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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Störungen auf Signalleitung


Autor: Thomas H. (Gast)
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Hallo,

ich habe folgendes Problem. Ich habe eine kleine Heizung (Widerstand 15 
Ohm) auf einem Kupferblock montiert. Die Temperatur wird über einen 
PT1000 gemessen und soll 70°C betragen. Die Regelung erfolgt über einen 
uC. Aufbau siehe Anhang.

Immer wenn die Heizung sich einschaltet, zeigt meine Temperaturanzeige 
schlagartig ca. 6°C zuviel an. Wenn ich sie ausschalte ist alles wieder 
o. k. Woran liegt das? Es liegt nicht an Störeinflüssen der Schaltung 
(siehe weiter unten)!

Einzelheiten:

Die Heizung hat die gleiche Masse wie der PT1000. Dieser hat allerdings 
ein Bezugspotential von ca. 1,5V höher (15k Widerstand). Die Heizung 
arbeitet nach dem Ein/Aus-Prinzip und ist durch Optokoppler vom uC 
getrennt.

Der PT1000 wird von 100uA durchflossen. Prinzip ist Dreileiterschaltung. 
Der Heizwiderstand ist ein Lastdrahtwiderstand und ist auf einem 
Kupferblock montiert - der PT1000 ebenfalls. Die Zuleitungen laufen 
allesamt durch ein geschirmtes Kabel. Die Schirmung liegt auf Masse.

Ich bin zum Schluss gekommen, dass es nicht an der Schaltung liegt. Ich 
habe nämlich das geschirmte Kabel weggelassen und alles über ein 
Flachbandkabel geleitet. Der Pt1000 wurde durch einen Drahtwiderstand 
ersetzt und die Heizung manuell durch einen Kippschalter betätigt. Dort 
hat sich KEINE Veränderung des Temperaturwertes ergeben.

D. h. für mich, dass es keine Störungen im OP oder ADC-Teil gibt, die 
durch die hohe Heizleistung verursacht werden - oder? Ich denke es ist 
dann ein Leitungsproblem oder ein Montageproblem - oder? Ist es u. U. 
besser eine nicht geschirmte Leitung zu nehmen - habe gehoert, dass es 
machmal sinnvoll ist eine niedrige Leitungskapazität zu erhalten. 
Andererseits schirmt man doch mit meiner jetzigen Leitung besser die 
Störenflüsse ab!? Woher können diese Störimpulse noch kommen?

Vielen Dank für euere Mithilfe,

Thomas H.

Autor: Christian (Gast)
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Servus,
ich hab' recht wenig Ahnung von EMV und so aber vielleicht hilfts 
trotzdem:

Deiner Zeichnung kann man entnehemen, dass du den Strom und das 
Sensorsignal durch dasselbe abgeschirmte Kabel schickst??? (beide Kabel 
laufen innerhalb der Abschirmung??) Da liegt es doch nahe zu vermuten, 
dass durch Störfeler die um den mit recht viel strom durchflossenen 
leiter entstehen die Messwerte beeinträchtigt werden??

Viel Erfolg!

Christian

Autor: Thomas H. (Gast)
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Hallo Christian,

den Gedanke hatte ich auch. Ich habe dann versucht, die Sensorleitung 
mit "Alufolie" zu umwickeln und auf GND zu legen. Der Erfolg war leider 
nicht da. Der PT1000 war nach wie vor auf dem Cu-Block montiert.

Ich weiss nicht, ob die Alufolie ausreichend war oder es eben an etwas 
anderem liegt.

Viele Gruesse,

Thomas H.

Autor: Christian (Gast)
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Nimm doch mal den PT 1000 und mach eine direkte und möglichst kurze zu 
deiner OPV Schaltung!!

Viel Erfolg!!

Autor: Bernhard T (Gast)
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Hallo Thomas,
Durch die Masseverbindung hinterm Optokopler hebst du die galvanische 
Trennung wieder auf. Ich hab öfters die Erfahrung gemacht das Störungen 
über die Masse kommen. Wenn die Heizung eine eigene Stromversorgung hat 
kannst du sie Verbindung zum Test ja einfach mal trennen. Wenn nicht 
würde ich das ganze mal zur Probe mit nem Labornetzteil an den 12 V 
testen.
Gruß Bernhard

Autor: Thomas H. (Gast)
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Hallo Bernhard,

in meinen Ausfuehrungen habe ich folgendes vergessen. Ich habe schon 
einmal versucht mit externen 12 V zu arbeiten

-> die Stoerung war weiterhin vorhanden

Dann habe ich mit meinen internen 12 V gearbeitet. Wie schon oben gesagt 
habe ich dann mit einem externen Schalter (Kippschalter) und 
Flachbandkabel gearbeitet.

-> keine Stoerungen beim ein-aus-Schalten. Obwohl mit interner 
Spannungsversorgung und ein-aus-Impulsen.

Trotzdem vielen Dank und viele Gruesse,

Thomas H.

Autor: Bernhard T (Gast)
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Hallo Thomas,
Atmel bietet bei einigen neuen Mega's  einen Sleep-Modus speziell für 
die AD-Wandlung (soll wohl verhindern, das der AVR seinen eigenen 
Wandler stört).Du schaltest ja immerhin ne LED im OptoK (ne Menge Holz 
für so nen kleinen AVR:-). Könnte mir vorstellen, das das den AD-Wandler 
durcheinander bringt. Kannst ja mal bei deiner Schaltung den 
OptoK-Ausgang zum Schalten kurzschließen und schaun was dann passiert.

Gruss Bernhard

Autor: Thomas H. (Gast)
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Hallo Bernhard,

die Last vom Optokoppler scheidet leider als Fehlerquelle aus. Das habe 
ich schon versucht.

Danke,

Thomas H.

Autor: Michael von Gersdorff (Gast)
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Hallo Thomas

Kannst Du noch eine Skizze der in deinem Blockschaltbild als "OP" 
enthaltenen Bauteile/Schaltung  schicken. Ich denke dort liegt Dein 
Problem

Gruß
Michael

Autor: Thomas H. (Gast)
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Hallo,

anbei die Schaltung vom OP-Teil. Es interessiert im Prinzip nur der 
obere Teil. Ref200 sind zwei parallele Konst.-Stromquellen mit je 100uA. 
INA126 ein Instr.-Ampl., Gain ca. 100. Masseleitungen im Platinenlayout 
sind sternfoermig zusammengefuehrt.

PT1000 ist am Stecker bei 1&2 bzw. 3 angeschlossen (Dreileiter). Die 
Versorgungsspannung fuer die OP's und den Ref200 sind noch einmal extra 
gefiltert. Ab dem Stecker geht es geschirmt weiter.

Danke schon 'mal,

Thmas H.

Autor: Michael von Gersdorff (Gast)
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Hallo Thomas

Liegt der Massepunkt von R21, der Massepunkt des OP und die Bezugsmasse 
deines Prozessors (AD-Wandler) genau auf gleichem niveau?

Falls ja dann solltest Du deinen PT1000 Sensor besser in eine 
Brückenschaltung einbauen zusammen mit drei normalen Metallschicht 
Widerständen a 1k (Einer davon zum Abgleich wie bisher). Als 
Brückenspeisung den REF200 so schalten daß er 200uA gibt. Den unteren 
Teil der Brücke kannst Du direkt auf Masse legen. In Deiner jetzigen 
Schaltung übrigens auch.

Viel Erfolg, ich schau Morgen wieder rein (00:25, Zeit ins Bett zu 
gehen)
Gruß


Michael

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Hallo Thomas,

also Dein Problem riecht verdammt nach Erdschleife.

D.h. du hast irgendwo ein Stück Leitung, wo der Heizstrom und der 
Meßstrom gemeinsam durchfließen.

Je nach Größe des Stromes und Empfindlichkeit des Sensors kann dazu 
durchaus ein 10mm langer Leiterzug reichen.

Besonders µC mit internen ADC sind sehr kritisch im Design. Wenns darauf 
ankommt, nehme ich immer externe ADC, die stehen auf +/-1Bit.


Deshalb habe viele Hersteller von Temperatursensoren Mitleid mit Leuten, 
die im Analogdesign keine 20-Jährige Erfahrung haben und haben Sensor 
und Digitalwandlung in ein Gehäuse integriert.

Z.B. Maxim in den DS18B20.

Mit echten 12 Bit Auflösung sollte dieser Sensor jeder 
Temperaturregelaufgabe bis 125°C gewachsen sein.



Peter

Autor: Thomas H. (Gast)
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zu Michael:
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Hallo Michael,

welchen Vorzug hat eine Brueckenschaltung gegenueber meiner Schaltung?

Und warum funktionieren alle Komponenten auf der Platine tadellos 
zusammen bzw. warum aendern sich die Eigenschaften wenn ich ein anderes 
Kabel anschliesse?

Danke,

Thomas H.

zu Peter:
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Hallo Peter,

Erdschleifen habe ich wirklich versucht zu vermeiden und auch geschaft: 
alle Masseleitungen (AGND, DGND, Schirmung, Netzteilmasse, ...) sind an 
einem Punkt zusammengefuehrt. A und D Teil auf Platine raeumlich 
getrennt und Versorgungsleitungen und Signalleitungen getrennt.

Ein Sensor, wie du ihn genannt hast waere mir auch lieber gewesen. 
Allerdings sind die immer in einem Gehaeuse wie er fuer unsere 
Application nicht passen wuerde. Bei PT1000 hat man da mehr Auswahl und 
kleinere Gehaeuse.

Danke und ade,

Thomas H.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Der DS18B20 ist im TO-92 Transistorgehäuse. Sieht also genau so aus, wie 
der bekannte KTY10-Sensor.

Also einfach mit einer Schelle an den Kupferblock pressen oder in einem 
Loch mit Wärmeleitkleber versenken.
Es gibt da auch fertige Kühlkörperhalterungen für TO-92.

Der LM75 ist dagegen wirklich grauenhaft. Der ist im SO-8 SMD-Gehäuse, 
d.h. nur auf eine Platine zu setzen.
Somit ist wohl dessen einziger Anwendungsfall, unter einen Pentium 
gequetscht zu werden.


Peter

Autor: Thomas H. (Gast)
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Hallo,

zur Ergaenzung: ich habe jetzt einfach auf der Geraeteseite meine 
Schirmung abgeklemmt. Somit treten keine Stoerungen mehr auf.

Ich wuesste nur gerne warum das jetzt so ist...

Viele Gruesse,

Thomas H.

Autor: Michael von Gersdorff (Gast)
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Hallo Thomas

In Deiner Schaltung werden die Spannungsabfälle am PT 1000 Meßwiderstand 
und an einem einstellbaren Widerstand verglichen. Sollten die zwei 
Ströme des REF 200 auch nur geringfügig schwanken so erhältst Du Signale 
die in wirklichkeit keine Temperaturänderungen sind. In einer 
Brückenschaltung gibt es nur eine Brücken-Speisung so daß diese Fehler 
nicht entstehen können.
Falls die Speisung nicht als Ursache in Frage kommt stimme ich Peter zu 
daß es vermutlich eine Erdschleife ist. Als Beweis kannst Du die beiden 
Verstärkereingänge kurzschließen und den Verbraucher einschalten. Falls 
das Problem weiterhin besteht muß es eine Erdschleife sein da der 
Verstärker unverändert 0 Volt am Eingang hat.

Gruß
Michael


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