Hallo, ich habe - vereinfacht gesagt - eine große Platine mit µC und sonstiger Elektronik und eine kleine Platine mit einer BNC-Buchse (an einem Front-Panel). Beide sind mit einem Kabel verbunden. Das Signal von der BNC-Buchse ist mit einem Optokoppler (mit Zenerdiode abgesichert) vom Rest der µC-Elektronik getrennt. Trotzdem schaltet der Optokoppler schon durch, wenn ich die BNC-Buchse nur berühre. Das sehe ich daran, dass der µC genau das tut, was er tun soll, wenn über die BNC-Buchse eine High-Pegel kommt. Ich weiß nicht, ob die Schaltpläne hier interessant sind, weil ich mit ESD ein viel allgemeineres Problem vermute. Einige Lösungen hier schlagen kleine nF-Kondensatoren vor. Andere schlagen TVS-Dioden oder -Arrays vor. Was ist denn gängige Praxis bei solchen Phänomenen? Reichen hier tatsächlich 1..2,2nF und wo setze ich die hin? An beide Pins vom Optokoppler gegen Masse? Danke und Grüße Peter
Peder schrieb: > Trotzdem schaltet der Optokoppler schon durch, wenn ich die BNC-Buchse > nur berühre. > ... > Ich weiß nicht, ob die Schaltpläne hier interessant sind, weil ich mit > ESD ein viel allgemeineres Problem vermute. Das kommt drauf an, was du vorher gemacht hast. Wenn du mit gut isolierenden Schuhen über nichtleitenend Konstoffboden geschlurft bist, könnte es in der Tat ein ESD Thema sein, sonst eventuell eher ein Schaltungsproblem, das sich ohne Schaltplan wohl kaum lösen lässt. Prüfe, ob sich bei einer zweiten Berührung, natürlich ohne dass du dich zwischendurch bewegt hast, der Effekt wieder auftritt.
Peder schrieb: > Ich weiß nicht, ob die Schaltpläne hier interessant sind, weil ich mit > ESD ein viel allgemeineres Problem vermute. 1. Schaltpläne sind hier IMMER interessant! 2. Wenn man sich ansieht, wie klein die Isolationsspannungen, die OKs meistens so aufweisen, sind und wie groß die Spannungen, bei denen ESDs auftreten sein können, naja.... 3. Ein Bild Deines Aufbaus ist evtl. genauso interessant (wenn nicht noch mehr) wie der Schaltplan. Meine persönliche (erfahrungsgetriebene) Vermutung ist, dass die ESD nicht auf den Optokoppler wirkt, sondern gleich per Feld- oder Strahlungskopplung auf die Sekundärseite (ich nenne den Empfangsteil des OK einfach einmal so). Richtig empfindlich sind flankengesteuerte Eingänge gegen ESD. Mögliche Abhilfe: geeignete Schirmung, Schaltungsmasse geeignet mit Schirm verbinden. Ausserdem: Software robust gestalten, Flankensteuerung vermeiden, wenn möglich.
Peder schrieb: > Reichen > hier tatsächlich 1..2,2nF und wo setze ich die hin? An beide Pins vom > Optokoppler gegen Masse? Die können helfen, aber nicht direkt am Optokoppler. Meine Vorschläge: - Lege die OK-Schaltung so aus, dass auch einige mA fließen müssen, damit der OK überhaupt schaltet, also z.B. durch einen relativ niederohmigen Kollektorwiderstand. Je nach dem, wohin dann das Signal geht, könnte auch dort ein RC-Glied helfen. - Teile den Vorwiderstand für OK-LED in zwei auf und lege dazwischen den Kondensator. Mach ihn ruhig so groß wie möglich, das hängt von der Geschwindigkeit der Schaltfolge ab. Wie M.A.S. schon schrieb: Schaltung mit Dimensionierung, Foto vom Aufbau sind auf jeden Fall wichtig für weitere Vorschläge.
Also... Das Gerät befindet sich gerade 15 Fußminuten entfernt, aber soweit ich mich erinnere, tritt der Effekt fast jedes Mal auf, wenn ich die Buchse berühre - ohne dass ich mich bewege. Und es sind keine ESD-sicheren Umgebungen. Wenn der BNC-Stecker aber einmal steckt, tritt der Effekt nicht mehr auf. Plan und Board habe ich angehängt. Und während ich hier schreibe, fällt mir ein, dass die BNC-Buchse nicht auf einer Platine steckt, sondern einfach nur (isoliert) im Gehäuse steckt. Von dort aus geht dann direkt das Kabel auf die Platine zum linken Stecker im PCB-Bild. Die Zenerdiode ist so ausgelegt - und getestet - dass Spannungen zwischen 3,3V und 5V den Optokoppler schalten können. Das Signal vom Optokoppler geht dann an einen Pin vom µC und löst dort einen Interrupt aus. Im Prinzip funktioniert das Gerät auch problemlos und ohne "False-Positive-Trigger", wenn erst einmal alles angeschlossen ist. Mich stört nur die Tatsache, dass es da etwas gibt, was ich besser machen könnte und was eventuell in bestimmten Situationen doch mal Stress machen könnte. Den Kondensator kann ich wohl noch am einfachsten beim nächsten Design einplanen. Mit Abschirmung habe ich bisher leider null Erfahrung und wüsste im Moment auch nicht, wie ich da überhaupt anfangen soll. Die Software selbst wollte ich eigentlich auch nicht mehr anfassen. Zumindest nicht bei diesem Signal-Eingang, weil der von der Gegenseite aus rein elektronisch gesteuert wird und nicht durch Taster ohne ähnliches. Spricht denn zumindest erstmal prinzipiell was gegen das momentane Design meines Eingangs? Grüße
Peder schrieb: > Und während ich hier schreibe, fällt mir ein, dass die BNC-Buchse nicht > auf einer Platine steckt, sondern einfach nur (isoliert) im Gehäuse > steckt. Von dort aus geht dann direkt das Kabel auf die Platine zum > linken Stecker im PCB-Bild. Mich würde, wie geschrieben, nicht wundern, wenn vom Kabel zwischen Platine und Stecker auf die andere Seite gekoppelt würde (Foto!). Manchmal reicht zur Behebung solcher Probleme, ein Kabel anders zu legen. Um dazu jedoch etwas sagen zu können, muss man mehr vom Aufbau wissen. Die Dinge, die sich bei einer ESD abspielen, sind rasend schnell, es wird ein Frequenzspektrum, das bis in den GHz-Bereich hineinreicht, erzeugt. Entsprechend kräftig sind Abstrahlung und Empfang auf Leitungen.
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Verändere die Aufteilung des Vorwiderstandes der OK-LED und schalte einen Kondensator parallel zur ZD. Wenn das nicht hilft, kommt die Störung nicht über die LED in deine Schaltung. Du könntest das Eingangssignal natürlich auch entspiken, indem du es nach Auftreten des Interrupts und verstreichen eines ggf. timergesteuerten Intervalls noch mal direkt abfragst und damit den Zustand verifizierst. Dafür müsste man allerdings eine Idee haben, in welchem Zeitbereich sich die ganze Geschichte abspielt.
Peder schrieb: > Spricht denn zumindest erstmal prinzipiell was gegen das momentane > Design meines Eingangs? Der Eingang ist in dieser Form eine offene Antenne und der OK-Ausgang wohl relativ empfindlich. Das lädt Störungen dieser Art geradezu ein. Du musst den Eingang also weniger empfindlich machen. Der Kondensator ist schon mal ne gute Idee. Ich würde parallel zum Kondensator noch einen Widerstand setzen der den Kondensator bei offenem Eingang ganz entlädt und die nötige Schwellspannung bis der OK durchschaltet erhöht. Den Wert würde ich experimentell ermitteln. So daß der OK z.B. erst bei 2V DC durchschaltet.
Peder schrieb: > Trotzdem schaltet der Optokoppler schon > durch, wenn ich die BNC-Buchse nur berühre. Beim Berühren einer BNC-Buchse fasst man ja eher an den GND, ich glaube daher, dass nicht ein LED-Strom auslöst, sondern eine kapazitive Kopplung auf die Transistorseite des OK. Dann helfen Z-Dioden, Widerstände, Kondensatoren oder eine reduzierte OK-Empfindlichkeit primär nichts oder wenig. Nur auf der Prozessorseite könnte man den Eingang des µC mit RC entprellen - oder eben in SW. Und vielleicht, wie ich schon sagte, den Kollektorwiderstand so niedrig wie möglich wählen. @Peder: Ist es unumgänglich, den GND der Eingangsseite galvanisch getrennt zu halten vom GND des Prozessors? Mach zumindest mal einen Test mit verbundenen GNDs, ob das die Situation verbessert.
Peder schrieb: > Plan und Board habe ich angehängt. Welcher Optokoppler ist es denn? Und wie schnell sind die Signale, mit denen du schalten willst?
Clemens L. schrieb: > Und wie schnell sind die Signale, mit denen du schalten willst? Das wurde jetzt schon so oft gefragt - scheint aber geheim zu sein :-(
HildeK schrieb: > Beim Berühren einer BNC-Buchse fasst man ja eher an den GND, ich glaube > daher, dass nicht ein LED-Strom auslöst, sondern eine kapazitive > Kopplung auf die Transistorseite des OK. So wird es sein. Mach mal ein 1nF/400V mit 1MΩ parallel von BNC-GND auf MC-GND.
Peder schrieb: > Ich weiß nicht, ob die Schaltpläne hier interessant sind > Peter nicht zwingend aber belastbare Daten Wenn durch die Optokoppler IR Diode ein ordentlicher Strom fliesst, 10-20mA ist schon mal willkürliches Schalten ziemlich ausgeschlossen, mit 20mA wurden früher analoge Telefone km weit betrieben. Wenn der CTR so um 50% liegt würden auf der Fototransistorseite noch 5-10mA fliessen können, das ruft nach einem niederohmigen pullup oder pulldown und die Probleme dürften erledigt sein.
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Eben war ich am Gerät und habe versucht, diesen Effekt zu provozieren und in der Tat trat der diesmal nicht auf. Damit muss ich mich nochmal korrigieren und sagen, dass der Effekt damals nur in meinem Büro mit Filzteppich auftrat. Leider keine geeignete Arbeitsumgebung, die kommt jetzt aber Gott sei Dank demnächst... Wolfgang schrieb: > Clemens L. schrieb: >> Welcher Optokoppler ist es denn? >> Und wie schnell sind die Signale, mit denen du schalten willst? > > Das wurde jetzt schon so oft gefragt - scheint aber geheim zu sein :-( Diese Frage habe ich ehrlich gesagt nirgendwo gesehen, es ist aber auch nicht geheim - zumindest dieser Teil nicht. ;) Ich kann aber tatsächlich nicht zu viel preisgeben, deshalb auch keine Fotos. Der Optokoppler ist ein TLP2361 und die Signale, die ich dem µC geben möchte, sind simple High-Pegel im Bereich von einigen 100ms und kommen in Intervallen von >1s. Insofern denke ich, dass ich da keine Probleme mit zu schnellen Schaltvorgängen habe. Eine galvanische Trennung wollte ich deshalb, weil mein Gerät prinzipiell von jedem genutzt werden kann/darf, der mit mir arbeitet und damit theoretisch auch alles mögliche an die Buchse angesteckt werden kann. ich denke, dass ich auf die Trennung auch nicht mehr verzichten werde. Die Idee mit dem Filter auf der OK-Ausgangsseite finde ich jetzt auch erstmal nicht schlecht. Ich denke, ich werde in mein nächstes Design beide Vorschläge (vor und nach dem OK) verarbeiten. Wenn ich daran denke, werde ich mich hier noch mal melden und sagen, wie es ausgegangen ist. Danke und Grüße Peter
Peder schrieb: > Der Optokoppler ist ein TLP2361 und die Signale, die ich dem µC geben > möchte, sind simple High-Pegel im Bereich von einigen 100ms und kommen > in Intervallen von >1s. Insofern denke ich, dass ich da keine Probleme > mit zu schnellen Schaltvorgängen habe. Also hier passt einiges nicht optimal zusammen. 1) Du hast langsame Signale. 2) Du verwendest einen ziemlich schnellen OK.... 3) ...welcher einen Schmitttrigger enthält, um steile Flanken zu generieren,... 4) ... welche Du nun durch ein RC-Filter wieder plattbügeln möchtest. Ich würde ja über das Gesamtkonzept noch einmal nachdenken! Wenn Du Dein aktuelles Design nur minimal verändern möchtest, was ich grundsätzlich verstehen kann, dann mach Dir die Mühe des Überdenkes trotzdem: das nächste Design kommt bestimmt! ;) PS: @alle: Vergesst Eure Handtücher nicht! ;)
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Peder schrieb: > Eine galvanische Trennung wollte ich deshalb, weil mein Gerät > prinzipiell von jedem genutzt werden kann/darf, der mit mir arbeitet und > damit theoretisch auch alles mögliche an die Buchse angesteckt werden > kann. ich denke, dass ich auf die Trennung auch nicht mehr verzichten > werde. Sieht für mich danach aus, dass du eine komplette galvanische Trennung gar nicht brauchst, also entsprechend meinem Vorschlag durchaus mit einer verbundenen Masse arbeiten könntest. Ein Trennung und ein Schutz vor falschen Eingangssignalen ist ja trotzdem gegeben. Das gilt natürlich nicht, wenn das Eingangssignal auf einem hohen GND-Potential liegen könnte. Dann ist aber immer noch diese Variante hilfreich: Peter D. schrieb: > Mach mal ein 1nF/400V mit 1MΩ parallel von BNC-GND auf MC-GND.
Ich benutze bei sowas immer einen Linearregler der als Konstantstromquelle einen OPK schaltet. Parallel zur Diode des OPK noch einen Widerstand. Mit einer zusätzlichen Z-Diode und 2x C hat man dann eine Stromschleife die sehr EMV fest ist....
Peder schrieb: > Der Optokoppler ist ein TLP2361 15 Mbit/s > und die Signale, die ich dem µC geben möchte, sind simple High-Pegel im > Bereich von einigen 100ms Dann ist ein Propagation Delay von 0,00005 ms eher zu viel des Guten. Schon wenige Nanosekunden am Eingang können zu einer Flanke am Ausgang führen. Ein langsamerer Optokoppler (z.B. PS9122-N) könnte helfen. Es wäre eine gute Idee, den Eingang des Optokopplers zu verlangsamen, z.B. mit einem RC-Filter. (1 kΩ hast du schon; mit 220 pF zur (Gehäuse-)Masse bleibst du unter den 0,5 µs, die das TLP2361-Datenblatt fordert; mit anderen OKs kannst du noch längere Flanken benutzen.) Du könntest auch den µC-Eingang in Software entprellen (z.B. Mindestlänge 1 ms).
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Muss nicht ESD sein. Ich rieche 50 Hz brummen. Peder schrieb:" Das sehe ich daran, dass der µC genau das tut, was er tun soll, wenn über die BNC-Buchse eine High-Pegel kommt." Als Ansatz gut erkannt. Zum weiteren debuggen aber nicht ausreichend. Schaltung "taub" machen? (Parallelwiderstand) EDIT:: Hilde hats schon angedeutet! Mach was draus! HF!
Der gezeigte Layoutausschnitt hat zwar Verbesserungspotential, aber das ist nicht die Ursache für das beschriebene Verhalten. Falls der 10k Pullup funktioniert, ist die Leitung nach dem Optokoppler niederohmig. Somit ist der Optokoppler selbst der Hauptverdächtige. Zur näheren Eingrenzung könnte man die beiden LED-Pins (1,3) abhängen und untersuchen, ob die Empfindlichkeit weiterhin besteht. Falls ja, stellt sich die Frage was passiert, wenn das uC-GND berührt wird. Das Layout könnte wie folgt optimiert werden: - Die gelb markierten Flächen bilden eine Antenne. Entweder ein Durchplattierung setzen oder eliminieren. - Die beiden Leiterbahnen vor dem Optokoppler näher zusammenrücken. Keine GND-Fläche dazwischen. - Abstand zwischen den galvanisch getrennten Leiterbahnen und der GND-Fläche vergrössern. Dies vermindert die kapazitive Kopplung.
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