Hallo Forum!
Ich hab da so ein Problem! Und zwar hab ich vier Elektroniken auf denen
LED-Treiber und µC drauf sind. Diese sind auf einer Metallplatte
montiert. Alle 4 Elektroniken kommunizieren über RS232. Sind die LEDs
aus, gibts kein Problem. Sind sie ein, so ist auf Vcc (und somit auch an
den Datenleitungen) ein Rauschen von ca. !800mV vorhanden. Dieses stört
natürlich die Kommunikation unter den Elektroniken enorm.
Betreibe ich den Aufbau mit abmontierter Metallplatte, sind zwar auch
noch Störungen da, aber nur mehr ca. 150mV. Und die Komm. funktioniert.
Meine Frage nun: Wodurch entsteht das und noch wichtiger: Wie krieg ich
das weg?
PS: LED-Treiber sind Zetex-Bausteine mit Spulen, Kondensatoren ...
PPS: Die Elektroniken werden mit 48V betrieben (Schaltnetzteile) - 3,3V
kommen aus LM2936
Vielen Dank
mfg
Andreas
Danke mal für eure Antworten!
- Die LEDs sind direkt an den Treiber-Ausgängen angeschlossen.
- Vcc ist auch ohne den RS232-Verbindungen "verschmutzt"
- Sollte ich die Platte mal an GND anstatt an die Erde anschließen?
- Was genau ist (in diesem Zusammenhang) eine Masseschleife?
thx andreas
Da du sagst, dass du nur mit LEDsAN die Störung so massiv hast, vermute
ich, dass du ein Brummen auf der Leitung bzw Massefläche bekommst, weil
der gesamte Strom der LEDs über die Massefläche fließt und die
wahrscheinlich nicht sauber geroutet ist, bei 4 Baugruppen bzw
"Elektroniken".
Mit was für einer Frequenz laufen die Schaltnetzteile? und wo sitzen
die? Extern oder mit auf der Platine? Sind die Elektroniken voneinander
örtlich getrennt und haben die selbe Masse oder sitzen die auf einer
Platine zusammen?
Du solltest die GND´s der verschiedenen Baugruppen an einem definierten
Punkt zusammenführen und nicht mal im Kreis verdrahten und kreuz und
quer die GNDs holen. Also eher sternförmig zusammenführen gerade von
"große" Ströme fließen...
Die vier Elektroniken sind eigenständig, werden aber von einem Netzteil
versorgt (das auch auf der Metallplatte sitzt - ist ein Zukaufteil im
Plastikgehäuse). Mit welcher Frequenz die laufen, weiß ich leider nicht!
Zusätzlich sind die Elektroniken durch die UART miteinander verbunden
(3,3V - GND - RXD - TXD).
ohne die gegebenheiten der elektronik zu kennen würde ich versuchen
umzuverdrahten und dann nochmal schauen. Wichtig ist dabei die Läge der
Flachbandkabel und wie du die untereinander verdrahtest. Die Spannung
würde ich gut puffern und dann schön die besagten paar nF abblocker an
jede relevante Spannungsversorgung + nahe ICs aber da kannst du bei den
Platinen wahrscheinlich nichts mehr machen, wenn die schon fertig sind.
Ich würde auch die Flachbandkabel nochmal checken. Liegen da vielleicht
noch hochfrequente signale in der Nähe?
Versuch mal die Spannung der Netzteile mit was anderem zu belasten und
dann mal schauen was da rauskommt und das gleiche für den 3.3V regler.
notfalls mal eine Leiterbahn cutten messen dann wieder flicken.
Ärgerlich aber muss dann wohl sein, besser wenn du eine Fuse hast oder
eine längstdiode oder sonst was, das du auslöten könntest.
Da fällt mir ein, wie hast du eigentlich die Störung gemessen und wo?
Wie Laufen deine Masseverbindungen konkret?
Kanns sein, dass deine Spannung einfach einbricht, wenn du zu viel Strom
ziehst? LM2936 50mA???
Hallo,
Zunächst einmal vielen Dank für eure Vorschläge! Ich werde nun mal die
Platte an GND hängen und untersuchen, ob ich wo Masseschleifen habe!
Gemessen hab ich die Signale direkt am Versorgungspin des Atmel und an
den Rxd,TxD-Pins. Im Anhang mal ein Vergleich zwischen LEDs an und LEDs
aus!
Bei dem Bild LEDs aus gibt es noch eine Oberwelle an VCC - der Ursprung
ist mir aber bekannt und hab ich bereits entfernt!
mfg
Hallo,
ohne die Masseverdrahtung jetzt genauer zu kennen.
Das Problem scheint zu sein daß auf den Elektroniken der Leistungs-Gnd
nicht galvanisch getrennt vom Logik-Gnd ist.
folgende Lösungsansätze:
- kann Leistung-Gnd und Logik-Gnd getrennt zu den Netzteilen geroutet
werden? (Sternpunkt am Netzteil / bzw. den Netzteilen)
- Falls dies nicht möglich ist: 4 Netzteile anstelle 2er verwenden und
den Sternpunkt zwischen den Logik-Gnds der Leiterplatten legen.
- Weitere Möglichkeit: Masseschleifen durch Optokoppler o.ä. bei der
Kommunikation auftrennen. Eventuell reicht auch ein umstellen auf
differentielle Treiber und Empfänger (RS422 / RS485)
Die Metallplatte in die Gnd-Verdrahtung mit einbeziehen würde ich bei
professionellen Schaltungen nicht, da dann ESD-Entladungen die
Kommunikation stören und vermutlich auch die Abstrahlung größer wird.
(Fällt beim EMV-Test durch). Bei Bastel-Schaltungen kann dies eine
Verbesserung bringen.
Denke du hast 3 haupsächliche Probleme:
-Schaltregler der LED nicht richtig geroutet(große Stromschleifen) und
vom dem Rest via Induktivität/Ferrit nicht entkoppelt
-Schlecht geroutetes Gesamtlayout mit zu großer Impedanz der
Masseanbindung/Massefläche
-Schlecht gepufferte Vcc (fehlende TP Filter)
So wirst du nicht nur Probleme mit der Signalintegrität haben, sonder
auch in jeder EMV Messung durchfallen.
Poste doch mal ein Layout und Schaltplan wenn es möglich und dir erlaubt
ist!
mfg
Hallo,
Also Layout und Schaltplan kann ich leider nicht posten, sonst müsst ich
euch alle erschießen. :-) :-)
Spaß beiseite: Ich habe gerade schrittweise die Teile zerlegt und
gemessen. Ein bisschen ein "Grundrauschen" hab ich immer drauf - das
wird wahrscheinlich ein schlechtes Routing sein, aber die Komm.
funktioniert trotzdem.
Was ich vorher noch nicht erwähnt habe: Um die Metallplatte kommt noch
ein Rahmen herum, auf dem die LED-Platinen mit Wärmeleitfolie aufgeklebt
werden. Die LED-Platine ist eine Metallkernplatine. Folgende Beobachtung
hab ich nun gemacht:
Wenn ich die LED-Platinen nicht auf den Rahmen klebe, ist das Rauschen
gering. Sobald ich die LEDs aufklebe, gibt es ein Rauschen und die Komm.
ist gestört. Wie kann man das erklären? Was kann ich dagegen tun?
Vielen Dank für eure Hilfe. Echt toll, dass das hier so gut
funktioniert!
Andreas
Das Problem ist mit Sicherheit das Massedesign auf der Platine, und/oder
schlechte Abblockung der Vcc.
Hast du die Masseleitung des Oszi-Tastkopfes direkt vom Tastkopf an
Masse der Platine angeklemmt?
Hast Du mal diese Tastkopfmasse an unterschiedlichen Masse-Stellen auf
der Platine getestet, wie das Ergebnis aussieht?
Wieso fragtest Du gestern:
>- Sollte ich die Platte mal an GND anstatt an die Erde anschließen?
Was für eine Erde??? Üblicherweise gibt's erstmal nur Masse, was
üblicherweise 0V darstellt, und vielleicht manche (noch) als Erde
bezeichnen. Allerdings klingt Deine Frage so, als wäre beides bei Dir
was unterschiedliches.
Also die Masseleitung hab ich direkt an GND der Platine gemacht. An
verschiedenen Stellen hab ich noch nicht probiert - werd ich aber
machen!
Unter Erde (Erdung) verstehe ich die von der Steckdose. GND ist Minus
vom Netzteil. Da die Platte geerdet ist, wollte ich nur wissen, ob es
was bringt, diese mal an das "-" vom Netzeil zu hängen!
mfg
Also an einen anderen Bezugspunkt wie die Erde der Steckdose würde ich
erstmal gar nichts machen. Denn diese Erde kann ganz andere Potentiale
und Ströungen drauf haben, die sich dann irgendwo in die Schaltung
einkoppeln können. Also einzige Erde-Verbindung, die meistens ohnehin
voehanden ist, ist die, die übers Oszi via Schutzkontakt reinkommt. Aber
das ist dann nur eine Verbindung zur Schaltungsmasse. Wenn dann auch
noch das Netzteil evtl. eine Erd-Masse verbindung hat, dann haste im
ganzen eine schöne Masseschleife, welche tolle Störströme im gebildeten
Ring fließen lassen kann.
Jens hat Recht. Lass mal alle Verbindungen zur "Steckdosenmasse" und
nimm als Gesamtbezug den "-" vom Neztteil. Dananch machste deine
Messungen nochmal
Wenn ich oben "Flachbandkabel" lese dann frag ich mich nun besorgt, wie
hoch der Spannungsabfall dieser "Masseverbindung" sein wird. Bleibt zu
hoffen, daß jeder 2. Draht eine Masse ist.
naja, Flachbandkabel muß nicht unbedingt ein Riesenproblem sein, wenn
die Vcc auf jeder Platine ordentlich abgeblockt werden - 10 oder 100µ
pro Platine + 100n nahe an jedem Verbraucher, der relativ stark
"impulsiv" ist (µC, oder LED's). D.h., am Vcc Anschluß der Platine
sollten gegen den Masseanschluß der Platine keine (wesentlichen)
Wechselspannungsanteile mehr meßbar sein.
Solange der Gesamtstromverbrauch keine zu hohen Spannungsabfälle übers
Flachbandkabel verursachen, sollte die Dinger kein Problem sein.
OK, dass ich am Aufbau bzw. Layout noch einiges ändern muss ist mir
klar. Aber was ich nicht verstehe, ist, warum dieser Alurahmen mit
aufgeklebten LEDs als "Antenne" fungiert, obwohl die LEDs vom Rahmen
isoliert sind.
Kann das jemand erklären?
Kannst ja mal um die Leitungen zu den LED Platinen und um die
Flachbandkabel wenn möglich nacheinander Ferrite aufklipsen. Nach jedem
Ferrit die Vcc auf Störeinwirkung überprüfen und so versuchen die
Ursache enger einzugrenzen!
mfg
Schalte doch mal das Oszi auf kurze Zeitraster ein (µs oder ns Bereich),
und schaue Dir dort die Störungen an. Wenn das nur schmale Spikes sind,
dann sind's Störungen durch Umschaltvorgänge, die sich wunderbar
kapazitiv übertragen lassen (eben deine "Blechantenne").
Sind das breitere Impulse, dann ist das offensichtlich direkt der
Fingerabdruck des Stromverbrauchs einer/mehrerer Teile deiner Platine.
Beides läßt sich zu fast 100% durch entsprechende Abblockung und
Massedesign entschärfen (die Spikes durch 100nF C's, die breiteren
Dinger durch einige µF)
Leider haben wir nicht das Layout deiner Platinen, und auch nicht, wie
das ganze zusammengebunden wurde, insofern können wir leider nur in die
Glaskugel schauen.
Alurahmen und aufgeklebte LEDs haben auch schöne eine Kapazität
gegeneinander? Frage ist, ob Störung HF-mägig abgeleitet werden muß oder
evtl. durch Klapp-Ferrit die steilen Recheckimpulse Deiner
LED-Ansteuerung entschäft werden können.
Bevor alles im Lot ist, werden wohl bei der Anordnung noch einige
Erfahrungen gesammelt werden.
Danke für eure Antworten. Ich glaube, ich werde mich ein bisschen in die
ganze Thematik einlesen.
Zum Schluss: Ich muss nun einen Bericht über die Ursache schreiben. Kann
man nun sagen, dass die LED-Module aufgeklebt auf den Alurahmen
Spannungen (und somit Störungen) induzieren und diese abgestrahlt
werden. Oder wie könnte ich das ausdrücken??
mfg
Andreas
Bei den Störungen sieht es eher nach einem Masseschluss aus. Darauf
weisen auch die extremen Störungen wenn die Leds am Rahmen sind hin.
Würde erstmal mit einem Ohmmeter anfangen und den Widerstand von ein
paar Leitungen mit ohne Metallrahmen messen . Da darf sich nichts
ändern.
Meine Meinung: bei solch massiven Störungen liegt die Ursache nicht in
falsch aufgeklebten LED-Modulen, sondern schlicht und einfach im Layout
von Masse/Vcc. Selbst wenn der Alurahmen Störungen verstärkt abstrahlen
sollte (den würde ich ohnehin möglichst niederohmig mit Masse der
Platine an geeigneter Stelle verbinden (nicht Steckdosenerde) - so
massiv sollte das sich nicht auswirken - es sei denn, LED+Alurahmen
liegen auf der RS232 Strippe, und dieselbe wäre ungeschirmt.
