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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sensorleitung gegen EMV schützen


Autor: Christian J. (elektroniker1968)
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Hallo,

ich möchte gern eine 5m lange ungeschirmte Leitung zu einem dgitalen 
Sensor gegen EMV schützen. Der fliessende Strom beträgt wegen der 
Hochohmigkeit des uC Pins nur wenige Mikroampere. Es werden Daten mit 
einer frequenz bis 1000 Hz übertragen. Die Praxis zeigt mir, dass sich 
das gerät schon verschluckt, wenn ich ein elektronisches Feuerzeug 
direkt am Kabel zünde. uC seitig sind bisher Clamp Dioden gegen Vss und 
GND angebracht. Sonst erstmal nichts. In der EMV Kammer spinnt der uC 
schon bei 10V/m HF ab ca 100 Mhz. Das Kabel ist die einzige Verbindung 
zur Aussenwelt, alles andere ist geschirmt. Keine Masse, da mit Batterie 
betrieben.

Hat da jemand eine einfache L-C-R Schatung parat, die das Problem lösen 
kann, auch HF abschirmen?

Gruss,
Christian

Autor: Sven (Gast)
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Hi,

was heisst genau das Gerät "verschluckt" sich. Stürzt etwas ab oder
werden nur falsche Werte angezeigt ?

Dann müsstest Du doch eine Übertragungskontrolle haben, zb. CRC
wegen dem digitalen Sensor ?

Anmerkung: Wenn es ein Gerät mit Akku ist, heisst das doch nicht,
das man keine Schirmung des Gehäuse inkl. des Sensorkabels verbauen 
kann....

Warum ist denn keine Schirmung vorgesehen ?

Zu "5m nicht geschirmt" fällt mir direkt nichts ein...

Gruß Sven

Autor: Uwe (Gast)
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Ich nehme mal an du willst EMV "Elektromagnetische Verträglichkeit", 
denn keine EMV hast du schon.

- externe PullUps verwenden
- TVS benutzen (hast du ja glaube ich schon)
- evtl. BEADS obwohl die ein paar unangenehme Nebeneffekte haben
- Serienwiderstände

Wie verschluckt sich denn der uC ?

1 Restart
2 Hängt
3 Daten kommen nicht richtig an

1 & 2 kann an fehlender Schutzschaltung liegen
1 & 2 & 3 kann an schlechter Software liegen.

Du musst immer von Datenverlusten/falschen Daten ausgehen, ansonsten 
bekommst du auch mal ohne Störeinwirkung nette Effekte.

Autor: SeppK (Gast)
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Die Clamp-Dioden alleine helfen dir nichts. Ein geschirmtes Kabel ist 
hier Pflicht, kann aber alleine auch nicht unbedingt helfen. Wie sieht 
denn das Layout aus.(Masseführung, 2-Lagig oder 4-Lagig)

Autor: oszi40 (Gast)
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Jedes Kabel ist eine "Antenne". Ersetze die "Klingelleitung" durch ein 
cat5-Kabel und versuchs noch mal.

Interessant ist auch der Massepunkt der Abschirmung.

Autor: Christian (Gast)
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Hallo,

danke für die Antworten. Ein geschirmtes Kabel geht nicht, zu steif, es 
muss flexibel sein. Fakt ist dass sich das Kabel einiges einfängt und 
der uC abstürzt, er resettet durch Watchdog. Das passier nicht wenn ich 
mich in der isolierten Absorberkammer befinde, also sind es externe 
Einflüsse.

Es geht jedoch viel besser mit einer kleinen 10uf Drossel im Kabel, 
einem 1k Widerstand und einem 10pf Kondensator gegen Masse. Ausserdem 
ist das Kabel nun verdrillt was es vorher nicht war.

Verstehe nicht warum alle geschirmte Kabel haben wollen, es geht doch 
nur darum alle Frequenzen überhalb der Datenfrequenz abzuschirmen. Über 
twisted pair Kabel kann man Megabits übertragen.

Gruss,
Christian

Autor: 3363 (Gast)
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Von jedem Pin ein 1nF gegen Erde und gut ist, bei einem Metallgehaeuse.

Autor: Wolf (Gast)
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"Über twisted pair Kabel kann man Megabits übertragen."

In Deiner Schaltung fehlen wahrscheinlich solche dafür hergestellten 
Sender und Empfänger und Fehlerrkorekturen. Mit Verdrillen alleine ist 
es meistens schon geschafft.

Autor: HildeK (Gast)
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>In Deiner Schaltung fehlen wahrscheinlich solche dafür hergestellten
>Sender und Empfänger und Fehlerrkorekturen. Mit Verdrillen alleine ist
>es meistens schon geschafft.
Geeignete Sender und Empfänger: ja (LVDS, ECL oder PECL u.a.). Das wären 
aber Standard-Teile. Eine Fehlerkorrektur ist da noch nicht notwendig. 
Auch nicht bei 50 MBit/s oder mehr. Ohne Spulen, Cs oder ähnlichem Zeug, 
das in digitalen Leitungen nichts verloren hat.

Autor: Frank B. (frankman)
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Wolf wrote:
> "Über twisted pair Kabel kann man Megabits übertragen."
>
> In Deiner Schaltung fehlen wahrscheinlich solche dafür hergestellten
> Sender und Empfänger und Fehlerrkorekturen. Mit Verdrillen alleine ist
> es meistens schon geschafft.

Sag mal, wie oft warst Du denn schon bei der EMV? Schreib doch nicht so 
einen Unsinn, wenn Du es nicht besser kannst...

Autor: Frank B. (frankman)
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HildeK wrote:
>>In Deiner Schaltung fehlen wahrscheinlich solche dafür hergestellten
>>Sender und Empfänger und Fehlerrkorekturen. Mit Verdrillen alleine ist
>>es meistens schon geschafft.
> Geeignete Sender und Empfänger: ja (LVDS, ECL oder PECL u.a.). Das wären
> aber Standard-Teile. Eine Fehlerkorrektur ist da noch nicht notwendig.
> Auch nicht bei 50 MBit/s oder mehr. Ohne Spulen, Cs oder ähnlichem Zeug,
> das in digitalen Leitungen nichts verloren hat.

Dann schau dir mal ein Motherboard von einem PC an, Du wirst Dich 
wundern, wie viel von diesem "Zeug" in Datenleitungen verbaut ist.
Siehe mein Post weiter oben.... Keine Ahnung und davon jede Menge.

Autor: Wolf (Gast)
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An Frank B.
Wer richtig lesen kann, ist klar im Vorteil.
Wenn ich zitiere, dann meistens nicht mich selbst.
Warst Du schon mal beim Differenzieren?
Dann lies bitte "Wichtige Regeln".

Autor: Wolf (Gast)
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Frank B. ist heute wirklich gut drauf.

Autor: Frank B. (frankman)
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Christian J. wrote:
> Hallo,
>
> ich möchte gern eine 5m lange ungeschirmte Leitung zu einem dgitalen
> Sensor gegen EMV schützen. Der fliessende Strom beträgt wegen der
> Hochohmigkeit des uC Pins nur wenige Mikroampere. Es werden Daten mit
> einer frequenz bis 1000 Hz übertragen. Die Praxis zeigt mir, dass sich
> das gerät schon verschluckt, wenn ich ein elektronisches Feuerzeug
> direkt am Kabel zünde. uC seitig sind bisher Clamp Dioden gegen Vss und
> GND angebracht. Sonst erstmal nichts. In der EMV Kammer spinnt der uC
> schon bei 10V/m HF ab ca 100 Mhz. Das Kabel ist die einzige Verbindung
> zur Aussenwelt, alles andere ist geschirmt. Keine Masse, da mit Batterie
> betrieben.
>
> Hat da jemand eine einfache L-C-R Schatung parat, die das Problem lösen
> kann, auch HF abschirmen?
>
> Gruss,
> Christian

Leider kann man hier kein Kochrezept anbieten. Es hängt von zu vielen 
Faktoren ab, wann wo was stört.
Evtl. helfen Dir Klappferrite auf der Leitung, ggv. eine oder zwei 
Umdrehungen machen.

Dann kannst du noch versuchen, Serienwiderstände von 10-20 Ohm 
einzuplanen.
SMD Ferrite in den Leitungen helfen auch ab und zu.
Eine Schirmung wäre auf jeden Fall einen Versuch wert. Auch wenn das 
Kabel damit unflexibel wird.. (Wieso denn das, ich kenn da echt gute 
geschirmte, dünne Kabel) Deine TVS und Suppressor Dioden helfen mehr bei 
ESD!

R-C oder L-C Kombinationen sind auch denkbar. Aber da ist es wiederum 
wichtig, ob du Gleich oder Gegentaktstörungen hast.

Autor: Frank B. (frankman)
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Wolf wrote:
> An Frank B.
> Wer richtig lesen kann, ist klar im Vorteil.
> Wenn ich zitiere, dann meistens nicht mich selbst.
> Warst Du schon mal beim Differenzieren?
> Dann lies bitte "Wichtige Regeln".

Mit verdrillen ist es eben nicht meistens schon geschafft!

Autor: Wolf (Gast)
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Also auf MSI-Mutterbrettern gibts jede Menge dieses Zeugs, aber in 
Datenleitungen sind sie es nicht. Komm nach Frankfurt ins Repair-Center 
und schau sie Dir an, oder nach Holland, da liegen noch mehr davon 
herum.

Autor: HildeK (Gast)
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>Keine Ahnung und davon jede Menge.
Wie du meinst ...

Autor: lkmiller (Gast)
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>Der fliessende Strom beträgt wegen der
>Hochohmigkeit des uC Pins nur wenige Mikroampere.

Hochohmig = ESD-empfindlich.
Kannst du nicht den Sensor-Ausgang (der ist ja digital) etwas mehr 
belasten und ziemlich niederohmig übertragen?
(Der Mann meines Vertrauens im EMV-Labor bezeichnet alles über 5k als 
hochohmig)

Und: keine offenen Eingänge am Controller.
Fehlfunktion durch falschen Sensorwert, das könnte per SW abgefangen 
werden.
Aber das ist schon bedenklich, dass bei dir der uC abschmiert.

Autor: Frank B. (frankman)
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Wolf wrote:
> Also auf MSI-Mutterbrettern gibts jede Menge dieses Zeugs, aber in
> Datenleitungen sind sie es nicht. Komm nach Frankfurt ins Repair-Center
> und schau sie Dir an, oder nach Holland, da liegen noch mehr davon
> herum.

Ich soll also nach Holland kommen, und deine verdrillten Drähte 
anzuschauen?
Oder soll ich "dieses Zeugs" auf den "Musterbrettern" anschauen?
Das ist wahrscheinlich der Grund, dass es nur "Musterbretter" ohne 
Zulassung sind.

Autor: Wolf (Gast)
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Pause?
Kaum zu glauben....
nein, alle holen erst wieder tief Luft.

Autor: Wolf (Gast)
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Mann, Frank, lesen können solltest Du zuallererst, oder eine Brille 
aufsetzen.

Autor: Dieter Stotz (bulova)
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Christian,

befindet sich Dein Gerät in einem Metallgehäuse bzw. ist ein solches 
verwendbar? Falls ja, würde ich folgendes vorschlagen:

Von jedem externen Anschluss einen HF-tauglichen Kond. ca. 10 nF direkt 
nach dem Eintreten ins Gehäuse auf letzteres möglichst kurz verbinden. 
Optimalerweise sollte jeder dieser Kondensatoren noch parallel eine 
Suppressordiode erhalten.

Erfahrungsgemäß ergeben sich solche Störungen nicht zufolge 
asymmetrischer Spannung zwischen zwei Anschlüssen, sondern zwischen 
irgendeinem Anschluss und der Erde. Ohne die oben genannten 
Kondensatoren laufen die Störungen über Teile der Schaltung und strahlen 
dann kapazitiv auf die Umwelt, also die Erde ab. Mit den Komponenten 
hingegen werden sie wie über einen Bypass direkt auf eine Abstrahlfläche 
gelenkt, ohne dass vorher die Schaltung behelligt wird. Falls man das 
Gehäuse auch erden darf/soll, wird die Verbesserung noch besser.


Dieter

Autor: Fragender (Gast)
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Könnte da jemand freundlicherweise eine Skizze von machen? Mir als 
Halblaie sagt mir das mit "Von jedem externen Anschluss einen 
HF-tauglichen Kond. ca. 10 nF direkt
nach dem Eintreten ins Gehäuse auf letzteres möglichst kurz verbinden.
"
Besten Dank

Autor: Wolf (Gast)
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Christian J. schrieb: "In der EMV Kammer spinnt der uC schon bei 10V/m 
HF ab ca 100 Mhz. Das Kabel ist die einzige Verbindung zur Aussenwelt, 
alles andere ist geschirmt. Keine Masse, da mit Batterie betrieben."
...Keine Masse... = kein Schutzleiteranschluß!
In einem Metallgehäuse bestimmt oder metallisiertem Kunststoffgehäuse?

Autor: KURZ (Gast)
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@Fragender:

In der kürze liegt die Würze !

Der Strom bzw. die Störungen müssen von der Schaltung fern gehalten 
werden und dafür eignet sich ein Metallgehäuse ganz gut. Man muss aber 
auch die andere Seite sehen, ein Gehäuse kann Störungen auch ins Innere 
übertragen (z.B. ESD).

Autor: Wolf (Gast)
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...wenn es einen leichten Pfad findet.

Autor: Christian J. (elektroniker1968)
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Hallo,

ich habe diesen Thread leider vergessen aber möchte mich dennoch 
bedanken für all die Antworten. Sollte nicht unhöflich erscheinen dass 
ich nicht mehr geantwortet habe.

Das Problem ist weg durch die beschriebenen Massnahmen: 10uH Drossel mit 
ganz schlechter Güte, Verdrillung und 10pf gegen Masse. Die Werte sind 
leider nur geschätzt, wie man die berechnet weiss ich nicht, dazu müsste 
ich ein Modell entwickeln und simulieren. Ich habe in der Absorberkammer 
einfach alle Frequenzen an der Yagi durchgefahren und die Drossel 
stufenweise reduziert bis ich bei 10uH war. Bei Resonanz die ein LC 
Schwingkreis ja nunmal hat schmiert der uC weiter ab aber das darf er 
auch, geht nicht anders, wenn die Leitung eine Antenne ist. Es wäre 
Zufall wenn diese Frequenz, die über 500 Mhz liegt genau in der Stärke 
anliegen würde. Unterhalb 10 V/m passiert nicht viel.

Das Gehäuse ist aus Metall, mit Minus der Batterie verbunden, zudem habe 
ich Durchführungskondensatoren an die 3 Leitungen gemacht wo sie durchs 
Gehäuse gehen.

Autor: Wolf (Gast)
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Gut.

Autor: Fragender (Gast)
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also reicht es, einfach das Metall-Gehäuse auf Masse zu legen und alle 
Kabelschirme einseitig (also von der Platine aus) auf Masse? Ohne 
Drosseln, Spulen oder Kondensatoren in Reihe bzw. Paralell?

Autor: Wolf (Gast)
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Christian hat verständlich genug geschrieben was er alles gemacht hat, 
lies das bitte aufmerksam.

Autor: HildeK (Gast)
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>Gut.
... und danke für die Rückmeldung und den 'Abschlussbericht'!

Autor: Timbo (Gast)
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Und sag mal einen Differenzverstärker davor und einen niederohmigeren 
Abschluss? Ich meine so hochohmige Sachen bei hohen Frequenzen sind 
meist nicht so der Bringer...

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