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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik RS485 80MHz Frequenz bei 250kHz Signal


Autor: Tobias (Gast)
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Moin Leute,

hatte heut meine erste EMV-Prüfung und meine RS485 Schaltung machte 
leider Probleme. Wird ein 2mm DMX-Kabel angeschlossen hatten wir einen 
hohen Peak bei ca. 80MHz und 166MHz (dem ersten Vielfachen).

Dies war zu sehen, sobald der DMX-Kanal Daten gesendet hatte. Wurde 
nichts gesendet, war alles in Ordnung. DMX wird mit 250kHz übertragen. 
Was ich grad noch nicht verstehe, ist wo diese 80MHz überhaupt herkommen 
sollen?

Wir verwenden als Pegelwandler den MAX485 und als Optokoppler den 
ADUM1301. In den beiden Leitungen nach draußen A und B (vom 
Pegelwandler) haben wir bis jetzt keine Ferrite oder Kondensatoren 
gepackt, sondern nur den Abschlusswiderstand (120 Ohm) und Dioden (VCC 
Sicherung) und PTCs. Der GND-Pin ist über einen 1MOhm Widerstand an die 
Chassis-GND angeschlossen, der Schirm von der DMX-Buchse ist über einen 
1nF Kondensator an die CHassis-GND angeschlossen.

Hat jmd von euch schon mal ein ähnliches Problem gehabt oder weiß woher 
diese hohe Frequenz vielleicht kommen mag? Hab ich irgendwas 
grundlegendes falsch gemacht?

LG
Tobias

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Tobias (Gast)

>Was ich grad noch nicht verstehe, ist wo diese 80MHz überhaupt herkommen
>sollen?

Aus der Anstiegszeit der Signale oder Abstrahlung druch Reflektion im 
Kabel, siehe Wellenwiderstand.

MfG
Falk

Autor: Daniel (Gast)
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Falk Brunner schrieb:
> Abstrahlung druch Reflektion im
> Kabel

Ich wage es mich auf Reflexionen festzulegen, das würde (sofern die
Angaben von Tobias richtig sind) auch den leichten Versatz der 166MHz
erklären.

Autor: Tobias (Gast)
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Falk Brunner schrieb:
> Aus der Anstiegszeit der Signale oder Abstrahlung druch Reflektion im
>
> Kabel,

danke Falk; ist das ein normales verhalten von RS485? Sprich es muss ein 
Filter in A/B Leitung installiert werden, der diese Frequenz dämpft?

Autor: Tobias (Gast)
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Daniel schrieb:
> Falk Brunner schrieb:
>> Abstrahlung druch Reflektion im
>> Kabel
>
> Ich wage es mich auf Reflexionen festzulegen, das würde (sofern die
> Angaben von Tobias richtig sind) auch den leichten Versatz der 166MHz
> erklären.

durch das Kabel welches am anderen Ende offen sein muss (laut 
EMV-Prüfung) bekommt man natürlich eine Verstärkung des Effektes 
aufgezeigt. Die Kabellänge selbst betrug 2m.

Aber wenn es nur am Kabel liegt, dann müsste ja jeder dieses Problem bei 
der EMV haben.

Autor: Michael Roek (mexman) Benutzerseite
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Hallo Tobias,

> durch das Kabel welches am anderen Ende offen sein muss (laut
> EMV-Prüfung) bekommt man natürlich eine Verstärkung des Effektes
> aufgezeigt. Die Kabellänge selbst betrug 2m.


Nach welcher Norm hast Du geprueft?
Warum muss das Kabel am Ende offen sein? Das ist Humbug.
Wenn Du eine Geraetepruefung machst, muss kein Kabel angeschlossen sein.
Wenn Du eine Systempruefung machst, wird das System im betriebsfaehigen 
Zustand (also mit dem richtigen RS485-Abschluss) geprueft.

Schreib mal die Nummern der Pruefnormen!


Gruss

Michael


...und dass der MAX D5 aushaelt......robustes Teil ;-)

Autor: Tobias (Gast)
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Abgestrahlte Störfeldstärke (30 MHz – 6 GHz) EN 55016-2-3

wobei in einem Frequenzbereich von 30MHz bis 1GHz gemessen wurde.

Autor: Martina (Gast)
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Das Kabel strahlt Gleichtaktstörungen ab, weil auf DMX2_GND sehr 
wahrscheinlich "common mode noise" ist. Schuld daran könnte ein 
Beschaltungsfehler beim ADUM sein. Also, parallel zu R13 einen 10nF/1kV 
Cap legen, direkt am Stecker!!!!

Den Kabelschilm, falls vorhanden, solltest du direkt auf das Gehäuse 
auflegen, so wie die PROFIBUS-Leute das tun. C12 ist nur ein 
kümmerlicher Ersatz für eine direkte Verbidnung.

Nimm einen Slew-Rate begrenzten RS485 Tranceiver, wie den LT1785. Das 
kann auch helfen die Abstrahlung zu verringern.

>durch das Kabel welches am anderen Ende offen sein muss (laut
>EMV-Prüfung)

Das ist Quatsch! Die Leitung soll beim Test realistisch abgeschlossen 
sein. Das setzt eine korrekte Terminierung auf beiden Seiten voraus.

Autor: Martina (Gast)
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Nachtrag:

R11 und R12 sind fragwürdig, weil sie die Wellenwiderstandanpassung 
erodieren können. Außerdem halten die Teile wohl kaum Surge-Spannungen 
aus. Mach die weg, die sind Unfug.

R13 ist viel zu groß. Verkleinere den auf 1M. Denke daran, daß je nach 
Masseführung und Erdung, dieser Widerstand auch Surgespannungen 
aushalten muß!

Falls du inbedingt an C12 festhalten willst, was ich nicht emfehle, 
erhöhe ihn auf 10nF/1kV. Denke daran, dieses Teil muß auch ESD 
aushalten! Also, am besten den Schirm direkt mit dem Gehäuse verbinden.

Ein Cap wie C13 ist auch oft kritisch. Wenn die Funktionalität dieses 
Caps nicht ausdrücklich erwiesen ist, solltest du ihn besser weglassen.

Was sind das für SM6T? Welche Spannung?

Autor: Tobias (Gast)
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Martina schrieb:
> R11 und R12 sind fragwürdig

vielen Dank für deine Antworten. R11 / R12 sind keine Widerstände 
sondern PTCs. Hab auch schon mit dem Gedanken gespielt eine Ferrite und 
einen Kondensator gegen GND in die A und B Leitungen zu platzieren. 
Würde das Sinn machen?

Martina schrieb:
> Ein Cap wie C13 ist auch oft kritisch

Hier muss ich sagen, dass die Norm DMX diesen zwar angibt, aber viele 
Produkte die ich kenne, diesen Kondensator nicht verwenden. Vielleicht 
kannst du mir hierzu noch kurz sagen, warum dieser Kondi kritisch sein 
könnte.

Martina schrieb:
> Falls du inbedingt an C12 festhalten willst

dann lass ich ihn weg und ersetze ihn erstmal mit einem 0OHm Widerstand.

Martina schrieb:
> Das Kabel strahlt Gleichtaktstörungen ab, weil auf DMX2_GND sehr
> wahrscheinlich "common mode noise" ist. Schuld daran könnte ein
> Beschaltungsfehler beim ADUM sein. Also, parallel zu R13 einen 10nF/1kV
> Cap legen, direkt am Stecker!!!!

Den ADUM hab ich eigentlich ganz simple angeschlossen: an beiden VCC 
Pins 100nF und das wars. Der Ausgang vom MAX485 zum ADUM hat noch einen 
Pullup-Widerstnd von 2k2. Ansonsten ist am ADUM nichts beschaltet. Gibt 
es denn hier noch etwas zu beachten?

Gruß
Tobias

Autor: Daniel (Gast)
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Tobias schrieb:
> Hier muss ich sagen, dass die Norm DMX diesen zwar angibt, aber viele
> Produkte die ich kenne, diesen Kondensator nicht verwenden. Vielleicht
> kannst du mir hierzu noch kurz sagen, warum dieser Kondi kritisch sein
> könnte.

Rechen dir die Grenzfrequenz aus und überleg was mit einem Signal
passiert das nicht gleichanteilsfrei ist...

Autor: Martina (Gast)
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>vielen Dank für deine Antworten. R11 / R12 sind keine Widerstände
>sondern PTCs.

Ja, klar, aber auch die haben einen endlichen Widerstand.

>Hab auch schon mit dem Gedanken gespielt eine Ferrite und
>einen Kondensator gegen GND in die A und B Leitungen zu platzieren.
>Würde das Sinn machen?

Dein Hauptfehler war, daß du DMX2_GND nicht wie schon besprochen mit 
einem Cap mit ChassisGND verbunden hast. Dadurch schwingt die ganze 
Leitung gegen die Gehäusemasse, was aus der Leitung eine wunderbare 
Antenne macht. Zwingst du dagegen DMX2_GND mit einem HF-Kurzschluß auf 
das gleiche Potential wie ChassisGND, kommt die Abstrahlung sofort zum 
Erliegen, weil es nichts mehr zum Abstrahlen gibt. Das Gedöns mit den 
Ferriten spielt dabei nur eine unbedeutende Nebenrolle.

>Hier muss ich sagen, dass die Norm DMX diesen zwar angibt, aber viele
>Produkte die ich kenne, diesen Kondensator nicht verwenden. Vielleicht
>kannst du mir hierzu noch kurz sagen, warum dieser Kondi kritisch sein
>könnte.

Weil er längere konstante Phasen eines Pegels nicht übertragen kann. 
Wenn die DMX-Norm diesen Cap vorsieht und du dich strikt an das 
DMX-Protokoll hälst, kannst du den Cap natürlich drin lassen.

>Ansonsten ist am ADUM nichts beschaltet. Gibt
>es denn hier noch etwas zu beachten?

Gerade in der Trennung zwischen Primär- und Sekundärseite liegt die 
Falle! Von links nach rechts eingekoppelte Störungen auf DMX2_GND können 
sich austoben und die RS485-Leitung in eine Antenne verwandeln. 
Umgekehrt können über das Kabel auf DMX2-GND eingekoppelte Störungen 
nirgendwohin abfließen. Oft werden deshalb die beiden GNDs beim ADUM mit 
einem 10nF/1kV Cap HF-mäßig auf das gleiche Potenial gezwungen und 
Störungen die Möglichkeit des Abfließens gegeben. Auf den weiter oben 
beschriebenen 10nF/1kV Cap direkt am RS485-Stecker kann aber keinesfalls 
verzichtet werden!!!

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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aus: 
http://www.analog.com/library/analogDialogue/archi...

Circuitry on the primary side of the transformer encodes the input logic 
transitions into 1-ns pulses, which are then coupled through the 
transformer; circuitry on the secondary side detects them and recreates 
the input signal...

Das werden deine 80Mhz sein. Was hat dich geritten, ausgerechnet so ein 
Teil zu nehmen ;) ? Überall wird die galv. Trennung mit Optokopplern 
gemacht - hmmm.

Der Transceiver macht max. 90MBaud!! Raus mit dem Teil, würde ich sagen.

(mit 10Euro wohl auch das teuerste am DMX Transceiver, was)

Gruß
Axelr.

Autor: Daniel (Gast)
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Wenn er mit 100nF sauber abgeblockt hat ist der es mit sicherheit nicht.
Dafür haben die chip-level Designer bei Analog schon gesorgt...

Autor: Martina (Gast)
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>Wenn er mit 100nF sauber abgeblockt hat ist der es mit sicherheit nicht.
>Dafür haben die chip-level Designer bei Analog schon gesorgt...

Da bleibt genügend "common mode noise" übrig, um die RS485-Leitung auf 
der Sekundärseite in eine Antenne verwandeln zu können. Mach den 
10nF/1kV Cap parallel zu R13 hin und gut ist! Auch andere Leute 
verwenden den ADUM genau in dieser Situation und schaffen den CE-Test...

Autor: Tobias (Gast)
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Axel Rühl schrieb:
> Das werden deine 80Mhz sein. Was hat dich geritten, ausgerechnet so ein
> Teil zu nehmen ;) ? Überall wird die galv. Trennung mit Optokopplern
> gemacht - hmmm.

weil ich insgesamt drei Signale optisch trennen muss und dazu wären 
mindestens zwei Optokoppler notwendig gewesen. Preislich nehmen sich die 
gar nichts - ca. 4 Euro wenn man eins bestellt.

Axel Rühl schrieb:
> Der Transceiver macht max. 90MBaud!! Raus mit dem Teil, würde ich sagen.
reicht doch für DMX, welches mit 250kBaud übertragen wird.


Martina schrieb:
> Auf den weiter oben
> beschriebenen 10nF/1kV Cap direkt am RS485-Stecker kann aber keinesfalls
> verzichtet werden!!!

gut, dann werd ich diesen parallel zum 1M-Ohm Widerstand platzieren.

Martina schrieb:
> Oft werden deshalb die beiden GNDs beim ADUM mit
> einem 10nF/1kV Cap HF-mäßig auf das gleiche Potenial gezwungen und
> Störungen die Möglichkeit des Abfließens gegeben.
werd diese Möglichkeit bei der nächsten Platine mit vorsehen - links und 
rechts vom Adum einen 10nF Kondi als Brücke zwischen DMX2_GND und der 
GND vom restlichen System.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Tobias (Gast)

>> Der Transceiver macht max. 90MBaud!! Raus mit dem Teil, würde ich sagen.
>reicht doch für DMX, welches mit 250kBaud übertragen wird.

Er will dir damit sagen, dass das Ding zu schnell ist und leicht mehr 
Problem als Hilfe sein kann.
So langsam wie möglich, so schnell wie nötig.

MFG
Falk

Autor: Daniel (Gast)
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Martina schrieb:
> Da bleibt genügend "common mode noise" übrig, um die RS485-Leitung auf
> der Sekundärseite in eine Antenne verwandeln zu können. Mach den
> 10nF/1kV Cap parallel zu R13 hin und gut ist! Auch andere Leute
> verwenden den ADUM genau in dieser Situation und schaffen den CE-Test...

Das sind schlichtweg nur Vermutungen, wo solls herkommen?
Die Channel to Channel Stray-Cap. des ADUM beträgt 1pF...
Mach dir mal die Verhältnisse bewusst, das sind Peanuts!

Autor: Martina (Gast)
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>Das sind schlichtweg nur Vermutungen, wo solls herkommen?
>Die Channel to Channel Stray-Cap. des ADUM beträgt 1pF...
>Mach dir mal die Verhältnisse bewusst, das sind Peanuts!

Aber nicht bei HF, und schon garnicht, wenn komplexe Impedanzen mit 
Resonanzen im Spiel sind! Schon geringste Mengen "common mode noise" 
reichen aus, um eine damit gespeiste Leitung so zum Abstrahlen 
anzuregen, daß man durch den CE-Test fällt. Deswegen ist das konsequente 
Ableiten von HF direkt am Stecker ja auch so wichtig. Rede mal mit einem 
CE-Tester...

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