Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kunstoffgehäuse und Schirmung


von Andreas (Gast)


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Hallo,

ich habe aus einigen Beiträgen im Forum gelesen, dass es eher nutzlos 
ist, geschirmte Verkabelung bei einem Kunststoffgehäuse zu verwenden.

Was kann man dann tun, wenn man analoge Sensoren wie z.B. einen KTY81 
Temperatursensoren über ein Kabel an ein Gerät im Kunststoffgehäuse 
anschließen möchte?

Ich hätte statt der üblicherweise empfohlenen Abblockung ans Gehäuse 
einen Kupferstreifen am Rand der Platine gemacht und den Stecker und die 
Kondensatoren dort platziert. Oder ist das vergebene Mühe?

Würde mich sehr über ein paar Vorschläge freuen.

Viele Grüße,
Andreas

von Wolfgang Horn (Gast)


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Hi, Andreas,

> ich habe aus einigen Beiträgen im Forum gelesen, dass es eher nutzlos
> ist, geschirmte Verkabelung bei einem Kunststoffgehäuse zu verwenden.
Huch?
Naja, ein Jain:

Ja: Die Schirmung des Kabels im Gehäuse bringt wenig, wenn der Rest der 
Platine durch das Plastik hindurch strahlt.

Nein: Natürlich kannst Du Deinen KTY mit einer zweipolig abgeschirmten 
Mikrofonkabel Operationsverstärker oder uController führen. Das befreit 
diese beiden Leitungen von statischen Feldern wie von 50Hz, wenn Du den 
Mantel einseitig auf Masse legst, an der auch der uController Masse hat.


> Ich hätte statt der üblicherweise empfohlenen Abblockung ans Gehäuse
> einen Kupferstreifen am Rand der Platine gemacht und den Stecker und die
> Kondensatoren dort platziert.
Abblockung? Das assoziiere ich mit Kondensator. Ich vermute mal, bei dem 
Innenwiderstand des geschirmt angeschlossenen KTY ist der überflüssig.

Andreas, ich empfehle Dir die Bastelei mit Audio-Verstärkern. Da stört 
der Brumm nämlich gewaltig, und da lernt man das Abschirmen und 
Vermeiden von Brummschleifen besonders schnell...

Ciao
Wolfgang Horn

von Tilo (Gast)


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Wie kommst du auf diese pauschale Aussage? Das hängt von der 
Aufgabenstellung ab.

Das Layout macht sehr viel aus.
Das Wort Abblockkondensator passt hier nicht wirklich. Das verwendet man 
bei Digital-ICs, um deren Stromimpulse abzufangen.
Den C gegen Schirm baut man ein, da über Ihn HF abfließen kann, ohne das 
es das DC Verhalten beeinflusst (Ich nehme den Temperatursensor als DC 
bzw quasi-DC an). Daher die Frage, was ein Kupferstreifen bringen soll?

Es ist nicht verkehrt, einen Schirm um beide Signalleitungen zu legen 
und diesen mit Masse zu verbinden. Ich würde den Sensor generell nicht 
fest mit Vcc oder Masse verbinden, da man dabei viel Dreck abbekommt. 
Ein kleines RC Gleid kann viel bringen.
Wie willst du den Sensor verbauen? Einfach als Spannungsteiler oder als 
Messbrücke?

von Andreas (Gast)


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Danke für Eure Antworten.

Mit "Abblocken" meinte ich "Abblocken von Eingängen gegen HF", wie es 
z.B. hier zu finden ist:
http://www.nkl-emv.de/downloads/seminar2.pdf

Ich wollte den Temperatursensor so wie in Kapitel 4.3. über einen 
Pullup, CMC und Kondensatoren anschließen. Nur statt des Metallgehäuses 
eine Kupferfläche vorsehen, und diese evtl. kapazitiv mit GND verbinden.

Dann haben mich einige Beiträge doch verunsichert, z.B.
Beitrag "Wo wird die Schirmung der Leitung angeschlossen?"

Viele Grüße,
Andreas

von Andreas (Gast)


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Andreas schrieb:
> Ich wollte den Temperatursensor so wie in Kapitel 4.3. über einen
> Pullup, CMC und Kondensatoren anschließen.

Sorry, meinte natürlich einen 2k7 Vorwiderstand für die 
Linearisierung...

Andreas

von Tilo (Gast)


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Linearisierung passt nicht ganz. Mit den 2k7 in Serie zum Sensor 
erzeugst du dir einen Spannungsteiler. Ohne Spannungsteiler kannst du 
nicht mit einem ADC eine zum Strom proportionale Spannung abgreifen.
Ich habe mir jetzt nur 4.3 kurz angesehen. In Bild 6 sind keine 
Kondensatoren zu sehen. Ich würde parallel zum Spannungsteiler (Sensor 
und 2k7) einen recht großen C setzen. Mit diesem Tiefpass fängt man HF 
schon mal ganz gut ab. Für HF brauchst du einen C mit sehr kleinem 
Innenwiderstand, meistens aus Keramik. 50Hz bekommt man damit nicht gut 
weg, daher kann ein Elko parallel sinnvoll sein. Die Rs des Tiefpasses 
sollten im Verhältnis zum Spannungsteiler klein sein.
Eventuell kann es auch sinnvoll sein, statt oder zusätzlich zum R eine 
Induktivität einzubringen.

Solche Schaltungen lassen sich recht gut mit Spice simulieren, spiel 
einfach mal ein wenig damit rum.

von Andreas (Gast)


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Hallo!

Tilo Lutz schrieb:
> Linearisierung passt nicht ganz. Mit den 2k7 in Serie zum Sensor
> erzeugst du dir einen Spannungsteiler. Ohne Spannungsteiler kannst du
> nicht mit einem ADC eine zum Strom proportionale Spannung abgreifen.

Mit eben diesen 2k7 (als Spannungsteiler) kann man eine gute 
Linearisierung des KTY81 erzielen. Ich habe ihn als Vorwiderstand 
bezeichnet, da er hier in dem Fall als Ersatz für eine Stromquelle 
dient.

> Ich habe mir jetzt nur 4.3 kurz angesehen. In Bild 6 sind keine
> Kondensatoren zu sehen. Ich würde parallel zum Spannungsteiler (Sensor
> und 2k7) einen recht großen C setzen. Mit diesem Tiefpass fängt man HF
> schon mal ganz gut ab. Für HF brauchst du einen C mit sehr kleinem
> Innenwiderstand, meistens aus Keramik. 50Hz bekommt man damit nicht gut
> weg, daher kann ein Elko parallel sinnvoll sein. Die Rs des Tiefpasses
> sollten im Verhältnis zum Spannungsteiler klein sein.

Sorry, habe erst jetzt bemerkt, dass ab Seite 14 wieder bei 1 begonnen 
wird. Ich meinte das Bild 1 auf Seite 17.
Ich habe am Eingang ursprünglich einen Keramik-Kondensator für höhere 
Spannungen (200V Type) vorgesehen, um auch ESD Entladungen zu 
verkraften. Da würde ein Elko nicht dazu passen. Die 50 Hz, so war mein 
ursprünglicher Gedanke, sollten mittels Schirmung unterdrückt werden.

> Eventuell kann es auch sinnvoll sein, statt oder zusätzlich zum R eine
> Induktivität einzubringen.

Daran habe ich auch gedacht, und mich schließlich für eine CMC 
entschieden.

Viele Grüße,
Andreas

von MaWin (Gast)


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> wenn man analoge Sensoren wie z.B. einen KTY81
> Temperatursensoren über ein Kabel an ein Gerät im Kunststoffgehäuse
> anschließen möchte?

Die sollten unproblemantisch sein,
2 Leitungen auf der PLatine reichen, ungeschirmt,
der hat ja nur 1k(2k) Impedanz und ändert sein Signal
sehr langsam, kann also gut gefiltert werden.

Wenn man natürlich wirklich empfindliche Signale hätte,
bringt es schon was, auch im Gehäuse, sogar Metallgehäuse,
die Leitungen abzuschirmen. Geht die Leitung aber länger
über die Plaine als durch's Kabel ist auch das witzlos.

von Anja (Gast)


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Andreas schrieb:
> Die 50 Hz, so war mein
> ursprünglicher Gedanke, sollten mittels Schirmung unterdrückt werden.

50 Hz unterdrückt man am besten durch die Wahl der Abtastrate. Also 
entweder exakt alle 20ms (im Nulldurchgang) abtasten oder den Mittelwert 
von mindestens 10 Abtastwerten innerhalb einer Periode bilden.

Bei 50 Hz nützt ein Schirm nur gegen elektrostatische Felder (wenn man 
ihn einseitig auflegt). Gegen magnetische Felder ist er wirkungslos da 
die Schirmwanddicke gegen 50 Hz viele Zentimeter betragen müßte damit 
durch den Skin-Effekt auf der Innenseite kein Magnetfeld mehr da ist.

Andreas schrieb:
> Ich hätte statt der üblicherweise empfohlenen Abblockung ans Gehäuse
> einen Kupferstreifen am Rand der Platine gemacht und den Stecker und die
> Kondensatoren dort platziert. Oder ist das vergebene Mühe?

Entscheident für die Wirksamkeit ist das Verhältnis der Kapazität deiner 
Schirmmaßnahme gegen Umgebung im Verhältnis zum Rest der Schaltung.

Wenn dein Streifen von 10 cm länge ca 3 pF gegen Umgebung hat und der 
Rest der Schaltung 50 pF dann hast du eine Verbesserung (auf dem 
Labortisch) von ca 6% solange keiner mit der Hand in die Nähe deiner 
Leiterplatte kommt. Mit einem Gehäuse hat im best Case deine Schaltung 
gar keine Kapazität gegen Umgebung (solange nirgends etwas aus dem 
Gehäuse herausschaut. -> Display, Bedienelemente).

Gruß Anja

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