporation.com/esd-art1.htm

ซึ่งมีหัวข้อดังต่อไปนี้

- Enclosures and shielding
- Grounding and bonding
- Protecting the power
- Layout for fighting ESD
- Cable connectors
- Circuit Design
- Filters and suppressors
- Component choice
- Watchdog timers
- Preventive software programming
- Problems with equipment




Re: Homemade Electrostatic Discharge (ESD) Gun
« Reply #6 on: July 23, 2015, 01:46:28 pm »
ขอบคุณมากครับ ได้ไอเดียต่อยอดเลย

*

Offline pken

  • **
  • 37
    • View Profile
Re: Homemade Electrostatic Discharge (ESD) Gun
« Reply #7 on: July 14, 2016, 06:03:27 am »
คราวนี้มาสร้าง EMI Generator แบบบ้านๆ สำหรับมือใหม่ไว้สำหรับ Test บอร์ด MCU ที่เราสร้าง ซึ่งถ้านำไปควบคุมอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับไฟ AC220Vac ด้วยแล้ว ควรจะทดสอบก่อนนำใช้งานครับ
ได้มาจาก ที่นี่ครับ
http://www.edn.com/electronics-blogs/the-emc-blog/4407544/Unusual-EMI-Sources

แต่ผมเพิ่ม Solenoid Valve ที่ใช้ในเครื่องซักผ้า เข้ามา เพราะทดลองแล้วสัญญาณแรงกว่า ที่ได้จาก Relay
จากวงจรข้างล่าง เมื่อเปิด Switch จะทำให้ Contact ของ Relay ตัด-ต่อ ตลอดเวลา  การเหนี่ยวนำของขดลวดและการตัด-ต่อ ของ Contact  ทำให้เกิดประกายไฟ และทำให้เกิดการแพร่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างรุนแรง ซึ่งการรบกวนนี้จะเหนี่ยวนำทำให้เกิดแรงดัน และกระแส ไฟฟ้าที่ไม่ต้องการ แพร่ไปยังไปยังอุปกรณ์ที่ต้องการจะทดสอบ





การทดสอบ (ถ้าใช้ Relay ) ผมจะนำ Relay โดยหันหัวลงไล่ไปทั่วบริเวณ MCU โดยเฉพาะตรง X-tal
ตาม Clip ที่ผมทดสอบมี 4 บอร์ด โดยใช้ code ไฟกระพริบ ยกเว้น บอร์ดควบคุมพัดลม

http://www.4shared.com/zip/QzSQXP20ce/EMI_Test_Video.html?

โดยใช้ Relay:
-   Arduino Uno R3 : แฮงค์  (ไม่ใช้ Watchdog)
-   Atmega328/16Mhz  : ไม่แฮงค์  (ไม่ใช้ Watchdog)
-   PIC16F883/16Mhz : ไม่แฮงค์ (Watchdog Timer OFF)
-   บอร์ดควบคุมพัดลม Toshiba (TMP47C101P) ซื้อมาจากบ้านหม้อ : ไม่แฮงค์

โดยใช้ Solenoid Valve:
-   Arduino Uno R3 : แฮงค์  (ไม่ใช้ Watchdog)
-   Atmega328/16Mhz : แฮงค์  (ไม่ใช้ Watchdog)
-   PIC16F883/16Mhz : บางครั้งก็แฮงค์ แต่ Reset กลับมาทำงานใหม่ได้ (Watchdog Timer OFF)
-   บอร์ดควบคุมพัดลม Toshiba (TMP47C101P) ซื้อมาจากบ้านหม้อ: ไม่แฮงค์

ผลการทดสอบบางท่านอาจจะแตกต่างจากนี้ได้ เพราะมันขึ้นอยู่กับ วงจรที่ต่อร่วมกับ MCU, code และ การออกแบบ PCB
ก็สำคัญมากครับ ยิ่งถ้าในบอร์ดมี Input ที่เป็น Switch ร่วมอยู่ด้วยจะไวต่อการรบกวนมาก

EMI/EMC:
www.navy.mi.th/elecwww/magaz/magazine/no15/EMI%20EMC.pdf