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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Problem: ESD / Optischer Sensor - Komparator


Autor: Klausmann (Gast)
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Hallo,

folgendes Problem habe ich.

Ich nutze einen optischen Sensor (liefert bereits Spannungspegel) der 
ein Taktsignal auswertet. Dieser Sensor ist in einer gestörten Umgebung 
(ESD) verbaut. Die Versorgungsspannung des Sensors und des 
nachgeschalteten Komparators ist über einen DCDC-Wandler von der 
Eingangsspannung galvanisch entkoppelt. Das Output-Signal ist über einen 
Optokoppler entkoppelt.
Weiterhin sind bereits Varistoren bzw. Stromkomp. Drosseln in der 
Versorgung verbaut. Der komplette Sensor ist eingehaust und auf PE 
gezogen.

Jedoch kommt es immer wieder vor, dass der Sensor gestört wird, wenn ein 
ESD Impuls in der Nähe auftritt.
Hat vielleicht jemand Informationen zum Aufbau von Sensoren in stark 
gestörter Umgebung? Eventuell, gibt es da Applikation Notes zum Thema?

Danke!

Autor: Anja (Gast)
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Klausmann schrieb:
> Jedoch kommt es immer wieder vor, dass der Sensor gestört wird, wenn ein
> ESD Impuls in der Nähe auftritt.

Wird der Sensor oder der nachgeschaltete Optokoppler gestört?

Gerade bei ESD sind die Störeinflußmöglichkeiten relativ breit 
gefächert:
Kapazitive Kopplung durch hohe Spannungen, induktive Kopplung durch 
starke Magnetfelder, galvanische Kopplung durch relativ hochimpedante 
(induktive) Leitungen.
Oftmals wird das ganze begünstigt durch EMV-mäßig schlechte Gehäuse.

Und selbst die Normen lassen bei ESD eine kurzzeitige Abweichung von der 
Sollfunktion des Gerätes zu.

-> Du brauchst eher ein gutes EMV-Labor das Erfahrung mit Entstörungen 
hat als eine Application note

Gruß Anja

Autor: Klausmann (Gast)
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Hallo,

es wird der Sensor bzw. der Komparator gestört. Das konnte ich klar 
feststellen. Danke für den Tipp mit dem EMV Labor. Jedoch ist auch das 
schon passiert... Jedoch auch nicht mit viel Erfolg. Vileleicht gibt es 
ja doch weitere infos zum Thema. Danke

Autor: oszi40 (Gast)
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Meine Glaskugel wird wenig helfen.

Aber man könnte versuchen, niederohmiger zu werden am Eingang, Leitungen 
verändern oder die besser QUELLE und Zeitpunkt des Übels suchen.

Es gibt auch faule Softis, die schalten für die Zeit der Störung nur die 
Auswertung ab.

Autor: oszi40 (Gast)
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>Der komplette Sensor ist eingehaust und auf PE gezogen.
Ob der Massepunkt am rechten Ort ist? Wenn z.B. Motoren einschalten wäre 
so manches Wunder möglich.

Autor: Jens Martin (jens-martin)
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Klausmann schrieb:
> es wird der Sensor bzw. der Komparator gestört. Das konnte ich klar
> feststellen.

Das ist allerdings wenig hilfreich. Was sonst außer der analog Teil soll 
die Störungen einfangen?

Das einzugrenzen ist doch relativ einfach. Ersetz den Sensor durch einen 
Widerstand mit gleicher Impedanz und schau mal ob der Komparator gestört 
wird und umgekehrt.


Da ganze an PE anzuschließen ist auch nicht glücklich, eine Schutzerde 
schützt Mensch und Tier vor Stromschlägen aber nicht Elektronik vor 
Störungen. Erstmal weglassen.

Versuchsweise mal Batteriebetrieb im geschirmten Gehäuse um 
Netzeinkopplungen auszuschließen.

Wenn gar nichts hilft eine zweite identisch Schaltung, den Sensor blind 
machen. Dann hast du eine nur mit den Störungen und kannst Sie von 
einander abziehen.

Autor: Klausmann (Gast)
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Jens Martin schrieb:

> Das ist allerdings wenig hilfreich. Was sonst außer der analog Teil soll
> die Störungen einfangen?
>
> Das einzugrenzen ist doch relativ einfach. Ersetz den Sensor durch einen
> Widerstand mit gleicher Impedanz und schau mal ob der Komparator gestört
> wird und umgekehrt.

Habe ich bereits getan, wie ich doch geschrieben habe. Es ist der 
Komparator. Ausser dem Analogteil, hätte doch die Störung auch auf der 
Datenleitung (Digital) eingefangen werden können....oder nicht?

> Da ganze an PE anzuschließen ist auch nicht glücklich, eine Schutzerde
> schützt Mensch und Tier vor Stromschlägen aber nicht Elektronik vor
> Störungen. Erstmal weglassen.

PE wurde auch schon weggelassen. Keine Veränderung.

> Versuchsweise mal Batteriebetrieb im geschirmten Gehäuse um
> Netzeinkopplungen auszuschließen.

Auch schon gemacht. Batterie mit im Gehäuse. Deutliche Besserung. Die 
Störung kommt somit über die Versorgung zum Sensor. Daher Befilterung 
nach der Würth Fiebel.

> Wenn gar nichts hilft eine zweite identisch Schaltung, den Sensor blind
> machen. Dann hast du eine nur mit den Störungen und kannst Sie von
> einander abziehen.

Leider nicht so einfach möglich...

Danke Euch

Autor: oszi40 (Gast)
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Klausmann schrieb:
> Störung kommt somit über die Versorgung zum Sensor.

Dann lass mal ein Stück Schaltung sehen und den Aufbau dazu.

Autor: Klausmann (Gast)
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Autor: oszi40 (Gast)
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http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/20...
Ferrari mit CMOS am Eingang wird wohl nicht ganz einfach.

-Man könnte die 10nF am Eingang des ADCMP609 mal auslöten um 
herauszufinden ob es wirklich an der Spannung liegt oder vom Eingang das 
Übel kommt.  -Schwingungen wären auch möglich?

-Wieso oben GND über eine Induktivität geführt wird, wäre auch 
interessant.

Autor: Klausmann (Gast)
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> -Man könnte die 10nF am Eingang des ADCMP609 mal auslöten um
> herauszufinden ob es wirklich an der Spannung liegt oder vom Eingang das
> Übel kommt.  -Schwingungen wären auch möglich?

Das übel scheint von der Spannung zu kommen. Habe ich schon probiert.

> -Wieso oben GND über eine Induktivität geführt wird, wäre auch
> interessant.

Die Versorgung wird durch einen Stromkompensierte Drossel 
(Gleichtaktfilter) geführt.

Autor: Anja (Gast)
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Klausmann schrieb:
> Danke für den Tipp mit dem EMV Labor.

Ich sagte gutes EMV Labor, keine Meßknechte.
Frage: wie hoch ist denn die Nutzfrequenz die du unbedingt noch 
übertragen mußt. Gibt es eine Möglichkeit noch Tiefpaßfilter in den 
Signalweg/Versorgung einzubauen oder muß die Schaltung so schnell sein?
Optische Sensoren sind oft in mindestens 2-stufig geschirmten Gehäusen 
untergebracht. (Das äußere Gehäuse an PE den inneren Folienschirm als 
Filtermasse).
Vielleicht solltest Du dir mal einen Sensor vom Hersteller mit den 
blauen Gehäusen zur Analyse kaufen.

Gruß Anja

Autor: Klausmann (Gast)
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Anja schrieb:
> Vielleicht solltest Du dir mal einen Sensor vom Hersteller mit den
> blauen Gehäusen zur Analyse kaufen.

Welche Firma ist gemeint??

Autor: Anja (Gast)
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Klausmann schrieb:
>> blauen Gehäusen zur Analyse kaufen.
>
> Welche Firma ist gemeint??

also ich kenne nur die hier in blau:
http://www.sick.com/de/de-de/home/products/product...

Autor: Klausmann (Gast)
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Es hat sich nun herausgestellt, das das Gehäuse nichts an Verbesserung 
bringt. Die Störung scheint über die Versorgung des Sensors eingefangen 
zu werden. Jedoch fehlt im Moment die richtige Idee, wie man dem Sensor 
die ESD Anfälligkeit nimmt.

Autor: oszi40 (Gast)
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Klausmann schrieb:
> über die Versorgung des Sensors eingefangen

Mein altes Sprichwort: Auch wenn die Schaltung total richtig ist, kann 
der Aufbau noch falsch sein. Schau Dir nochmals die Masseleitungen 
genauer an.
Evtl. hilft auch ein zusätzlicher "Belastungswiderstand" Deine 
Versorgungsspannung niederohmiger zu belasten oder anderer DC/DC 
Wandler?

Autor: Klausmann (Gast)
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Die Störung scheint wirklich über PE bzw. Versorgungsleitung bis zum 
Sensor einzukoppeln. Externe Verlegung sowie Klappferitte bingen eine 
weiter Verbesserung. Kabel muss somit unabhängig von PE verlegt werden. 
Drossel zur Gleichtaktunterdrückung ist auf Sensor bereits verbaut.

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