Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Störendes Pfeifen im Lautsprecher durch PWM


von Andreas B. (dolbydigital2)


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Ich habe eine kleine Elektroniksteuerung gebaut für einen 
Party-Bauwagen. Die Thekenbeleuchtung habe ich mit gekauften LED-RGB 
Strips realisiert. Über einen Mikrocontroller steuer ich die LEDs via 
PWM an. Ein weiterer LED-Streifen (nur weiß) wurde über einer Sitzecke 
platziert. Diese werden ebenfalls über uC via PWM angesteuert. Ebenfalls 
habe ich den IC MSGEQ7 in der Platine verbaut, welcher in der Lage ist 
aus einem Audio-Signal 7 verschiedene Frequenzbereiche zu analysieren. 
Diesen brauchte ich um die ThekenLEDs mit dem Musiktakt leuchten zu 
lassen. Das Audio-Signal speise ich direkt von der Musikquelle über ein 
Y-Verbinder der auch mit dem Audioverstärker verbunden ist ein. Jetzt 
habe ich folgendes Problem:

Immer wenn ich die LEDs über der Sitzecke dimm, bekomme ich irgendwie 
ein Störrauschen in die Musikanlage. Das führt zu einem nervenden 
Pfeifen. Sind die LEDs voll durchgeschaltet (PWM = 255) ist dieses 
Geräusch nicht vorhanden.

Die Sitzecke ist vom Steuerkasten ein paar Meter entfernt. Die Leitung 
zu den LED-Streifen ist ein altes zwei-Draht Lautsprecherkabel 
(ungeschirmt). Es ist ungefähr 10m Lang. Ich könnte mir vorstellen das 
diese EMV-Probleme dieses Kabel verursacht wird, da es wie eine Antenne 
wirken könnte.

Würde es was bringen dieses gegen ein geschirmtes Kabel auszutauschen?

von Mophzk (Gast)


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Hallo,

Welche Frequenz hat den die pmw die du zum dimmen verwendest. 
Möglicherweise reicht es aus wenn du diese größer als den höhbaren 
Bereich wählst(ca ab 16kHz). Mit 20kHz solltest du auf der sicheren 
Seite sein.

Gruß
 Mophzk

von Alexander S. (esko) Benutzerseite


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Hallo.

Als erstes würde ich genau eruieren, woher die Störung kommt.

Andreas Brinker schrieb:
> Immer wenn ich die LEDs über der Sitzecke dimm, bekomme ich irgendwie
> ein Störrauschen in die Musikanlage.

Bekommst du das Störgeräusch auch, wenn die LEDs direkt verbindest, also 
ohne langes Kabel?
Wenn ja, dann liegt es nicht an der Antennenwirkung, sondern an einer 
Erdschleife oder ähnlichem.

> Die Leitung zu den LED-Streifen ist ein altes zwei-Draht
> Lautsprecherkabel (ungeschirmt). Es ist ungefähr 10m Lang. Ich
> könnte mir vorstellen das diese EMV-Probleme dieses Kabel verursacht
> wird, da es wie eine Antenne wirken könnte.

Das ist gut möglich. Ob ein geschirmtes Kabel viel bring lässt sich 
schwer vorhersagen. Ich würde eher dazu tendieren einen LC-Filter direkt 
an den Ausgang der Steuerung zu hängen. Die Farbtemperatur der LEDs 
ändert sich dann beim dimmen leicht, aber das sollte verkraftbar sein.

Zur Dimensionierung ist die PWM-Frequenz entscheidend.

Ich habe mal ein Schaltplan angehängt. Die Schottkydiode ist der 
Freilauf, als Startpunkt würde ich 100µH und 1000µF wählen.


Mophzk schrieb:
> Möglicherweise reicht es aus wenn du diese größer als den höhbaren
> Bereich wählst(ca ab 16kHz).

Auch eine Möglichkeit.

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Mophzk schrieb:
> Welche Frequenz hat den die pmw die du zum dimmen verwendest.
> Möglicherweise reicht es aus wenn du diese größer als den höhbaren
> Bereich wählst(ca ab 16kHz). Mit 20kHz solltest du auf der sicheren

Das reicht mitunter noch nicht, weil die PWM nie frequenzkonstant ist 
und die Filter auch nicht ideal sind, sondern Spiegelfrequenzen erzeugen 
/ durchlassen. Damit hat man bei einer GF von 16kHz immer auch Anteile 
im hörbaren Band. Die Unkonstanz der PWM führt dann noch selbst zu 
niederfrequentem Rauschen.

Funktionieren tut das nur, wenn man die PWM z.B. >200 kHz hat und dann 
bei 30kHz steil filtert. Ausserdem sollte man den Filter nahe an dem 
Verstärker haben und so das "analoge" Signal über die lange Leitung 
führen.

von Andreas B. (dolbydigital2)


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Mophzk schrieb:
> Hallo,
>
> Welche Frequenz hat den die pmw die du zum dimmen verwendest.
> Möglicherweise reicht es aus wenn du diese größer als den höhbaren
> Bereich wählst(ca ab 16kHz). Mit 20kHz solltest du auf der sicheren
> Seite sein.
>

Der Chip ist ein ATTiny 2313 welcher mit einem 20 MHz Quarz betrieben 
wird. Der Alle Timer sind auf 8 bit eingestellt und benutzen den 
Prescaler 1.

Ausgangsfrequenz = (Quarzfrequenz/Prescale ) /(Timerauflösung*2)

Laut dieser Formel bekomme ich eine Frequenz von 1,25 Mhz. Ich habe mal 
gelesen man soll bei PWM aus EMV Gründen niemals über 9 KHz gehen. 
Vielleicht sollte ich mal versuchen ob es funktioniert wenn ich den 
Prescaler erhöhe.

Alexander Schmidt schrieb:
> Hallo.
>
> Als erstes würde ich genau eruieren, woher die Störung kommt.
>
> Andreas Brinker schrieb:
>> Immer wenn ich die LEDs über der Sitzecke dimm, bekomme ich irgendwie
>> ein Störrauschen in die Musikanlage.
>
> Bekommst du das Störgeräusch auch, wenn die LEDs direkt verbindest, also
> ohne langes Kabel?
> Wenn ja, dann liegt es nicht an der Antennenwirkung, sondern an einer
> Erdschleife oder ähnlichem.
>

Also Die ThekenLEDs laufen mit der selben Frequenz, da es der selbe Chip 
ist. Die Zuleitung zu den LEDs ist jedoch wesentlich kürzer als zu den 
anderen LEDs. Mit den ThekenLEDs gibt es keine Probleme. Ich denke es 
ist die Länge der Leitung. Als ich die Platine mit normalen 5mm LEDs 
komplett getestet habe, gab es auch garkeine Probleme. Es scheint wohl 
an der langen Zuleitung zu liegen.

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Andreas Brinker schrieb:
> Ich habe mal
> gelesen man soll bei PWM aus EMV Gründen niemals über 9 KHz gehen

Begründung?

von flupsi (Gast)


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Die Flankensteilheit der PWM könnte man auch noch verringern --> ev. 
tiefpass

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