離れたPIC同士のシリアル通信の回路でのPICの…

Question

離れたPIC同士のシリアル通信の回路でのPICの破損について

5m離れた2つのPIC間でシリアル通信(9600bps)をする回路を作りました。
単にそれぞれのPICの内蔵モジュールのTXとRXをたすきがけしただけの回路です。
また、メインの電源は12Vで、それぞれのPICの近くにそれぞれ専用の7805を配置してPICに5Vを供給しています。

また、2つのPIC間のケーブルはコネクターで取り外せるようになっており、同ケーブルにはシリアル通信(送信、受信)、+12V、GNDの計4本の線で構成されています。

この状態で特に問題無く通信はできているのですが、ふとしたことでPICの内蔵モジュールが破損することがあります。
同じ回路を2セット作りましたが、同様に破損してしまいました。
多分、コネクタを抜き差しするか、或は電源を投入、切断のタイミングではないかと予測しています。

（詳しくは、参考URLの図をご覧ください。
　図には電源のコンデンサなどは記載していませんが、それぞれ適宜、配置してあります。）

尚、2つのPIC付近の7805には、PIC以外にそれぞれ違う消費電流の負荷が接続されています。
そのため、5Vに安定するまでの時間に違いが出てしまい、結果、内蔵モジュールの規格外の電圧がかかってしまうのかと予測しています。

ここで質問です。
・このような状況の場合、PICが破損する原因はどのようなことが考えられるでしょうか？
・解決策はどうしたら宜しいでしょうか？

まだ試していませんが、MIDIのようにフォトカプラを使用するか、RS-232Cトランシーバを使用するか等を考えておりますが、なるべく簡易で確実な方法をとりたいです。

宜しくお願いいたします。

http://box.c.yimg.jp/res/box-s-vboqi4x6dy2zfrx7fyns5aqghq-1001?uid=5c9c0a84-d898-45e4-8d4b-df319ca25f24&etag=5c2f1b99137520886935391

Answer

恐らく、ESDと思う
http://ednjapan.com/edn/articles/0702/01/news113.html

ESD保護ダイオード
http://www.semicon.toshiba.co.jp/product/diode/zener/
とかもあるが、効果の確認は困難　＜実際に壊して確認するしかない

ESD試験機　＜とてつもなく高価
http://www.noiseken.co.jp/modules/products/index.php?content_id=189
ビンボー人は、圧電式百円ライターの電極に電線を繋いでテストする

ESD保護内蔵型通信ドライバICを使うのが比較的簡単
http://japan.maximintegrated.com/products/protection/esd/rs232.cfm
http://www.analog.com/jp/interface-isolation/rs-232/products/index.html
http://www.tij.co.jp/lsds/ti_ja/interface/rs-232-products.page
　
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02377/
http://www.marutsu.co.jp/ichiran/?SHO=011601

蛇足
それにしてもスゴイ時間に質問して、スゴイ時間に回答が付いてるなぁ

Answer

添付なさった回路図から読み取れる範囲では、回答(1)さんの回答内容が
最適な対処方法をお示しになっていると思います。

回路図では、PIC_AとPIC_Bとは、5mの接続ケーブル（GND，12V，信号線）で
接続されていますが、GNDが回路図に表記されていないところで、接続されて
いるようなことがありませんか？

PIC_AとPIC_Bの筐体が金属製であって、双方ともにGNDが回路図に表記されて
いないところで接続されているような場合は、PIC_AとPIC_Bの間のコモンモ
ード電圧によって、ポートを破壊する可能性がありそうです。

PIC_B側の回路は、PIC_A側から電源が供給される従属回路のようですので、
ケーブル以外の経路でGNDが接続されることがないように、完全に浮かせて
しまうことが対策になるかもしれません。
GNDの接続は、筐体の可能性だけではなく、PIC_B側のインターフェース全般
についてチェックする必要がありますのでご注意下さい。

ケーブルの着脱に用いるコネクタは、GNDラインが、接続時には最初に接続
され、解放時には最後に離れるような、GNDピンが指定されているような
品物を使うことが適切と思います。

イベント会場で使う機器であれば、XLRコネクタ（通称キャノン コネクタ）
を採用すれば良さそうですね。1ピンがGND用に設定されていて、接続時には
最初に接続され、解放時には最後に離れるような設計になっています。

http://ja.wikipedia.org/wiki/XLR%E3%82%BF%E3%82%A4%E3%83%97%E3%82%B3%E3%83%8D%E3%82%AF%E3%82%BF%E3%83%BC

＞恐らく、ESDと思う
picとRC232Cドライバーの仕様書を比べて眺めてみましたが、
picのI-OポートにはESD耐量の記載がなく、RC232Cドライバーには明確に
記載されているようです。（ほんの一例を検索しただけですが・・・・）

このような観点では、RC232Cドライバーを介する方が、ロバスト性が向上
することは間違いないと思います。

Answer

毎度ＪＯです。
PICの内蔵モジュールが破損」と有りますが、ポートの損傷では無くモジュールの損傷なのでしょうか
　　内蔵モジュールの破損であれば、そう判断した理由をお聞かせ下さい

ＰＩＣのシリアルポートはプログラムによりアクティブとなります、プログラムでアクティブに成るまでＨＩインピダンスです

１）仮に片側のＰＩＣの電源が速く立ちあがっても、シリアルポートがアクティブに成るまでＨＩインピダンスのままです
２）即座にアクティブと成り、ポートがＨＩと成ると「相手側」のポートにこのＨＩ≒５Ｖが接続される
３）この時早く立ちあがったＰＩＣのポートから「相手側」のポート内のクランプダイオードから「相手側」の７８０５の＋５Ｖへ供給されます
４）「相手側」＋５Ｖ回路のインピダンスが低い場合等は大きな電流が流れると想像出来ます

投稿された配線通りに接続されたなら、通電中に＋１２Ｖの接続が遅れた場合に上記の現象が現れます

解決策
１）起動からプログラムによるシリアルポートをアクティブにする時間を持たせる
２）ＴＸ－ＲＸのたすき掛けの２回路に１ｋΩ程度を直列に各入れる、
　　これにより電位差が有っても損傷までは至らない
　　９６００Ｂｐｓなので１ｋΩ程度では通信波形に「なまり」は出ない
３）コネクタが確実に接続されるまでは、両回路に＋１２Ｖを供給しない

毎度ＪＯです。
１ｋΩを挟む事によるノイズ耐性は周囲の環境によります、ノイズを発生する機器の無い一般的な室内では問題は有りません

マイコンのポートをそのまま基板外に出す事は他にも問題が出ますから、出来ればポートの信号線が基板外に出る所で、各１ｋΩを入れる方が障害が出難いです
となると４本の１ｋΩが必要になりますが

本来なら、フォトカプラやRS232Cドライバでインターフェースをして基板外に出すべきですが、周囲のノイズ環境が過大で無ければ１ｋΩでも問題無いと思われます
ノイズが心配であればシールドケーブルでの配線と言う選択肢もあります

投稿内で「なるべく簡易で確実な方法をとりたいです」となっていたので１ｋΩの挿入を提案しました

毎度ＪＯです。
通信のノイズ耐性は、要求するスペックで決定します
１）ノイズでエラーが起きても何度かリトライして「その内送れれば良い」程度か
２）何が何でも一発で送りたい

１）の場合は今のまま
２）の場合なら、ＲＳ４２２等のインターフェースで通信ケーブルは、ツイストペアのシールドケーブルを使用します

ノイズが過大な環境では通信回線のみならず、マイコンボード本体へのノイズ輻射も考慮せねばなりません

離れたPIC同士のシリアル通信の回路でのPICの破損について