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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Rauschen der Versorgungsspannung unterdrücken


Autor: FrageMan (Gast)
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Hallo,

ich verwende einen sehr sensiblen Sensor. Beim Rauschen der 
Versorgungsspannung rauscht auch der Ausgang des Sensors.

Es handelt sich um ein Kraft-Moment-Sensor. Und die Versorgungsspannung 
von 5V nehme ich von der Mikrocontrollerplatine. Wie kann man das 
Rauschen am effektivsten dämpfen?

Der Betriebsstrom des Sensors beträgt 260mA! Das heisst wenn ich ein RC 
Glied für Tiefpass verwende, darf der Widerstand nicht groß sein.
Das Rauschen hat aber auch hochfrequete Anteile.

Kann ich Spule in Reihe schalten? Kann man RC Glied und Spule gemeinsam 
verwenden? Beim Abschalten der 5V erzeugt die Spule einen hohen Strom, 
ich mache mir Sorgen um den Sensor, dass er dadurch keine Schaden 
nimmt...

Bitte um Hilfe und Tipps... DANKE!

Autor: FrageMan (Gast)
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Das Rauschen kommt von MAX232... 140kHZ, denke ich...
Außerdem habe ich einen Atmega644 mit 16MHz Quarz. LTC1859 AD-Wandler 
und LTC1590DA-Wandler... ein Treiberbaustein L293D, Optokoppler. Das 
wars... SPI Bus und I2C Bus wird auch benutzt.

Autor: Reiner S. (chickstermi) Benutzerseite
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Ich habe mich im Rahmen meines Studiums mal mit

"High Current, Low Noise Voltage References"

beschäftigt und da die ein oder andere Schaltung zu getestet. Leider hab 
ich das Dokument grad nicht hier, ich könnte dir heut abend aber 
weiterhelfen und es dir schicken, wenn Interesse besteht.

gruß reiner

Autor: mandrake (Gast)
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Nur so eine Idee:
Falls das 140kHz-Signal das Problem ist könnte man das Sensorsignal 
synchron zu diesem 140kHz-Signal samplen (falls die Hardware das 
hergibt). Dadurch würdest du das Signal auch schon rausfiltern. Im 
Idealfall ist das eine reine Softwareänderung.

Vielleicht hilft dir diese Idee....

Gruß

Mandrake

Autor: Kai G. (runtimeterror)
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Die Idee gefällt mir, aber ich schätze, er wird ohne Trigger/Sync die 
Frequenz nicht genau treffen und riskiert damit eine Schwebung, bei der 
das Filtern noch schwieriger sein dürfte.

Autor: Thilo M. (Gast)
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Um den Aufwand des Filterns zu vermeiden:
warum spendierst du dem Sensor nicht seine eigene Versorgung?
Ein gut geglätteter (LC-Glied) Spannungsregler sollte seinen Dienst tun. 
;)

Autor: FrageMan (Gast)
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Ja, Rainer, ich wäre dir für das Dokument sehr dankbar! Schick bitte an 
meine eMail: eskadron@gmx.de

Vielen Dank!

Autor: Gast (Gast)
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Hallo,
Wie oft mußt du den das Signal auswerten?
Bilde doch einen Mittelwert, 64 Werte aufaddieren und dann rechtsshift 
um 6 Stellen, das passt alles noch in eine 16bit Variable. Kostet halt 
ein bissel Zeit :)
Oder klemm dein Rauschen auch an Vref.

Autor: FrageMan (Gast)
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Ich kann mir Verzögerung nicht leisten... wir messen 
Kollisionüberwachung...

Autor: HildeK (Gast)
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>Kann ich Spule in Reihe schalten? Kann man RC Glied und Spule gemeinsam
>verwenden?
Ja. Ein LC-Filter ist zunächst die einfachst Möglichkeit, die Spannung 
zu säubern. Es sollte nicht nur ein C sein, sondern eine Kombination aus 
Elko (? 10µF, 100µF) und Kerko. Bei dem Strom würde ich auf ein R 
verzichten.
Wenn die Möglichkeit besteht, einen eigenen Spannungsregler für den 
Sensor nehmen (siehe Thilo M.). Wenn nicht, auf jeden Fall die Zuführung 
zum Sensor beim Spannungsregler direkt abnehmen. Die Masse der 
Sensorsignale nahe beim Signaleingang der Auswerteschaltung anschließen 
- zumindest dafür sorgen, dass die Masseströme der Dreckschleudern nicht 
über die Signalmasse fließen können (jedes Signal und jede VCC hat einen 
Rückstrom zur Quelle, der hauptsächlich auf dem kürzesten Masse-Weg 
fließt).

>Beim Abschalten der 5V erzeugt die Spule einen hohen Strom,
>ich mache mir Sorgen um den Sensor, dass er dadurch keine Schaden
>nimmt...

Ich verwende schon seit vielen Jahren Spulen in den 
Versorgungsspannungsleitungen. Von dem Effekt ist mir bisher nichts 
aufgefallen.

>Das Rauschen kommt von MAX232... 140kHZ, denke ich...

Dann wäre es für den auch wichtig, die VCC über LC abzutrennen. Der 
produziert ja den Dreck (denkst du) und den sollte man vom Rest der 
Schaltung fernhalten. Zumindest aber seine Entkopplung mit großer 
Sorgfalt durchführen (kürzeste Verbindungen des Entkopplungs-C zu VCC- 
und GND-Pins). Elko und Kerko parallel verwenden.

Autor: RAUSCH (Gast)
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Hallo,


versuch es mal mit Ferrite Beads in den Leitung (Störsender oder 
Störempfänger) und diversen C's. Die VCC vom ADC immer mit RC Filtern !

Autor: 3357 (Gast)
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Aeh, ja, und das Layout...

Autor: RAUSCH (Gast)
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Hast halt Mist gebaut. Kann jedem mal passieren ...

Autor: axelr. (Gast)
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Maxim hat eine nette Idee veröffentlicht:
Ein Spannunsregler mit "Sense" ausgang wird über RC GLied an einen 
Transistor angeschlossen.
http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/an_pk/3657

Gruß
Axelr.

Autor: axelr. (Gast)
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http://www.ednchina.com/download/maxim/maxim/html/...

Hier die etwas einfachere Variante, die ich eigentlich meinte ;-)

Autor: HildeK (Gast)
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>Hast halt Mist gebaut. Kann jedem mal passieren ...
RAUSCH, Du bist etwas voreilig. Dann müsste er ja alles wegwerfen und 
aufgeben! Probleme, die auftreten, löst man.

Nochmals zum Kraft-Moment-Sensor:
Wenn die Störungen deutlich oberhalb der Signalfrequenz (wir wissen noch 
nichts darüber) des Sensor liegen - da kann man ja auch filtern.

>Ich habe mich im Rahmen meines Studiums mal mit
>"High Current, Low Noise Voltage References"
>beschäftigt

Gäbe es einen relevanten Ausschnitt zum Thema auch hier öffentlich?

Autor: RAUSCH (Gast)
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@HildeK

Das hat sich auf den jetzigen Stand bezogen und nicht auf seine weitere 
Vorgehensweise. Für mich ist das Layout, das hier anscheinend nicht mehr 
geändert werden soll/kann, ein Fehldesign.

> Ich kann mir Verzögerung nicht leisten... wir messen
> Kollisionüberwachung...

Ich möchte auf alle Fälle nicht in diesem Fahrzeug sitzen !

Autor: HildeK (Gast)
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@RAUSCH
>Das hat sich auf den jetzigen Stand bezogen und nicht auf seine weitere
>Vorgehensweise. Für mich ist das Layout, das hier anscheinend nicht mehr
>geändert werden soll/kann, ein Fehldesign.

Es mag schon ein Fehldesign sein. Er hat dabei herausgefunden, dass 
bestimmte Teile seiner Schaltung den Sensor stören. Er sucht nach 
Abhilfe. Dazu ist das fehlerhafte Design ideal, denn die Störungen sind 
sichtbar und jede Maßnahme kann leichter auf Erfolg oder 
Wirkungslosigkeit geprüft werden. Das fließt dann in das notwendig 
Redesign ein. Dass es gebraucht wird, keine Frage.
Aber zunächst mal benötigt er schnell eine brauchbar funktionierende 
Einheit, sei es weil andere bereits erste Messungen machen wollen oder 
irgendwas demonstrieren müssen. Oder weil der Chef einen Termin gesetzt 
hat. Vielleicht kommt er mit den Korrekturen bereits auf 80% oder 90% 
des erreichbaren.
Deshalb meine Aussage: nicht wegwerfen. Die Probleme lösen.
Und daraus lernen. Mir war dein Statement '... Mist gebaut ...' zu hart.
Als Tipp, an welchen Stellen er suchen soll, war deine Aussage ja auch 
nicht unbedingt verwendbar :-).

Autor: 3357 (Gast)
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Der Fehler wird im Layoutt sein. Am Senseeingang des Reglers wird die 
Spannung gemessen. Eine triviale Aussage solange man GND als GND, Vout 
als Vout und Vcc als Vcc betrachtet. Irgendwann, speziell bei 
Hochstomdesigns muss man sich von dieser Vorstellung loesen. Dann ist 
GND und GND micht mehr identisch, sondern um .. 3mV verschieden, je 
nachdem in welche Richtung der Strom fliesst. Das war die DC 
Betrachtung. Die AC Betrachtung nimmt auch kapazitive und induktive 
Elemente einer Leiterbahn, sowie kapazitive und Induktive Kopplungen 
einer Nachbarleiterbahn mit.

Autor: FrageMan (Gast)
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Vielen Dank für Eure Hilfe! Ihr habt mir Mut gegeben :) Ich werde 
wahrscheinlich dem Sensor eine eigene Versorgungsspannung mit einem 
Spannungsregler spendieren. Ich habe mir eins von Texas Instruments 
ausgesucht: http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/ua7805.html

Das Rauschen beträgt bei diesem Regler 40µV. Ich glaube das ist sehr 
wenig, oder?

Außerdem möchte ich ein paar Kondensatoren verwenden. Wenn immer noch 
nicht befriedigend, dann noch eine Spule dazu. Wie müsste ich die Spule 
dimensionieren?

Vielen, vielen Dank!

Autor: AushilfsTROLL (Gast)
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@HildeK
Scheinst ein netter Mensch zu sein, der wirklich andern helfen mag.
Freut mich.
Mit der Weile ist das selten.
Das war hier früher mal recht üblich.

Autor: Thilo M. (Gast)
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>Wie müsste ich die Spule dimensionieren?

Versuch's mal mit 10µH (Bauform SMCC) in Reihe und 100nF gegen Masse.

Autor: HildeK (Gast)
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AushilfsTROLL wrote:
>@HildeK
>Scheinst ein netter Mensch zu sein, der wirklich andern helfen mag.
Ich versuch es zumindest. Danke.


>>Wie müsste ich die Spule dimensionieren?
>Versuch's mal mit 10µH (Bauform SMCC) in Reihe und 100nF gegen Masse.
Wenn die 140kHz wirklich eine Rolle spielen, dann schadet ein 10µF 
parallel zu den 100n auch nicht. Trenne so auch den Hauptstörer ab und 
spendiere die C's auf beiden Seiten der Spule, zumindest beim Störer 
auch auf der Eingangsseite.
Die Spule muss deinen Strom vertragen - klar.

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