Liebe Mikrocontroller-Gemeinde
Bin Neuling auf dem Bereich der Mikrocontrollers, habe aber ein
Elektronik-Projekt realisiert, welches soweit gut funktioniert, leider
gibt es aber ein paar Macken bzw. Probleme:
- Vermutlich aufgrund des "Bürstenfeuers" der 12V-Luftpumpe, zicken
meine zwei verwendeten Mikro-Analog-Servos, während diese Pumpe in
Betrieb ist. Der Servo ist zwar eher "billig" (Stichwort China-Servos),
jedoch funknieren sie tadellos, sofern die Pumpe nicht läuft. Wie kann
ich diese Servos entstören bzw. Abschirmen beziehungsweise die Pumpe
entstören, damit diese nicht die Signalleitung der Servos stört?
--> Hierbei muss angemerkt werden, dass das Gehäuse der Pumpe aus
Kunststoff ist und somit das Motorgehäuses nicht zugänglich ist - kann
man es somit überhaupt entstören?
- Wie kann ich die Spannungsversorgungen stützen? Habe etwas von
Stützkondensatoren (Elkos) gelesen direkt an der Spannungsversorgung
(1000 uF an der 12V-Leitung, 470 uF an den 5V-Netzteilen?) Könnt ihr mir
eine Empfehlung der Kapazitäten angeben oder sonstige Tipps?
Habe den Schaltplan angehängt, ich hoffe er ist verständlich bzw.
leserlich.
Für eure Inputs und Hilfe bedanke ich mich schon einmal herzlich im
Voraus!
Grüsse aus der Schweiz!
LC Tiefpass? Das wären 2 Drosseln in die Zuleitung zur Pumpe und
dahinter einen z.B. 100nF direkt über die Pumpe. Die Drosseln müssen
natürlich den Pumpenstrom vertragen. Grösse je nachdem, was du verbauen
kannst, ab 1mH aufwärts wäre gut.
Niels R. schrieb:> Habe etwas von> Stützkondensatoren (Elkos) gelesen direkt an der Spannungsversorgung> (1000 uF an der 12V-Leitung, 470 uF an den 5V-Netzteilen?) Könnt ihr mir> eine Empfehlung der Kapazitäten angeben oder sonstige Tipps?
Die sind obligatorisch. Die Werte sind schon nicht schlecht. Je dicker
übrigens die Zuleitungen, desto wirksamer ist die Pufferung.
Es schadet auch sicher nicht, jedem Servo noch einen 100nF an der
Betriebsspannung zu verpassen.
Matthias S. schrieb:> LC Tiefpass? Das wären 2 Drosseln in die Zuleitung zur Pumpe und> dahinter einen z.B. 100nF direkt über die Pumpe. Die Drosseln müssen> natürlich den Pumpenstrom vertragen. Grösse je nachdem, was du verbauen> kannst, ab 1mH aufwärts wäre gut.>> Niels R. schrieb:>> Habe etwas von>> Stützkondensatoren (Elkos) gelesen direkt an der Spannungsversorgung>> (1000 uF an der 12V-Leitung, 470 uF an den 5V-Netzteilen?) Könnt ihr mir>> eine Empfehlung der Kapazitäten angeben oder sonstige Tipps?>> Die sind obligatorisch. Die Werte sind schon nicht schlecht. Je dicker> übrigens die Zuleitungen, desto wirksamer ist die Pufferung.> Es schadet auch sicher nicht, jedem Servo noch einen 100nF an der> Betriebsspannung zu verpassen.
Danke für die Antwort!
Könntest du mir das kurz etwas genauer erklären bzw. was für Bauteile
ich wie anschliessen muss?
Die Pumpe benötigt 12V und laut Datenblatt 0.44A im Betrieb...
Also, wenn ich mal zusammenfassen darf:
- je ein 470uF direkt (oder so nah wie möglich) an den 5V-Netzteilen
- ein 1000uF direkt am 12V-Netzteil
- je ein 100nF direkt an den Servos (zw 5V und GRD)
Kannst du nochmals erklären, was du mit Drosseln genau meinst?
Danke!
Also, ich fasse zusammen nochmals:
- je ein 470uF direkt (oder so nah wie möglich) an den 5V-Netzteilen
- ein 1000uF direkt am 12V-Netzteil
- je ein 100nF direkt an den Servos (zw 5V und GRD)
- je eine Drossel sowohl zum Plus als auch zum Minus der Pumpe
- jeweils zwischen Drossel und Plus/Minus-Pol ein 100nF
Noch eine andere Frage: Hänge ich die GND/Erdungen der ganzen Netzteile
zusammen oder nicht? Die beiden 5V-Netzteile habe ich ja bereits
zusammenhängen müssen, weil sonst die Steuerung der Servos nicht
funktioniert...
Niels R. schrieb:> Hänge ich die GND/Erdungen der ganzen Netzteile> zusammen oder nicht?
Nur für die Servos und den MC, wie du schon hast, musst du zwingend
zusammenlegen. Der 12V Kreis kann unabhängig bleiben, da du ja mit
Relais schaltest.
Bringt keinerlei Vorteile, Minus hier nochmal mit GND zu verbinden.
Niels R. schrieb:> - jeweils zwischen Drossel und Plus/Minus-Pol ein 100nF
Nee, damit überbrückst du ja die Drossel, sondern so:
Guten Morgen
Ich konnte mein Projekt soweit gut realisieren und die Servos sind nun
beinahe fehlerfrei. Jedoch gibt es noch einen kleinen Schönheitsfehler:
Die Servos schlagen immer noch aus, wenn beispielsweise jemand im Haus
nen Lichtschalter betätigt o.ä. - dieses "Bürstenfeuer" scheint immer
noch einen Einfluss zu haben auf die Servos.
Ist sowas denn überhaupt vermeidbar oder sind solche Fehlimpulse so gut
wie nicht zu verhindern?
Danke und Gruss!
Eigentlich sind Servos nicht so empfindlich.
Kann es sein, dass der Mikrocontroller zum Zeitpunkt der Störung kein
Steuersignal erzeugt?
Ich würde die Steuerleitung wenigstens auf LOW ziehen, wenn die Servos
Pause machen sollen.
Niels R. schrieb:> Ist sowas denn überhaupt vermeidbar oder sind solche Fehlimpulse so gut> wie nicht zu verhindern?
Natürlich kann man sie verhindern, sonst würde das ja bei jedem
passieren. Du solltest jetzt also noch die Stromversorgung abfiltern und
lange unabgeschirmte Kabel, die nahe an Netzleitungen geführt werden, im
Aufbau vermeiden.
Der 'Button' aus dem obigen Schaltbild z.B. würde sicher von einem RC
Tiefpass profitieren. Als Grundregel sind Leitungen, die aus der
Aussenwelt kommen, nicht direkt in dem MC zu führen, sondern immer über
Filter. Sonst wird auch jegliche Entladung direkt ins Herz des MC
geleitet und das will man nicht.
So ein Tiefpass kann z.B. aus 220Ohm - 1kOhm R und einem 1nF-22nF C
bestehen.
https://en.wikipedia.org/wiki/Low-pass_filter#RC_filter
Stefan U. schrieb:> Eigentlich sind Servos nicht so empfindlich.>> Kann es sein, dass der Mikrocontroller zum Zeitpunkt der Störung kein> Steuersignal erzeugt?>> Ich würde die Steuerleitung wenigstens auf LOW ziehen, wenn die Servos> Pause machen sollen.
Danke für die Antwort.
Es ist einfach ein "Zucken" beim Servo, wenn etwas ein- oder
ausgeschaltet wird.
Mit "auf LOW ziehen" meinst du ein "digitalWrite(Servo, LOW)" auf den
Servo-Pin legen? Muss das dann wieder "rückgängig" gemacht werden?
Matthias S. schrieb:> Niels R. schrieb:>> Ist sowas denn überhaupt vermeidbar oder sind solche Fehlimpulse so gut>> wie nicht zu verhindern?>> Natürlich kann man sie verhindern, sonst würde das ja bei jedem> passieren. Du solltest jetzt also noch die Stromversorgung abfiltern und> lange unabgeschirmte Kabel, die nahe an Netzleitungen geführt werden, im> Aufbau vermeiden.> Der 'Button' aus dem obigen Schaltbild z.B. würde sicher von einem RC> Tiefpass profitieren. Als Grundregel sind Leitungen, die aus der> Aussenwelt kommen, nicht direkt in dem MC zu führen, sondern immer über> Filter. Sonst wird auch jegliche Entladung direkt ins Herz des MC> geleitet und das will man nicht.> So ein Tiefpass kann z.B. aus 220Ohm - 1kOhm R und einem 1nF-22nF C> bestehen.> https://en.wikipedia.org/wiki/Low-pass_filter#RC_filter
Das Schaltbild oben ist nicht mehr aktuell:
Die Stromversorgung ist folgendermassen" abgefiltert": 480uF Elko an der
5V-Stromversorgung, 1000uF Elkro an der 12V-Stromversorgung.
Sollte das also so als "Filterung" nicht reichen?
Und der Button hat ja mit dieser "Zuckungs-Erscheinung" nichts zu tun -
oder?
Danke!
> Und der Button hat ja mit dieser "Zuckungs-Erscheinung"> nichts zu tun - oder?
Ich würde sogar noch einen Schritt weiter gehen, und mal ein
Minimalprogramm auf den µC laden welches beide Servo-Signale auf Low
zieht und dann einfach gar nichts mehr macht.
Dann mal schauen, ob die Servos immer noch zucken.
Es könnte ja sein, dass sie zucken, weil der µC sie dazu befiehlt. Wenn
das der Fall ist, müsste dazu die Ursache finden. Könnte durchaus ein
Softwarefehler sein, oder wie Niels schon schrieb, eine Reaktion auf
einen Impuls vom Taster bzw dessen Zuleitungen.
Stefan U. schrieb:> Es könnte ja sein, dass sie zucken, weil der µC sie dazu befiehlt. Wenn> das der Fall ist, müsste dazu die Ursache finden. Könnte durchaus ein> Softwarefehler sein, oder wie Niels schon schrieb, eine Reaktion auf> einen Impuls vom Taster bzw dessen Zuleitungen.
Das ganze hat doch mit dem Taster nichts zu tun: Die Störungen treten
auf, wenn jemand im Haus das Licht ein oder ausschaltet - mit dem
eingebauten Taster in meinem Projekt hat es nichts zu tun denke ich.
Aber danke, das mit dem LOW und den Minimalprogramm werde ich testen! :)
> Das ganze hat doch mit dem Taster nichts zu tun
Sicher? Du denkst zu viel. Probiere es aus!
Bei Softwarefehlern bzw. lass es uns "unzureichende Entprellung" nennen,
ist alles möglich.
> Aber danke, das mit dem LOW und den Minimalprogramm werde ich testen!
Tu das. Es ist immer eine gute Idee, entweder
a) Das Programm schrittweise reduzieren, bis der Fehler weg ist, oder
b) Das Programm von 0 auf schrittweise aufzubauen, bis der Fehler wieder
auftaucht.
In deinem Falls würde ich mit b anfangen, um zu klären, ob ein
Hardwarefehler vorliegt.
Stefan U. schrieb:>> Das ganze hat doch mit dem Taster nichts zu tun>> Sicher? Du denkst zu viel. Probiere es aus!> Bei Softwarefehlern bzw. lass es uns "unzureichende Entprellung" nennen,> ist alles möglich.
Stimmt, das mit der Entprellung ist etwas was ich noch implementieren
muss. Auf jedenfall Zuckt der Servo, wenn jemand im Haus nen
Lichtschalter betätigt...
Also wenn du den Taster wirklich so wie gezeichnet angeschlossen hast
und keine Entprellung per Software realisiert hast, dann ist DAS die
Ursache für die Fehlfunktionen.
Der Eingang des µC ist mit ca. 50k Ohm so Hochohmig, dass er sich alles
mögliche einfängt. Bedenke, dass schon wenige Zentimeter Kabel oder
Leiterbahn eine gute Antenne abgeben.
Schau mal hier, da hat gerade jemand anderes auch Probleme mit
Störimpulsen. Er hat den selben Fehler gemacht:
Beitrag "Arduino - Interrupt-Entstörung ganz simpel?"
Falls du eine beeindruckende Demo sehen willst: Nimm mal einen CD4040
(Binärzähler). Betreibe ihn an eine 3V Knopfzelle, hänge eine LED an
Ausgang Q5, und 5cm losen Draht an den Takteingang - als Antenne.
Die LED wird blinken, sobald du den Aufbau auch nur in die Nähe von
elektrischen Geräten oder Leitungen bringst.
Danke für die Antwort!
Das macht natürlich Sinn, ABER: Das würde ja nur eine Rolle spielen,
wenn der Taster auch dazu verwendet wird, um den Servo zu steuern per
Software, oder? Das ist aber nicht der Fall - auch wenn ich den Taster
Software-technisch gar nicht implementiere/verwende, treten die
Zuckungen trotzdem auf.
Oder verstehe ich etwas falsch?
Stefan U. schrieb:> Mit dieser Info hättest du mal eher rausrücken sollen. Willst du uns> wirklich nicht das Programm zeigen?
Das kann ich gerne machen, allerdings ist das Programm in dem Sinne noch
nicht fertig bzw. besteht erst aus "Teilstücken".
So oder so - der Taster wird nur verwendet um einen Bewegungsablauf des
Servos zu starten, aber nicht um diesen zu steuern. Selbst im
Idle-Zustand treten die Zucker auf - der Bewegungsvorgang wird aber
nicht gestartet, somit kann es nicht der Taster sein.
Wie ich gelesen habe, liegt es halt an diesem "Bürstenfeuer", welches
entsteht wenn jemand halt nen elektrischen Kontakt herstellt - hier halt
wenn jemand im Haus den Lichtschalter betätigt...
Deine Schlussfolgerung klingt logisch.
Dein Bürstenfeuer erzeugt elektromagnetische Felder, die von hochohmig
abgeschlossenen Leitungen sehr leicht empfangen werden. Deswegen
solltest du die Steuerleitungen zu den Servos entweder ständig mit
Signalen ansteuern oder im Ruhezustand wenigstens auf Low halten.
Dadurch sind sie niederohmig abgeschlossen.
Ist Dir klar, dass ein Servo ohne Steuersignal sich nicht darum bemüht,
die aktuelle Position beizubehalten? Man kann ihn dann leicht von außen
verdrehen.
Stefan U. schrieb:> Deine Schlussfolgerung klingt logisch.>> Dein Bürstenfeuer erzeugt elektromagnetische Felder, die von hochohmig> abgeschlossenen Leitungen sehr leicht empfangen werden. Deswegen> solltest du die Steuerleitungen zu den Servos entweder ständig mit> Signalen ansteuern oder im Ruhezustand wenigstens auf Low halten.> Dadurch sind sie niederohmig abgeschlossen.>> Ist Dir klar, dass ein Servo ohne Steuersignal sich nicht darum bemüht,> die aktuelle Position beizubehalten? Man kann ihn dann leicht von außen> verdrehen.
Okay, das macht Sinn, allerdings: Wenn ich dem Servo die Anweisung gebe
"LiftServo.write(90)" und diese dann nicht mehr ändere, dann sollte er
doch die Position 90 halten, diesen Befehl muss ich ja nicht ständig
wiederholen - oder habe ich das falsch verstanden?
Also, anders ausgedrückt: Soll ich den Befehl
"LiftServo.write(POSITION)" ständig senden, selbst im IDLE-Modus? Oder
eher dann, wenn er nicht benutzt wird, auf LOW schalten?
Ich kenne deine Servo Library nicht. Wenn ich eine schreiben würde, dann
würde sie das Signal kontinuierlich ausgeben, bis ich eine spezielle
Methode zum Stoppen aufrufe.
Stefan U. schrieb:> Ich kenne deine Servo Library nicht. Wenn ich eine schreiben würde, dann> würde sie das Signal kontinuierlich ausgeben, bis ich eine spezielle> Methode zum Stoppen aufrufe.
Das ist die Standart-Library vom Arduino, um Servos zu steuern:
http://www.arduino.cc/en/Reference/Servo
Die Doku kannst dazu du sicher selbst lesen.
Nachtrag: Misst, die Frage ist dort nicht beantwortet. Typisch Arduino.
Dann mess halt nach, zum Beispiel mit einer LED. Das ist vielleicht
ohnehin hilfreich, um grobe Fehlfunktionen zu erkennen.
Stefan U. schrieb:> Nachtrag: Misst, die Frage ist dort nicht beantwortet. Typisch Arduino.
Ja, habe eben dazu auch nichts herausgefunden.
Aber ich werde mal am Abend etwas experimentieren, danke!
Stefan U. schrieb:> µC und Servos an der selben Stromversorgung ist keine gute Idee. Das> hattest du am Anfang besser gelöst.
Es ist ein MeanWell Netzteil mit 5V- und 12V-Ausgang. Aber sonst hänge
ich wieder ein kleines 5V-Trafonetzteil dran alleine für den Arduino und
verbinde die GND-Pins. Wäre das besser?
Stefan U. schrieb:> Ja das wäre besser.
Alles klar, dann mache ich das so, 0.5A sollten ja locker reichen für
den Arduino alleine - oder?
Kannst du mir kurz erklären, wieso dass das einen Unterschied macht bzw.
wieso es besser ist, getrennte Netzteile zu verwenden? Mir ist bewusst
dass es unsinnig ist, die Servos direkt am Arduino zu betreiben, da
dieser ja zu wenig Strom bereit stellt. Aber das Netzteil dass ich
verwende liefert beim 5V-Ausgang bis 4A - das reicht ja allemal für
alles zusammen?
> 0.5A sollten ja locker reichen
Ja
> erklären, wieso dass das einen Unterschied macht
Weil Motoren beim Anlaufen ziemlich viel Strom aufnehmen und darüber
hinaus noch hochfrequente Störungen erzeugen, die einfache Netzteile
nicht vollständig heraus filtern können.
Stefan U. schrieb:>> 0.5A sollten ja locker reichen>> Ja>>> erklären, wieso dass das einen Unterschied macht>> Weil Motoren beim Anlaufen ziemlich viel Strom aufnehmen und darüber> hinaus noch hochfrequente Störungen erzeugen, die einfache Netzteile> nicht vollständig heraus filtern können.
Bin nicht ganz sicher, ob ich die Frage richtig gestellt habe:
Weshalb soll ich ein getrenntes für den Arduino nehmen, wenn doch mein
Netzteil 5V/4A liefern kann?
Soll ich an das Extra-Netzteil für den Arduino auch einen 470uF
dranhängen zur Sicherheit?
Weil die Motoren der Servos hochfrequente Störungen auf der
Versorgungsspannung erzeugen, die das Netzteil wahrscheinlich nicht
unterdrücken kann.
Ein Oszilloskop würde es Dir zeigen.
> Soll ich an das Extra-Netzteil für den Arduino auch einen 470uF> dranhängen zur Sicherheit?
Solange du nicht erklären kannst, wie dieser Kondensator gutes tut,
lasse s lieber. Viel hilft nicht immer viel.
Stefan U. schrieb:> Solange du nicht erklären kannst, wie dieser Kondensator gutes tut,> lasse s lieber. Viel hilft nicht immer viel.
Mir ist zumindest klar, dass ein Elko die Spannungsversorgung
stabilisiert, aber dann lass ich den weg - danke! :)
Ich kann ja mal am Abend ein paar Updates dazu posten - danke für die
Hilfe!
Zu viel Kapazität führt zu Versagen der Regelung im Netzteil. Das
wiederum kann zur vollständigen Zerstörung deiner Schaltung führen.
Bei manchen Netzteilen gibt der Hersteller einen Maximalwert für die
kapazitive Last an.
Eine Versorgungsspannung die bereits ausreichend stabil ist bedarf
keiner weiteren Stabilisierung. Wenn das, was aus einem Schaltnetzteil
heraus kommt, nicht ausreichend stabil ist, dann ist ein anderes
Netzteil in aller Regel die bessere Wahl.
Stefan U. schrieb:> µC und Servos an der selben Stromversorgung ist keine gute Idee.
Wenn man es richtig macht, bei der Masseführung aufpasst und das
Netzteil ausreichend potent ist, ist das kein Problem.
Niels R. schrieb:> Aber das Netzteil dass ich verwende liefert beim 5V-Ausgang bis 4A - das> reicht ja allemal für alles zusammen?
Nirmalerweise schon. Nur sollte man dann die Versorgung des µC in der
Praxis nicht "hinter" die Servos klemmen...
Niels R. schrieb:> Zuckt der Servo, wenn jemand im Haus nen Lichtschalter betätigt...
Auch, wenn du statisch ein festes PWM Tastverhältnis an die Servos
ausgibst?
Dann Koppelt die Sötrung irgendwie über die Masseführung ein...
Niels R. schrieb:> Standart
Was ist das?
Stefan U. schrieb:> Zu viel Kapazität führt zu Versagen der Regelung im Netzteil. Das> wiederum kann zur vollständigen Zerstörung deiner Schaltung führen.>> Bei manchen Netzteilen gibt der Hersteller einen Maximalwert für die> kapazitive Last an.
Aber der 1000er und 4700er am anderen Netzteil sind okay - hoffe ich?
Wurde mir auf jeden Fall von mehreren Seiten so empfohlen!
> Wenn man es richtig macht, ... ist das kein Problem.
Traust du es dem TO zu? Lieber zwei Netzteile, das ist für ihn die
einfachere und zuverlässigere Lösung.
Lothar M. schrieb:> Nirmalerweise schon. Nur sollte man dann die Versorgung des µC in der> Praxis nicht "hinter" die Servos klemmen...
Der Schaltplan ist nicht 100% genau, die 5V und GND vom Netzteil werden
an einem Punkt weiterverteilt, nicht hintereinander.
> Auch, wenn du statisch ein festes PWM Tastverhältnis an die Servos> ausgibst?> Dann Koppelt die Sötrung irgendwie über die Masseführung ein...
Könnte ich rein theoretisch das Erdungskabel des Netzteils auch
weglassen? Das muss ja nicht zwangsmässig dreipolig angeschlossen sein
ans Stromnetz - oder doch?
Niels R. schrieb:> Könnte ich rein theoretisch das Erdungskabel des Netzteils auch> weglassen? Das muss ja nicht zwangsmässig dreipolig angeschlossen sein> ans Stromnetz - oder doch?
Ziemlich einfach: wenn dein Netzteil einen PE-Anschluss hat, dass muss
der an PE.
Denn eines ist sicher: wenn der nicht nötig ist, dann wird das Geld
dafür nicht ins Netzteil verbaut.
IdR. wirken Entstörbauteile auf den PE. Der dort gesammelte
Ableitstrom muss auf PE abgeführt werden.
Lothar M. schrieb:> Ziemlich einfach: wenn dein Netzteil einen PE-Anschluss hat, dass muss> der an PE.
Alles klar, dann lass ich das so dran.
Ich verstehe leider nicht, wie ein Extra-Netzteil für den Arduino die
Servo-Zuckungen, beseitigen soll, das Problem liegt ja offenbar bei den
Servos selber (bzw dessen Verdrahtung) und nicht bei dem
MikroController...
Wenn es einen dreipoligen Anschluss hat, musst du auch alle drei
verwenden. Alleine schon aus Sicherheitsgründen und zweitens, um nicht
noch mehr Probleme mit Störsignalen zu bekommen.
Und noch immer spinnt mein Servo und ich habe keine Ahnung, was ich noch
machen könnte... Sollte ich in der Steuerleitung vom Servo auch einen
Kondensator anbringen?
Das wird wohl so nicht einfach zu besorgen sein, zudem wohl etwas viel
Aufwand für ein Hobbyprojekt.
Aber ich weiss unterdessen, dass die Servos nur spinnen, wenn die Pumpe
läuft, also ist diese der Übeltäter. Diese ist bereits mit Ferritringen
und nem 100nF parallel entstört - kann ich da eventuell sonst noch was
machen?
Danke für jegliche Hilfe!
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