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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Störungen auf Datenleitung beseitigen


Autor: Brunni (Gast)
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Hallo Leute,
ich steh mal wieder vor einem EMV Problem. Habe eine Schaltung
entworfen  die mittels MULTI DROP BUS mit diversen Geräten
kommuniziert. Pegel sind normale 5V TTL.

Problem: Für meinen 0815 EMV Test verwende ich alte 230V
Bürstenmotoren. Wenn ich einen solchen ans Netz hänge hab ich auf TXD
und RXD massive Störungen dem Nutzsignal überlagert. Dadurch fängt, in
meinem Fall ein Banknotenleser an ,einen Kredit zu senden, obwohl keine
Banknote eingeschoben worden ist :-(.

Intern ist RXD&TXD aber mittels Optokoppler von meiner Schaltungsmasse
getrennt! Habe auch schon meine Spgs-versorgung mit LC vorm 5V Regler
und LC nach dem 5V Regler gefiltert. die Datenleitung selber mit
RC-Glied (Nutzsignal:9600bps).Netzfilter ist eingebaut! Die
Spgs.-versorgung an diesem Gerät selber ist aber 1A, darauf sind keine
Störungen mittels Oszi zu erkennen. Das Anschlusskabel von Schaltung
zum Gerät ist ungeschirmt und ca. 1m lang!

Was kann ich gegen diese Störungen machen?? Weiß echt nimma weiter, hab
schon gesiebt, gefiltert etc. ohne erfolg :-(

Bitte um Hilfe!!!!!! mfg Brunni

Autor: inoffizieller WM-Rahul (Gast)
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Symmetrier die Signale mit RS422-Transceivern. Bei symmetrischen
Signalen, die über (geschirmte) verdrillte Leitungen übertragen werden,
subtrahieren sich Störungen aufgrund des Übertreagungsprinzips heraus.

Autor: Olaf (Gast)
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RS422 ist natuerlich eine gute Idee. Verwende ich in industriellen
Umgebungen auch.

Ansonsten mach deine RS232 Leitungen langsamer. Wenn du nur 9600B
uebertraegst dann achte darauf das die Anstiegsgeschwindigkeit auf dem
Kabel auch nur noch dafuer ausreicht. Ausserdem sorg dafuer das soviel
Strom fliesst wie die Treiber noch sicher liefern koennen. Mache also
mal an beiden Seiten ein R+C Glied dran. RS422 ist naemlich nicht nur
wegen der differenziellen Uebertragung besser sondern auch wegen den
220Ohm Widerstaenden.

Olaf

Autor: Brunni (Gast)
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Hi,

danke erstmals für eure raschen Antworten,

RS422 ist mir ein Begriff, aber die Geräte die ich anschließe sind
bereits mit seriellen Bus ausgestattet. auf meinen Schaltung könnte ich
schon noch einen RS422 Tranceiver drauflöten aber eben an den ext.
Geräten nicht mehr.

RC Glied hab ich auf Schaltungsseite in TXD & RXD eingefügt
(fg~19,2kHz, 100nF,100Ohm) trotzdem ohne erfolg.

Es ist auch eine deutliche verschlechterung zu sehen wenn ich den
Banknotenleser anschließe. Ohne Banknotenleser hab ich zwar auch massig
störungen auf den leitungen aber mit angeschl. Leser noch  mehr!

Hab mir gedacht ein RC-Glied müsste mir diese Störfrequenzen doch
wegfiltern? mhh ratlos

Noch weitere Ideen??
lg brunni

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Normalerweise machen RS232-Verbindungen dieser Länge keine Probleme und
sind sehr störunempfindlich. Vermutlich hast Du irgendeinen
grundlegenden Fehler gemacht, der aus Deiner Beschreibung nicht
ersichtlich ist. Wie genau funktioniert die Trennung ? Eine Zeichnung
wäre da äußerst hilfreich.

Jörg

Autor: Brunni (Gast)
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anbei die beschaltung!

habe ext. Pull-Up Wid. verwendet da die int. relativ hochohmig (~40k)
sind.

mfg
brunni

Autor: Peter Dannegger (peda)
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"Pegel sind normale 5V TTL."


Das ist natürlich ein schwerwiegender Fehler.

Bei nur 5V sollte man unbedingt differentiell übertragen.

Einfach geht das mit CAN-Treibern (PCA82C251), ist ähnlich RS-485, aber
man spart die Richtungsumschaltung. Ist dadurch etwas langsamer als
RS-485, aber genau so sicher.

Wenn man dann noch zwischen jedem MC und Treiber-IC Optokoppler setzt,
sollte nichts mehr stören.


Peter

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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@Brunni
So macht man eigentlich nur Datenverbindungen innerhalb einer Platine.
Wo ist denn nun die galvanische Trennung ? Ich sehe da nichts
dergleichen.

Jörg

Autor: Brunni (Gast)
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Hi Jörg,

Die galavanische Trennung erfolgt im angeschl. Gerät selbst. Habe
dieses aufgeschraubt und gesehen das die Datenleitung mittels
Optokoppler galv. getrennt wird.

@Peter:

Da hast du sicher Recht, dass 5V Pegel störanfällig sind aber diese
Geräte arbeiten nun mal mit 5V TTL d.h. das Bussystem welches ich hier
einsetzen muss ist genau so spezifiziert und in anderen Systemen wo
dieses in verwendung gebracht wird funktioniert es aber!?

Was mach ich da falsch bzw. was kann ich ausser sym. Übertragung noch
zur Stabilität beitragen??? Layout-technisch habe ich sicherlich nicht
die emv sicherste lösung, habe aber schon einigermaßen darauf geachtet
masseschleifen etc. zu vermeiden (habe wo welche sind schon Kabel
hinten drangelötet um diese zu eliminieren). Ferrit-Kern ums Kabel hat
auch nix gebracht.

mfg brunni

Autor: Brunni (Gast)
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PS: Habe auch im Gerät hinter den optokoppler gemessen und genauso
starke Störungen festgestellt!! ist die Diode jetzt so schnell das sie
das Störsignal mitschaltet oder wie?? Auch sind Störungen am Sendeteil
des Banknotenlesers festzustellen, AN der Sende_LED d.h. Störung ist
direkt im Gerät. Vor lauter Störungen ist am Oszi das Nutzsignal fast
nicht mehr erkennbar :-(

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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@Brunni
jetzt hast Du aber immer noch nichts darüber ausgesagt WIE genau die
Trennung erfolgt und wie die Eingangsbeschaltung des Gerätes ist. Das
könnte entscheidend sein. Vielleicht ist Dein "Interface" für diese
Schnittstelle völlig ungeeignet. In den Spezifikationen sollte etwas
mehr stehen als nur "TTL"

Jörg

Autor: Brunni (Gast)
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nun ja die Trennung erfolgt in den angeschlossenen Geräten jeweils
mittels Optokoppler d.h. TXD& RXD sind jeweils mittels optokoppler(in
den Geräten intergr.) von meiner Schaltungsmasse getrennt. Wie genau
die Trennung im gerät erfolgt weiß ich nicht, habe keine schaltpläne
von diesen!

Anbei ein Auszug aus der Spezifikation!

Autor: Brunni (Gast)
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PS: FÜr was ist der obere Transistor genau? Soll der verhindern das der
untere Trans. nicht in Sättigung geht oder so?

lg brunni

Autor: Brunni (Gast)
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so hab jetzt mal einen kleinen test gemacht, hab das TXD signal in einen
ext. auf einem Protoboard aufgebauten Optokoppler gespeist, der
Transistor wird von 30VDC von meiner Platine versorgt, die 30VDC sind
potentialgetrennt von den 9V am Trafo!!!. Am Eingang hab ich wieder die
vollen Störsignale drauf, am Ausgang aber ein echt wunderschönes Signal
mit Null Störungen wirklich sauber! Versteh nur nicht warum das nicht
beim Banknotenleser nicht so ist, eingänge/ausgänge sind ja auch
mittels Optok. entkoppelt??!!! mhhhhh

lg brunni

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Aaachsooo, warum hast Du das nicht gleich verraten ? Dann hätte ich Dir
sofort sagen können, dass Dein Interface nicht funktionieren kann. Die
Optokopplereingänge, also die LEDs (mit Vorwiderstand) der
verschiedenen Geräte sind direkt parallel geschaltet. Jeder Optokoppler
wird ca. 10 mA an Strom brauchen, um sauber zu schalten, aber auch das
sollte in den Spezifikationen stehen. Du brauchst also keinen normalen
TTL-Ausgang sondern einen Leistungstreiber der min. +10 mA pro
angeschlossenes Gerät liefern können muß. In dem Interface-Bildchen ist
ja sogar schon die passende Schaltung abgedruckt. Wieso nimmst Du die
nicht gleich ? Stattdessen nimmst Du eine Schaltung, die bestenfalls
wenige mA über einen 1-k-Widerstand bringen kann, also völlig
ungeeignet ist, wie ich bereits vermutet habe. Ein zu schwach
angesteuerter Optokoppler ist natürlich extrem störanfällig.
Der obere Transistor dient übrigens der Strombegrenzung, damit im Falle
eines Kurzschlusses nicht gleich der Treiber abraucht. Bei einer
Begrenzung auf z.B. 100 mA können so bis zu 10 Geräte angeschlossen
werden.

Jörg

Autor: Profi (Gast)
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"Das Anschlusskabel von Schaltung zum Gerät ist ungeschirmt und ca. 1m
lang!"

Na dann würde ich mal schirmen.

Da das weniger eine TTL- sondern mehr eine isolierte Stromschnittstelle
ist, sollte das relativ störsicher sein.

Allerdings ist die gescannte Schaltung ganz anders, als Du es
realisiert hast. Mache es mal so und Du wirst sehen, dass es gleich
besser klappt. Bei der RX-Leitung zuerst Pullup (470), dann R (1k-4k7)
zum Port und zum C nach Gnd.

Ich bin mir sicher, dass mit Deiner Sendeschaltung der High-Pegel nicht
über 3,5 V ist. Du musst das Signal aktiv high und nicht low ziehen.

Der ominöse Transistor ist ein Kurzschlußschutz / Strombegrenzer.

Bist Du Dir auch sicher, dass Du mit dem Oszi misst, was Du messen
willst?
Nicht dass Du mit dem Oszi-Gnd erst die Störungen richtig
reinschleppst. Probe-Masse musst Du ganz kurz an die richtige jeweilige
Masse legen.

Ist Gnd mit PE verbunden?

Autor: Brunni (Gast)
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@ Jörg: Deine Vermutung wird wahrscheinlich zutreffen. Ich habe der
Schaltung in der Spez. zu wenig achtung geschenkt. Werde natürlich
diese so nachbauen damit meine Optokoppler mit genügend strom versorgt
werden.

@ Profi:

Du hast recht, TXD Pegel ist ca. 3V!!!!!

GND ist mit PE verbunden (schaltungstechnisch) obwohl mit dem oszi
GND-PE sowieso verbunden wird, oder?

Jedenfalls besten Dank mal für eure super raschen antworten!!

mfg
brunni

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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@Brunni
Wo genau ist PE mit Gnd verbunden ? Das ist auch eine beliebte
Fehlerquelle.

Jörg

Autor: Brunni (Gast)
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@Jörg: Im Anhang ist ein kleiner Auszug aus dem Layout, der grün
umrandete Wid. geht verbindet GND mit PE, hab auch schon Wid.
überbrückt bzw. GND-PE getrennt, hat aber auch nix gebracht!

Brunni

Autor: Brunni (Gast)
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hab jetzt mal den kollektorwid. verkleinert auf 100Ohm trotzdem  keine
besserung obwohl da ja schun 50mA fließen könnten. mhhhh

Autor: Brunni (Gast)
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sorry 100 Ohm meinte ich, wenn ich aber ein Gerät anschließe fällt die
spannung am kollektor trotzdem auf ca. 4V ab!!!!

brunni

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