Habe einen Tachogeber an einer Gleichstrommaschine, der gibt mir 1024 Impulse pro Drehung aus, 50 % Rechteck, 2 Ausgänge (90° Versatz), HTL 24 V Das geht an einen Drehrichtungserkenner und dann an einen µC (2 Eingänge: Drehrichtung und ein Ausgang des Tachogebers zur Periodendauermessung). Der Drehrichtungserkenner ist mit einem 74HC74 aufgebaut, am Eingang habe ich einen Spannungsteiler mit 2x 10k und 470p zur Störungsunterdrückung. Probleme bereiten Störspitzen auf den Tacho-Ausgangssignalen durch Übersprechen der zwei Leitungen bei den Schaltflanken. Die sorgen dafür, daß der 7474 (Leitung L0) bei den Störspitzen schaltet, was er nicht soll. Wie kann ich die Störspitzen am besten herausfiltern? Spannungsteiler anpassen, mehr Kapazität, oder muß ich nen Schmitt-Trigger (7414) vorschalten? Durch den C bekomme ich ja miese Flanken am 7474-Eingang, macht sich bei CMOS nicht besonders gut. Bild: Kanal 1 und 2: Tachoausgänge Logik: L1 = Tachoausgang 1 invertiert, L0 = Drehrichtung (muß durchgehend entweder 0 oder 1 sein) Prinzipiell funktioniert die Schaltung, habe sie an einem Zweikanal-Signalgenerator getestet.
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1.Ist die Versorgungsspannung ausreichend abgeblockt? Es könnte sein das durch die Impendanz der Zuleitung im Umschaltmoment die Spanungsversorgung einbricht und sich diese Störung direkt in den Ausgang einkoppelt. 2. Logikschaltkreise nehmen welche langsamer sind und erst gar nicht solche Transienten erzeugen können. 3.Weiterhin könntest du auch die Ausgänge mit RC-Tiefpässen versehen und die Bandbreite des Ausganges reduzieren um die Störimpulse zu unterdrücken. Die Frequenz des Störanteiles ist deutlich höher als die Bandbreite deines Signals wodurch sich das gut dimensionieren lässt. 4.Ein Redesign machen und das Layout der Elektronik überarbeitet. Achja: Wie ist der Aufbau überhaupt realisiert? (Eigenes Layout, Lochraster, verdrahtet..?)
zu 1.: Meinst Du die des Tachogebers? Hab dort mal was drangehängt, ändert aber nix. Ist ein fertiger Industrie-Geber. Direkt beim 7474 sitzt ein 100n. Habe über dem mal gemessen: 400 mVp Störspitzen - ist das noch OK? zu 2.: Kann wie gesagt am Geber nix ändern, da komm ich nur an die Anschlußklemmen. zu 3.: Ist ja schon durch die RC-Beschaltung an den 7474-Eingängen geschehen, aber vermutlich zu wenig. Mein Bedenken ist eher, daß der Ausgang dann durch nicht genug steile Eingangs-Flanken "prellt" (CMOS). TI gibt im Datenblatt bei 5 V höchstens 500 ns an, bei 2 V 1000 ns (ich arbeite mit 3,3 V). zu 4.: Layout ist eigener Entwurf mit großzügigen Masseflächen und kurzen Zuleitungen, Platine ist durch kommerziellen Anbieter gefertigt.
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F. P. schrieb: > Probleme bereiten Störspitzen auf den Tacho-Ausgangssignalen durch > Übersprechen der zwei Leitungen bei den Schaltflanken. Dann mach die Flanken flacher, die Signale schön rund, dann gibts kein Übersprechen mehr. Und nicht am Eingang filtern, da ist schon alles passiert. Sondern Längswiderstände an der Quelle. MfG Klaus
Und diese vergurkten Flanken soll ich dann dem 7474 zumuten? Der braucht mindestens 500 ns Steilheit.
Und wieder einer der Drehgeber per Flankenerkennung auswerten will. Mach es einfach richtig - also mit Zustandsautomat und Abtastung. Und fertig die Laube. Alternativ analog filtern und danach mit Schmitt-Trigger wieder saubere Flanken erzeugen. Anonsten sehen die Nadeln nach kapazitivem Übersprechen aus. Leitungsführung beachten.
Will den Aufwand so gering wie möglich halten. Von daher werde ich wohl den Schmitt-Trigger dazwischenschalten. Wie geht das praktisch mit einem Zustandsautomat? Danke für alle Tips!
Wie lang ist die Leitung, was für eine ist das? Kannst du dafür Patchkabel verwenden?
Sollte kein Problem sein. Momentan ist es Flachbandleitung mit abwechselnd Masse und Signal, Länge 3 m.
Flachkabel haben häufig eine Impedanz von 100-180 Ohm. Versuchs mit einem Widerstand von 120-150 Ohm an den Ausgängen des Drehgebers. Das sollte die Impulse auf der falschen Leitung verringern. Wie Klaus schon schrieb.
F. P. schrieb: > Probleme bereiten Störspitzen auf den Tacho-Ausgangssignalen durch > Übersprechen der zwei Leitungen bei den Schaltflanken. Ich würde sagen, dein Aufbau ist verbeserungsfähig. Wie ist denn da die Masseführung? > Wie kann ich die Störspitzen am besten herausfiltern? Du willst an den Symptomen herumbasteln? Ich würde die Ursache suchen und beheben. Zeig doch mal ein Foto von deinem Aufbau... F. P. schrieb: > Sollte kein Problem sein. Momentan ist es Flachbandleitung mit > abwechselnd Masse und Signal, Länge 3 m. Die "Masse" dazwischen taugt gar nichts. Denn sie fängt die "Störung" ein und transportiert sie irgendwohin ab. Und auf diesem Weg kann die "Störung" weiter stören... Nimm mal eine Steuerleitung (Rundkabel), wie sie üblicherweise erfolgreich in der Industrie verwendet wird.
F. P. schrieb: > Der Drehrichtungserkenner ist mit einem 74HC74 aufgebaut, am Eingang > habe ich einen Spannungsteiler mit 2x 10k und 470p zur > Störungsunterdrückung. Dann nimm größere Werte als 470pF und einen 74HC74, deren Takteingänge einen Schmitt-Trigger eingebaut haben; das steht im Datenblatt von NXP z.B.. Noch einfacher wäre es (im Prinzip), einen kleinen µC (ATtiny13) dafür zu nehmen. Ein ATtiny44 paßt wegen VCC/GND leider nicht als pinkompatibler Ersatz für einen 74HC74.
m.n. schrieb: > Ein ATtiny44 paßt wegen VCC/GND leider nicht als pinkompatibler Ersatz > für einen 74HC74. Das ist halb so schlimm: man kann ihn auch über die ESD-Schutzdioden versorgen... ;-) http://hackaday.com/2011/05/20/using-an-avr-as-an-rfid-tag/
m.n. schrieb: > Dann nimm größere Werte als 470pF und einen 74HC74, deren Takteingänge > einen Schmitt-Trigger eingebaut haben; das steht im Datenblatt von NXP Da muss man aufpassen, die Eingangsdaten von namensgleichen CMOS-ICs können bei verschiedenen Herstellern durchaus unterschiedlich sein. Gruss Harald
Lothar Miller schrieb: > Das ist halb so schlimm: man kann ihn auch über die ESD-Schutzdioden > versorgen... ;-) Gute Idee! Wenn man ihn 180° verdreht bestückt, paßt auch GND :-)
Zeig uns den Aufbau ansonsten kommen wir hier nicht weiter. Die Filter an den Eingängen sind uninteressant da die Eingänge passiv sind und hier nichts interessantes im Zeitbereich passiert. Wichtiger sind die Ausgänge da hier schnell geschaltet wird und parasitären Elemente für Probleme sorgen. Man sieht in der Messaufnahme sehr deutlich das sich eine Störung immer dann ausbreitet wenn ein Ausgang umschaltet. Genau das muss behoben werden alles andere ist nur eine ineffektive Lösung.
Habe im Moment leider keine Kamera da. Die Störspitzen sind auch direkt am Tacho da, allerdings nicht ganz so ausgeprägt. Es gibt auch keine getrennte Signalmasse, sondern nur eine Klemme für Minus d. Stromversorgung und Signalmasse. m.n. schrieb: > Dann nimm größere Werte als 470pF und einen 74HC74, deren Takteingänge > einen Schmitt-Trigger eingebaut haben; das steht im Datenblatt von NXP > z.B.. Nützt mir nix, denn der D-Eingang ist weiterhin ohne Schmitt-Trigger. Lothar Miller schrieb: > Die "Masse" dazwischen taugt gar nichts. Dann frag ich mich, wozu es 80-polige IDE-Kabel gibt. Durch die dazwischenliegende Masseleitung werden die Leitungen besser kapazitiv entkoppelt. Werde mal nen Schmitt-Trigger mit Filter vorschalten und dann hoffen, daß es besser wird.
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Eine sehr einfache Hardwarelösung wäre http://ftp.cnchungary.com/Varsanyi_Peter/CNC%20vezerles%20-%20szervoval/Encoders/Encoder_jelfeldolgozas/Quad2StepDir.pdf Hat allerdings den Nachteil, dass DIR nicht statisch ist, sondern sich unmittelbar vor/nach dem STEP-Impuls ändert. Je nach Anwendung sollte man auch den Jitter im Auge behalten. Ansonsten könnte diese Schaltung dein Problem lösen, da sie nicht auf extreme Flankensteilheit angewiesen ist. Ich würde dennoch auch die Eingangsschaltung zur Pegelanpassung überdenken. Also z.B. Spannungsteiler, ESD/TVS-Diode, C und Mosfet. Wie kommt man eigentlich mit 2x10k von 24V auf 5V ohne die Schutzdioden zu verwenden?
F. P. schrieb: > Lothar Miller schrieb: >> Die "Masse" dazwischen taugt gar nichts. > Dann frag ich mich, wozu es 80-polige IDE-Kabel gib Dann frag ich dich, warum die nur 1/10 der Länge deiner Leitung haben...
Mhm, wenn ich mir so die Randbedingungen anschaue: 3 m Leitung, 1024 Impulse * 3000U/min ????? = 50kHz Der Prozessor muß also mindestens mit 200 kHz die Statemachine bedienen. Also ich würde in dem fall eine differentielle Übertragungsstrecke mit RS422 Treibern aufbauen. Übrigens: Optische Encoder haben die unangenehme Eigenschaft aus über die Versorgung oder den Datenleitungen eingespeisten Stör-Impulsen durch Gleichrichtungseffekte Nutzsignale (echte Pulse) zu erzeugen. -> Ich würde nie einen solchen Ausgang direkt an eine lange Leitung hängen. Gruß Anja
Lothar Miller schrieb: > Dann frag ich dich, warum die nur 1/10 der Länge deiner Leitung haben... Dann frag ich Dich, wieso dann die "alten" 40er Kabel nicht gehen, die sind nämlich genauso lang wie die neuen 80er. azalee schrieb: > Wie kommt man eigentlich mit 2x10k von 24V auf 5V ohne die Schutzdioden > zu verwenden? Habe nie behauptet, sie nicht zu benutzen. Die verkraften 20 mA und warum sollte ich sie nicht nutzen? Anja schrieb: > Der Prozessor muß also mindestens mit 200 kHz die Statemachine bedienen. Warum das?
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F. P. schrieb: > Die verkraften 20 mA und > warum sollte ich sie nicht nutzen? Das garantiert aber noch lange keine Ordnungsgemäße Funktion des Schaltkreises bei dieser Spannung. Das heißt nur daß nicht direkt eine Zerstörung stattfindet. Ich habe schon genügend Fälle gehabt wo durch externe Schutzdioden seltsame Störeffekte plötzlich weg waren. Gruß Anja
Was für ein Encoder ist es denn genau? Bist du sicher das er nicht auch noch A! und B! hat? Ansonsten könntest Du richtig differntiell Messen, dann sind die Gleichtaktstörungen auch weg ;-) Ansonsten sag ich auch: Masse und Schirm vernünftig auflegen. Beseitigt in 50% aller Störungen das Problem.
Ist ein POG 9 D 1024, leider ohne differentielle Ausgänge: http://www.baumerhubner.pl/pdf/enkodery_inkrementalne/pog9_pog9g/pog9.pdf Werde mal ne separate Signalmasse ziehen und jeweils ein abgeschirmtes Kabel probieren.
Sind die Leitungen ordentlich verdrillt? Hast Du es mal mit schnellen Dioden gegen Masse und Versorgung versucht? Da die meisten Geber mit "Deiner" Spannung arbeiten, die dazu noch von Dir zur Verfügung (übertragen) wird solltest Du mal eine Pupille auf diesen Bereich werfen. Da die Geber selbst meist keine Ströme schalten, sollte die Störung wohl auf dem Hin- (Versorgungsspannung) oder Rückweg (Signalweg) entstehen. Prima Kandidaten sind auch parallel verlegte Leitungen, auf denen (Strommäßig) richtig was los ist. Eine etwas niederohmige Anbindung kann auch manchmal helfen.
Nach dem ganzen Geschwafel würde ich mal zur Realität übergehen: A) Es sind 24 V Signale, wenn ich es richtig verstanden habe, also brauchst du nicht nur Vorwiderstände, sondern Spannungsteiler, oder Vorwiderstände + Z-Dioden, wenn es an HC-Logik, oder µC geht. B) Falls du nur 10 kOhm / 470 pF genommen hast, sind die Eingänge vom 74HC74 und µC durch ihre Schutzbeschaltung wahrscheinlich nicht kaputt gegangen, aber sie haben die störenden Spikes überbewertet! Wenn nun mal diese Spikes auf dem Signal sind, müssen sie mit Pegelanpassung (!) gefiltert werden: Also je Signal - 27 kOhm - 6,8 kOhm - Masse Am 6,8 kOhm Widerstand sind jetzt 5 V Signale zu messen. Schaltet man je 1 nF parallel zu den 6,8 kOhm Widerständen, hat man ein 5 V-kompatibles Signal, mit einer Tiefpass- Wirkung, wie 10 kOhm / 470 pF, aber ohne (!) dass die Spikes überbewertet werden. Wahrscheinlich funktioniert es damit schon. Wenn nicht: je 2,2 ... 4,7 nF und einen Schmitt-Trigger, (eher je 2, damit die Polarität passt) so dass der 74HC74 ordentliche Flanken bekommt.
F. P. schrieb: > Lothar Miller schrieb: >> Dann frag ich dich, warum die nur 1/10 der Länge deiner Leitung haben... > Dann frag ich Dich, wieso dann die "alten" 40er Kabel nicht gehen, die > sind nämlich genauso lang wie die neuen 80er Willst du jetzt Festplatten anschließen oder hast du ein anderes Problem? Du kannst dein Problem so nicht einfach wegdiskutieren. Warum probierst du morgen nicht einfach eine paarverseilte Steuerleitung aus? Oldie schrieb: > Wenn nun mal diese Spikes auf dem Signal sind, müssen sie mit > Pegelanpassung (!) gefiltert werden: Ich vermute stark, dass ich diese Spitzen auch auf den Masseleitungen sehen könnte...
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Lothar Miller schrieb: > Warum > probierst du morgen nicht einfach eine paarverseilte Steuerleitung aus? Weil's daran nicht liegt, Problem ist nämlich schon beseitigt. :) 10k und 1k6 mit 470p, um den Pegel auf 3,3 V zu kriegen war letztlich die Lösung. Danke an alle für die rege Beteiligung und die Tips!
F. P. schrieb: > m.n. schrieb: >> Dann nimm größere Werte als 470pF und einen 74HC74, deren Takteingänge >> einen Schmitt-Trigger eingebaut haben; das steht im Datenblatt von NXP >> z.B.. > Nützt mir nix, denn der D-Eingang ist weiterhin ohne Schmitt-Trigger. Die Funktion eines D-FFs solltest Du Dir noch einmal genauer ansehen. Anstatt PL504 wäre AZ4 wohl ein besserer Benutzername :-)
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