Stör Umgebung uC 24V

Hallo zusammen Und danke für die umfangreichen Antworten. :) :)

Den Artikel hier auf Mikrocontroller Habe ich bereits gelesen. Ebenso die von Altium und einigen anderen Seiten ich kann Olaf nur zustimmen es gibt unzählige. Aber kaum welche die sich wirklich auf Störumgebungen beziehen bzw. Konnte ich diese nicht deuten.

Schaltplan gibt's leider noch nicht da ich erstmal alles mit den Komponenten berücksichtigen möchte (Koppler, Glieder usw.)

Bisher habe ich mir das so vorgestellt das der Motor mit 200hz PWM betrieben wird über einen Mosfet. Der sein Signal von einem Opto bekommt. alles andere ist ein Graus für die Ohren. Diese Schaltung ist ein eigener Block, mit eigenem Stecker für 0V und +24 und soll auf beiden layer keinerlei Kupfer verbindung haben. Lediglich der Opto geht in den MCU.

Ist es hilfreich um so eine Insel eine Kupfer Bahn ohne Netz zu ziehen? Wie eine Antenne ohne Ziel?

Die Masse Leitung habe ich mir so vorgestellt das ich alles in mehrere Blocks teile mit entsprechenden Flächen und stets an einem kleinen Punkt verbinde.

Für Strom Führung dachte ich mir die Masse Fläche "einzuritzen" um den Strom Fluss bewusst an Signal Leitungen vorbei zu führen.

Und da wo ein Kreuzen unvermeidbar ist möglichst kurz.

Außerdem alles mit sehr starken pull ups und pulldowns.

Soweit existiert das alles in meinem Kopf (nur ohne Bauelemente)

Bei dem RC Glied habe ich 23ms Zeitversatz ermittelt das wäre vertretbar oder übersehe ich was? :)

''Mache entweder einen 100R direkt an den Treiber jeder Leitung oder einen 47R+22pF an den Eingang''

Du meinst mit Treiber die Seite die Signale sendet? Es ist MCU ->Kabel>Display Module.

Also verdrillt ist besser als geschirmt?

Macht es dann auch Sinn die SPI Leitungen zu drillen?

Was kann ich hier noch machen?

''Gegen Störungen gibt es verschiedene Angriffslevel:

Störungen vermeiden Verhindern, dass sich Störungen von der Quelle aus in die Schaltung ausbreiten können (Leitungsgebunden und Emission, Versorgungskonzept) Schaltungsteile gegen Störungen immunisieren. Tolerierbare Störlevel festlegen, Probeaufbau machen, Störpegel messen, Ausbreitungsweg identifizieren und ggf. weitere Maßnahmen ergreifen. Da kann schon der falsche Anschluss einer Erdung entscheidend sein. ''

Kannst du mir zum Vorgehen der Identifikation eine Anleitung an die Hand geben? :)

Wie bringe ich bei geschirmten Kabel das Schirm Geflecht auf Masse? Lötpad?

Und Last but Not least. Oben war ja der Hinweis bzw. Auch schon einige Male Gelsen. in Strom KREISEN denken. Gleichzeitig wird immer zu Masseflächen Geräten die man nicht ständig unterbrechen soll. Was ist also nun besser? Eine Möglichst große Fläche die ja so denke ich etwas abschirmt aber auch Störungen Streut (ist das richtig?) Oder lauter Leitungen von Masse zb sternförmig um jeden Stromfluss zu kontrollieren.

Im Beispiel Bildschirm habe ich ja dann zb. Versorgung MCU, SPI, Bildschirm und als Rückfluss Versorgung Bildschirm.

Wenn ich das nun trenne erzeuge ich doch schleifen oder nicht?

Vielen Dank und liebe Grüße.

Ich versuche meine Gedanken Mal zu skizzieren.

Mit den Flächen und so :)

Ronald S. schrieb:

ich arbeite an einem Projekt für welches ich einige Sensoren Auslese und diese Via SPI auf einem Bildschirm ausgebe.

Was für ein Bildschirm? Meinst Du diese kleinen TFT-Displays?

https://www.buydisplay.com/3-2-inch-tft-lcd-display-capacitive-touchscreen-st7789v-spi-240x320

(oder sowas ähnliches in der Art)

Grundsätzlich sind sowohl SPI als auch I2C nicht dafür gedacht, außerhalb einer Leiterplatte verwendet zu werden und dabei nennenswerte Entfernungen zu überbrücken. Das gibt Bruch, insbesondere in einer gestörten Umgebung. Ja, manche Bastler machen Heimautomation über I2C, aber das ist eigentlich Pfusch - im gewerblichen Umfeld nimmt man hier immer was passenderes (CAN, RS485, KNX, LON,...).

Wenn Du das Display abgesetzt vom eigentlichen Controller ansteuern musst, dann nimmst Du eine Schnittstelle, die auch über ein paar Meter störsicher ist. Solche Schnittstellen verwenden in der Regel differentielle Signale. Das einfachste wäre in Deinem Fall ein UART mit RS422/RS485 vollduplex. Dafür brauchst Du einen Transceiver wie diesen.

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/MAX13430E-MAX13433E.pdf

Diese Displays haben oft eine Nennspannung von 2.8V, können aber auch mit 3.0V betrieben werden, die das Minimum beim Transceiver darstellen. Dazu kommt noch ein uC, der dann auch mit 3.0V betrieben wird und das Display un das RS422 ansteuert. Dieser uC muss direkt hinter dem Display sitzen, um die SPI-Verbindung uC-Display minimal lang zu gestalten. Die RS422-Verbindung kann ruhig ein paar Meter lang sein, das stört nicht.

Für RS422 brauchst Du ein 5- oder 6-adriges Kabel (A/B, Y/Z, GND, ggf 24V Versorgunsgspannung).

Der Motorcontroller sollte dann möglichst dicht beim Motor sitzen, um möglichst wenig Störungen durch das PWM zu erzeugen. Der braucht natürlich auch wieder den RS422-Transceiver. Da der Transceiver auch mit 5V betrieben werden kann, kannst Du hier wählen, was aus technischer Sicht Sinn macht.

So sieht ein robustes Konzept aus.

fchk

Ronald S. schrieb:

Folgendes habe ich mir nun Überlegt. [Prosa]

Schaltplan!

Gruß Jobst

Ronald S. schrieb:

Schaltplan gibt's leider noch nicht da ich erstmal alles mit den Komponenten berücksichtigen möchte (Koppler, Glieder usw.)

FALSCH! Das MINDESTE ist ein Blockschaltbild. Man kann aber auch schon einen Schaltplan zeichnen. Der wird sich noch ändern, ist aber eine sehr gute, wenn nicht gar zwingend nötige Kommunikationsgrundlage!

Bisher habe ich mir das so vorgestellt das der Motor mit 200hz PWM betrieben wird über einen Mosfet. Der sein Signal von einem Opto bekommt.

Und warum? Weil du ein Mädchen bist und schon soooo vieeeeel schräääääkliche Dinge vom bösen Wolf, ähhh Motor gehört hast? Das sind bestenfalls Halbwahrheiten. Man kann so einen Motor direkt per MOSFET ansteuern und auch den MOSFET ohne Oprokoppler direkt über einen Treiber. Fertig.

alles andere ist ein Graus für die Ohren.

Hää?

Diese Schaltung ist ein eigener Block, mit eigenem Stecker für 0V und +24 und soll auf beiden layer keinerlei Kupfer verbindung haben. Lediglich der Opto geht in den MCU.

Bist du hypersensibel?

Ist es hilfreich um so eine Insel eine Kupfer Bahn ohne Netz zu ziehen? Wie eine Antenne ohne Ziel?

Du hyperventilierst und macht aus einer einfachen Schaltung einen Staatsakt.

Die Masse Leitung habe ich mir so vorgestellt das ich alles in mehrere Blocks teile mit entsprechenden Flächen und stets an einem kleinen Punkt verbinde.

Quark. Sternförmige Leitungsführung an der Leistungsstufe reicht aus.

Für Strom Führung dachte ich mir die Masse Fläche "einzuritzen" um den Strom Fluss bewusst an Signal Leitungen vorbei zu führen.

Quark die 2.

Und da wo ein Kreuzen unvermeidbar ist möglichst kurz.

Du baust keine Rakete sondern einen pissigen Motorstreiber mit luschigen 200Hz! Da reichen ein paar einfache Grundreglen und gut!

Motoransteuerung mit PWM

Außerdem alles mit sehr starken pull ups und pulldowns.

Jaja, 1A mindestens! UNFUG!

Soweit existiert das alles in meinem Kopf (nur ohne Bauelemente)

Schlecht! Siehe oben!

Bei dem RC Glied habe ich 23ms Zeitversatz ermittelt das wäre vertretbar oder übersehe ich was? :)

Wozu?

Also verdrillt ist besser als geschirmt?

Kommt drauf an.

Macht es dann auch Sinn die SPI Leitungen zu drillen?

Kann man machen.

Was kann ich hier noch machen?

Entspannen! Kein Witz!

Wie bringe ich bei geschirmten Kabel das Schirm Geflecht auf Masse?

Mit dem passenden Steckverbinder, wo der Schirm flächig am Stecker und Buche anliegt, z.B. D-SUB, DIN etc.

Lötpad?

Eher nicht. Ist vor allem aus praktischer Sicht nervig, denn man will da nicht dauern rumlöten, wenn man den Stecker trennt.

Oben war ja der Hinweis bzw. Auch schon einige Male Gelsen. in Strom KREISEN denken.

Stimmt.

Gleichzeitig wird immer zu Masseflächen Geräten die man nicht ständig unterbrechen soll.

Stimmt auch.

Was ist also nun besser?

Wieso besser? Das ist doch kein entweder oder, sondern das sind Regeln die gleichzeitig existieren.

Eine Möglichst große Fläche die ja so denke ich etwas abschirmt aber auch Störungen Streut (ist das richtig?)

Falsch.

Oder lauter Leitungen von Masse zb sternförmig um jeden Stromfluss zu kontrollieren.

Sternförmige Masse ist in den meisten Fällen sinnvoll und vorteilhaft. Man muss nur den richtigen Sternpunkt festlegen. Das ist oft der Ausgang von Netzteil, kann aber auch mal woanders liegen.

Im Beispiel Bildschirm habe ich ja dann zb. Versorgung MCU, SPI, Bildschirm und als Rückfluss Versorgung Bildschirm.

Jaja, aber mach es mal nicht komplizierter als es ist.

Wenn ich das nun trenne erzeuge ich doch schleifen oder nicht?

Entspann dich und alles wird gut.

Ich versuche meine Gedanken Mal zu skizzieren.

SUPER!!!!

Hallo zusammen und erneut Vielen Dank für die vielen Beiträge. :)

Also zuerst es ist ein popliger 40W Bürstenmotor. Ja es ist so ein "Gammel TFT" aber die SPI Leitung ist kleiner als 10cm. Geht das dann noch? Oder muss ich tatsächlich auf UART wechseln?

Also die gesamt Resonanz spiegelt mir folgendes wieder:

Ich übertreibe ohne Ende. Höchst wahrscheinlich genügt es einfach die Stromführung zu kontrollieren und von den Signalen fernzuhalten bzw. Die Signale auch PWM sehr kurz zu halten?

Das mit dem Masse gezielt führen durch Unterbrechungen hatte ich vorgesehen um querströme oder Resonanzen zu vermeiden.

An dieser Stelle ist es denn sinnvoll beide Layer überall mit Masse zu fluten?

Ich werde Mal eine "neue Version" zu Papier Bringen und diese Vorstellen mein bisheriges Konzept ist ja ziemlich einstimmig too much. :DD

wie kann ich Stör Quellen eigentlich identifizieren? Ich meine wenn mein TFT irgendwas Macht sehe ich das schnell aber woher kommt es? Mit dem Oszi messe ich ja stets nur Referenzen?

Ich bin verwirrt 🙈

Ronald S. schrieb:

Hallo zusammen und erneut Vielen Dank für die vielen Beiträge. :)

Also zuerst es ist ein popliger 40W Bürstenmotor. Ja es ist so ein "Gammel TFT" aber die SPI Leitung ist kleiner als 10cm. Geht das dann noch?

Sicher.

Oder muss ich tatsächlich auf UART wechseln?

Nö.

Ich übertreibe ohne Ende.

In der Tat. Wie ne Jungfrau vorm ersten Mal ;-)

Höchst wahrscheinlich genügt es einfach die Stromführung zu kontrollieren und von den Signalen fernzuhalten

So in etwa.

bzw. Die Signale auch PWM sehr kurz zu halten?

Du übertreibst schon wieder.

Das mit dem Masse gezielt führen durch Unterbrechungen hatte ich vorgesehen um querströme oder Resonanzen zu vermeiden.

Jaja. Der Glaube kann Berge versetzen.

An dieser Stelle ist es denn sinnvoll beide Layer überall mit Masse zu fluten?

Schon wieder Unsinn.

Richtiges Designen von Platinenlayouts

"Masseflächen können eine Schaltung deutlich verbessern, wenn sie richtig benutzt werden. Sie können aber auch genau das Gegenteil bewirken, wenn sie als automatisches Wundermittel betrachtet werden."

Für deine einfache Schaltung braucht es vermutlich gar keine Massefläche.

wie kann ich Stör Quellen eigentlich identifizieren?

Überall dort, wo "hohe" Spannungen und Ströme schnell geschaltet werden.

Ich meine wenn mein TFT irgendwas Macht sehe ich das schnell aber woher kommt es? Mit dem Oszi messe ich ja stets nur Referenzen?

Schönes Geschwurbel.

Ich bin verwirrt 🙈

In der Tat. Paralysis through analysis.

Falk B. schrieb:

In der Tat. Wie ne Jungfrau vorm ersten Mal ;-)

Äußerst treffender Vergleich xD

Also dann trenne ich einfach Layout mäßig 24 und 5 voneinander damit die sich nicht in die Quere kommen.

An SPI Kommen 100ohm vor widerstand wie von Olaf beschrieben. Motor bzw. Stromführende Kabel werden verdrillt. Optokoppler sind übertrieben.

Wie sieht's mit RC filtern aus?

Wo wären diese sinnvoll? Positions technisch möglichst nah zum Empfänger/ Eingang oder? Und PULLUP/Pulldown Wiederstände möglichst kurz davor? Danach würden sie ja einen Spannungsteiler bilden.

Und vielen Dank nochmal für das ganze beruhigen kann einen verrückt machen ^^

Edit Frage noch: Wie genau bzw. Wann genau habe ich Leiter schleifen? Ich hab mir das bisher immer ein bisschen wie eine. Kabeltrommel vorgestellt in der ein Magnetfeld entsteht. Also wenn eine Stromführende Leitung etwas anderes umkreist. Stimmt das oder war ich da bisher auf dem Holzweg?

Darf man gespaltene Leitungen Nutzen? So y mäßig links und rechts vorbei und dahinter wieder treffen?

LG :)

n'abend,

hier sind ja wieder Qualitätspostings unterwegs...

In der professionellen SPS-Welt geht kein einziges I/O-Potential direkt an die MCU!

5V µController-Level ist irgendwie Atmel-Altwelt. Egal..

Es gibt sogar ein Norm für 24V-DI. In der Regel sind die Einänge mit RC-Glieder timimg-mäßig phlegmatisiert... Verpolungschutz + TVS, dann kommt der obligatorische Optokoppler... Ausgänge: Highside-Switches (z.B. Infineon) die können auch induktive Lasten, kurzschlussfest etc. Wenn du unbedingt Busse aus dem Design rausführen musst: Adum's Die externe Adum-Versorgung macht dann u.U. ein kleiner DCDC-Wandler...

Sieht bis jetzt nach Pfusch aus (oder einem langen Weg)

Grüße und Gute Nacht...

Thomas T. schrieb:

n'abend,

hier sind ja wieder Qualitätspostings unterwegs...

In der professionellen SPS-Welt geht kein einziges I/O-Potential direkt an die MCU!

5V µController-Level ist irgendwie Atmel-Altwelt. Egal..

Es gibt sogar ein Norm für 24V-DI. In der Regel sind die Einänge mit RC-Glieder timimg-mäßig phlegmatisiert... Verpolungschutz + TVS, dann kommt der obligatorische Optokoppler... Ausgänge: Highside-Switches (z.B. Infineon) die können auch induktive Lasten, kurzschlussfest etc. Wenn du unbedingt Busse aus dem Design rausführen musst: Adum's Die externe Adum-Versorgung macht dann u.U. ein kleiner DCDC-Wandler...

Sieht bis jetzt nach Pfusch aus (oder einem langen Weg)

Grüße und Gute Nacht...

N abend,

Ich hab ja wie gesagt keine Ahnung davon wie sps oder ähnliche Elektronik verdrahtet wird oder von innen aussieht.

Dein Post spiegelt mir aber wieder das ich doch nicht so übertrieben habe?

Verpolungsschutz habe ich durch Sicherungen und Dioden vorgesehen. Die Daten Signale kann man ja schlecht verpolen.

Also doch RC Filter und Optokoppler?

Wie gesagt der uC steht noch nicht ggf. Wird's ein stm32.

5V hat allerdings mein Display. Busse müssen (noch) nicht gehandelt Werd ist ein simples Input triggern zum Temperatur messen, Temperatur auf Display zeigen, Output als Feedback.

Induktive lasten wären mir nicht bekannt. Nur das ich auf den Ausgangs Signalen ca 10mA haben sollte.

Danke fürs eingrätschen :)

Hast du einen Tipp gegen Kurzschluss fest? Ich hab halt jetzt Sicherungen angedacht.

Lg

Ronald S. schrieb:

Für Strom Führung dachte ich mir die Masse Fläche "einzuritzen" um den Strom Fluss bewusst an Signal Leitungen vorbei zu führen.

Und dabei beachten, dass die zugehörigen Signale diese Trennlinie ebenfalls nicht überqueren. Denn jeder Strom, der auf einer Signalleiterbahn fließt, möchte gerne auf dem selben Weg auf der Masse wieder zurück. Wenn die dann aber mit so einem "Einschnitt" versehen ist, muss der Rückstrom einen Umweg nehmen und spannt so eine Leiterschleife auf, in die Störungen einkoppeln können.

Denn merke: der Strom macht nicht das, was du willst, sondern das, was er will.

Lothar M. schrieb:

Ronald S. schrieb:

Für Strom Führung dachte ich mir die Masse Fläche "einzuritzen" um den Strom Fluss bewusst an Signal Leitungen vorbei zu führen.

Und dabei beachten, dass die zugehörigen Signale diese Trennlinie ebenfalls nicht überqueren. Denn jeder Strom, der auf einer Signalleiterbahn fließt, möchte gerne auf dem selben Weg auf der Masse wieder zurück. Wenn die dann aber mit so einem "Einschnitt" versehen ist, muss der Rückstrom einen Umweg nehmen und spannt so eine Leiterschleife auf, in die Störungen einkoppeln können.

Denn merke: der Strom macht nicht das, was du willst, sondern das, was er will.

Guter Hinweis danke! Vorallem will er immer schnell sein.

Gehe ich eigentlich richtig in der Annahme das auf der Masse eines Schaltreglers kaum Strom fließt? Der macht ja nichts als hohe dauernd an und auszuschalten sodass die spule die richtige Spannung hält.

Lg

Ronald S. schrieb:

Gehe ich eigentlich richtig in der Annahme das auf der Masse eines Schaltreglers kaum Strom fließt?

Natürlich fließt da Strom. Und der will gerne den kürzesten Weg nhmen.

Ronald S. schrieb:

Der macht ja nichts als hohe dauernd an und auszuschalten

Genau, und wegen des Umschaltens muss er zigtausend oder sogar millionenmal pro Sekunde die Richtung ändern zwischen Ladestromkreis und Freilaufstromkreis:

• http://www.lothar-miller.de/s9y/archives/46-EMV-Optimiertes-Schaltreglerlayout.html

Und dann sollte man sehr genau aufpassen, dass dieser Laststrom nicht in den Regelstromkreis ('Stichwort Feedbackleitung) einkoppelt oder sogar daran teilhat. Die Separierung und nur punktuelle Verbindung dieser "Leistungsmasse" von der "Signalmasse" kam dort anhand so eines kleinen MHz-Biests mal wieder ziemlich grundlegend dran:

• Beitrag "Re: Frage zu PullUps/Downs bei DC-DC-Converter"

sodass die spule die richtige Spannung hält.

Die Spannung ist der Spule im Prinzip völlig egal. Die Spannung über der Spule ist sogar überaus wechselhaft und ändert sich pro Taktzyklus sowieso einmal hin und einmal her: das eine Spulenende, das beim Ladezyklus positiv ist, ist beim Freilaufzyklus negativ.

Lothar M. schrieb:

http://www.lothar-miller.de/s9y/archives/46-EMV-Optimiertes-Schaltreglerlayout.html

Und dann sollte man sehr genau aufpassen, dass dieser Laststrom nicht in den Regelstromkreis ('Stichwort Feedbackleitung) einkoppelt oder sogar daran teilhat. Die Separierung und nur punktuelle Verbindung dieser "Leistungsmasse" von der "Signalmasse" kam dort anhand so eines kleinen MHz-Biests mal wieder ziemlich grundlegend dran:

Ja von den Hotloops hatte ich gelesen. Das über die Masse so viel Strom fließt war mir bis eben nicht bewusst.

Ich halte mich eigentlich immer an die Layoutempfehlungen im Datenblatt:)

Macht es denn sinn der Schaltregler Einheit eigene also von der Fläche getrennte Zuleitungen zu geben und den isolations Abstand drumherum zu erhöhen? Wenn ja diesen mit Masse füllen oder wirklich ein2 mm kein Kupfer?

lg

Ronald S. schrieb:

der Schaltregler Einheit eigene also von der Fläche getrennte Zuleitungen zu geben

Es ist gut, den Schaltregler nicht direkt mitten in irgendwelche Analogschaltung bzw neben den AD-Wandler zu setzen. Ob dann noch eine eigene abgetrennte Massefläche nötig oder gewinnbringend ist, hängt vom jeweiligen Layout ab. Aber der Einspeisepunkt ist dediziert am Eingangskondensator und die Last wird am Ausgangskondesator angeschlossen.