Verschiedene Potentiale an USB Buchse

[Stefan W. (bier16v)]

Hallo zusammen,
ich habe mit mit einem TM4C129 Launchpad 
(https://www.ti.com/ww/en/launchpad/launchpads-connected-ek-tm4c129exl.html) 
eine Strommessung realisiert.
Dazu wurden 4 ADC-Paare im differenziellen Modus betrieben und an jedes 
Paar ein SCT-013-050 (split core current transformer) angeschlossen.

Der Aufbau wurde am Schreibtisch mit einem 400W Halogenstrahler 
erfolgreich getestet.

Die Stromversorgung und Datenübertragung erfolgt über einen virtuellen 
COM Port auf der USB Buchse (Debug-Anschluss am Board). Fließt kein 
Strom, liefert der Aufbau Werte bei Null -> so wie erwartet.

Schließe ich den stromlosen Aufbau an einem anderen Laptop an, liefert 
er Werte um die 150 - 200 (von max 4096, 12bit ADC).
Getestet wurden 4 Laptops, bei 2 kommen Werte um Null, bei 2 anderen 
Werte zwischen 150 und 220.

Woran kann dieses Fehlverhalten liegen, bzw. wie kann ich den Fehler 
beheben?
Mir ist aufgefallen, dass die 2 Laptops bei denen Werte um Null kommen 
mit einem 3poligen Stecker am Netzteil betrieben wurden, die 2 mit 
Fehlverhalten nur einen 2poligen Stecker hatten.

[Stefan F. (Gast)]

Mit Schaltplan bekommst du sicher eher hilfe.

[Manfred (Gast)]

Stefan W. schrieb:
> Schließe ich den stromlosen Aufbau an einem anderen Laptop an, liefert
> er Werte um die 150 - 200 (von max 4096, 12bit ADC).
> Getestet wurden 4 Laptops, bei 2 kommen Werte um Null, bei 2 anderen
> Werte zwischen 150 und 220.
> ..
> Mir ist aufgefallen, dass die 2 Laptops bei denen Werte um Null kommen
> mit einem 3poligen Stecker am Netzteil betrieben wurden, die 2 mit
> Fehlverhalten nur einen 2poligen Stecker hatten.

Unklare bzw. undefinierte Masseverhältnisse.

[Stefan W. (bier16v)]

So,
jetzt die Schaltung und ein Link zur Beschreibung der Pins ( 
http://www.ti.com/lit/ml/spmz862/spmz862.pdf )
Am Foto ist auch die Netzwerkbuche angeschlossen, diese wurde bei dem 
Test nicht angeschlossen.
An die 3,5mm Buchsen kommen die Stromwandler dran.

Am Wochenende hab ich wieder etwas mehr Zeit, da kann ich mich dem 
Problem wieder widmen.

[holger (Gast)]

>Mir ist aufgefallen, dass die 2 Laptops bei denen Werte um Null kommen
>mit einem 3poligen Stecker am Netzteil betrieben wurden, die 2 mit
>Fehlverhalten nur einen 2poligen Stecker hatten.

Was passiert wenn du die Laptops auf Batterie ohne Netzteil laufen 
lässt?

[Stefan W. (bier16v)]

Die 2 Laptops wo es nicht geht, haben keinen Akku, d.h. einer fehlt und 
der andere ist kaputt. Die Laptops sind auch schon 5-8 Jahre alt...
Am Standrecher funktioniert es auch ohne Probleme.

[MM (Gast)]

Stefan W. schrieb:
> Woran kann dieses Fehlverhalten liegen

An den Entstörkondensatoren in den Netzteilen von L/N nach 
Ausgangsmasse, wo der fehlende Schutzleiteranschluss diese als 
Spannungsteiler arbeiten lässt und damit die Masse anhebt.

Stefan W. schrieb:
> Mir ist aufgefallen, dass die 2 Laptops bei denen Werte um Null kommen
> mit einem 3poligen Stecker am Netzteil betrieben wurden, die 2 mit
> Fehlverhalten nur einen 2poligen Stecker hatten.


Stefan W. schrieb:
> wie kann ich den Fehler
> beheben?

Akkubetrieb oder Netzteil mit Schutzleiterverbindung nutzen.

[Stefan F. (Gast)]

Ich sehe an dem Schaltplan, dass sämtliche Sensoren an zwei analoge 
Eingänge angeschlossen sind, aber keinen bezug zu Masse haben.

Das wird dein Hauptfehler sein.

Unabhängig vom Signal kann die Spannung an den analogen Leitungen jeden 
beleibigen Wert haben. Diese A/D Wandler sind vielleicht darauf 
ausgelegt, die Differenz zu messen. Dennoch musst du sicherstellen, dass 
beide Signale im messbaren Spannungsbereich liegen.

Wenn du sie so "offen" in der Luft herum hängen lässt, kann da jede 
beliebige Spannung anliegen, sogar etwas mehr als VCC oder auch etwas 
weniger als GND (bis die ESD Schutzdioden wirksam werden).

Einfachste Lösung: Packe an jeden Eingang einen hochohmigen 
Spannungsteiler (100k nach AREF und 100k nach GND).

[Stefan W. (bier16v)]

MM schrieb:
> Akkubetrieb oder Netzteil mit Schutzleiterverbindung nutzen.
Ok, ich werde mich mal nach Netzteilen mit Schutzleiteranschluss 
umschauen. Akkubetrieb ist für 2-3 Wochen durchgehende Aufzeichnung eher 
nicht möglich...
Kann ich davon ausgehen, wenn ein Netzteil einen 3poligen Anschluss hat 
(z.B. Heißgerätestecker), dass es funktioniert? Ich würde mir ein 
billiges Ersatznetzteil (20-30€) besorgen. Bei 2 von den 4 getesteten 
Laptops (mit Originalnetzteil) war das der Fall.


Stefan U. schrieb:
> Ich sehe an dem Schaltplan, dass sämtliche Sensoren an zwei analoge
> Eingänge angeschlossen sind, aber keinen Bezug zu Masse haben.
Würde da nicht ein Spannungsteiler parallel zum Sensor genügen, wo die 
Mitte auf GND liegt.

(Jack.1) -------- (ADC 0)
            |
           ---
           | |
           |R|
           | |
           ---
            |
            *----GND
            |
           ---
           | |
           |R|
           | |
           ---
            |
(Jack.5) -------- (ADC 1)

[Stefan F. (Gast)]

> Kann ich davon ausgehen, wenn ein Netzteil einen 3poligen Anschluss
> hat (z.B. Heißgerätestecker), dass es funktioniert?

Nein, denn damit ist die Problemursache nicht gelöst. Ganz im Gegenteil, 
damit handelst Du Dir unter Umständen störende Masseschleifen ein.

> Würde da nicht ein Spannungsteiler parallel zum Sensor genügen, wo
> die Mitte auf GND liegt.

Ich kenne weder deine Sensoren, noch die Eigenschaften des ADC. Mal 
angenommen, dein Sensor wäre eine Potentialfreie Spannungsquelle (z.B. 
eine 1,5V Batterie), dann würde bei deiner Schaltugn ein ADC EIngang auf 
-0,7V liegen und der andere auf +0.75V. Kann dein ADC denn negative 
Spannungen messen?

[Stefan W. (bier16v)]

Stefan U. schrieb:
> Ich kenne weder deine Sensoren, noch die Eigenschaften des ADC
Zu den Sensoren:
Stromwandler mit integriertem Widerstand (siehe: 
http://www.goodluckbuy.com/images/detailed_images2/c3982aeb487a2eee612d9c6651123583.jpg 
), d.h. es ist eine potentialfreie Spannungsquelle.

Habe jetzt nochmal die Stelle über die ADC im Manual gesucht.
Wie auf Seite 1 und Seite 2 steht, habe ich die Common Mode Spannung 
übersehen. "In order to take advantage of the maximum possible 
differential input swing, VIN_CM should be very close to VREF_CM"

Stefan U. schrieb:
> Kann dein ADC denn negative Spannungen messen?
Nein, single-ended nicht...

Wenn der Fehler in der Schaltung liegt, warum tritt er nur bei 2 von 4 
Laptops auf (beim Standrechner nicht)? Müsste der Fehler nicht immer 
auftreten?

[Stefan W. (bier16v)]

Stefan U. schrieb:
> Einfachste Lösung: Packe an jeden Eingang einen hochohmigen
> Spannungsteiler (100k nach AREF und 100k nach GND).

Danke, ich habe das mal mit 30k Widerständen gemacht, die hatte ich da. 
Damit hat es auch funktioniert.

[Stefan F. (Gast)]

> warum tritt er nur bei 2 von 4 Laptops auf (beim Standrechner nicht)?

Ich denke, das war Zufall.