Zu lösendes Problem: Beim Auswerten eines ratiometrischen Drucksensor gibt es Störungen durch Wifi (ESP8266 auf Platine). Es kann nicht geklärt werden, woher die kommen. - Alle 100ms impulsartige Störungen mit 1V-2,5V Amplitude auf 0,5V-Ausgangssignal des Sensors (Bild 1). Die Fehler sind stufig, die Stufen 2.5ms breit. Vermutlich kein analoger Sensorausgang, sondern ein DAC? - Sobald das Wifi-Modul ausgeschaltet bzw. im Reset gehalten wird, sind die Störungen weg. - Auf VCC/AVCC gibt es 50mV Rauschen vom Netzteil. Zu wenig, um die Ursache zu sein. - Wenn statt dem Sensor ein Poti angeschlossen ist, gibt es kein Problem. Damit sollte die Leiterbahnführung auf der Platine in Ordnung sein. - Abschirmen der Drucksensor-Leitung und des Sensors (in Alufolie einpacken) hat keinerlei Effekt. Demnach müsste es ein leitungsgebundener Effekt sein. - Das Wifi-Modul ist mit 200uF Tantal direkt am Modul und weiteren 200uF am 3V-Spannungsregler stabilisiert. Der vermutlich impulsartige Strom des Wifi-Moduls hat auf die Spannung am ADC-Stecker (also auf AVCC) keinen großen Einfluss. Messung in Bild 2 (hellblau). - Ich besitze mehrere dieser Drucksensoren aas einer Lieferung, sollten identisch sein, aber es ist No-Name-Ware. Die reagieren nicht alle gleich stark. Der Schlechteste hat bei diesen Fehlern eine dreimal so große Amplitude, wie der Beste. Schlüsse: - Es kann eigentlich nicht der Strombedarf des Moduls sein, da die Versorgungsspannung des Sensors unauffällig ist - Es kann eigentlich nicht das Wifi-Signal sein, da der Sensor mitsamt Kabel in Alufolie gepackt genauso reagiert - Es kann eigentlich nicht das Layout meiner Platine sein, da ein Poti am ADC normal funktioniert Was bleibt da noch? Irgendeine Idee zur Ursache? Ich brauche für meine Anwendung viele Echtzeit-Messwerte und kann nicht viel filtern.
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Kannst du den Sensor aus einem eigenen Spannungsregler versorgen? Wie sieht die Masseverbindung und VCC von Sensor, uC und WiFi-Spannungsregler aus? Das hier Theo schrieb: > Sobald das Wifi-Modul ausgeschaltet bzw. im Reset gehalten wird, sind > die Störungen weg. spricht doch sehr dafür, dass es am WiFi liegt.
Der Sinn des WiFi Moduls ist, Signale durch die Luft zu senden. Und jede Leitung ist mehr oder weniger eine Antenne. Es ist daher unvermeidbar, dass die Signale, die das Ding sendet, in andere Leitungen einkoppelt. Je höher die beteiligten Widerdtandwerte sind, umd stärker die Störungen. HF Anteile kann man mit Kondensatoren abblocken, aber diese reduzieren die Geschwindigkeit der Messung. Der ADC vom ESP8266 ist ohnehin nur bei abgeschalteter Funkschnittstelle brauchbar. Laut Datenblatt muss man mit Abweichungen bis zu 20% rechnen - wenn denn der Innenwiderstand der Quelle ausreichend gering ist (das bedeutet: weit unter 1kΩ).
Theo schrieb: > Zu lösendes Problem: Beim Auswerten eines ratiometrischen > Drucksensor > gibt es Störungen durch Wifi (ESP8266 auf Platine). Es kann nicht > geklärt werden, woher die kommen. Naja, früher nannte man sowas Detektorempfänger. die hf wird an irgendeiner Halbleiterstrecke (meistens BE an irgendeiner Eingang/Ausgangsstufe) gleichgerichtet und dann hast Du ein DC-Problem das Du nun siehst. > > - Alle 100ms impulsartige Störungen mit 1V-2,5V Amplitude auf > 0,5V-Ausgangssignal des Sensors (Bild 1). Die Fehler sind stufig, die > Stufen 2.5ms breit. Vermutlich kein analoger Sensorausgang, sondern ein > DAC? s.o. > > - Sobald das Wifi-Modul ausgeschaltet bzw. im Reset gehalten wird, sind > die Störungen weg. eh klar. Gegencheck: lege ein Telefon im Flugmodus neben das Sensibelchen und schalte den Flugmodus aus. Die ersten Pulse sollten ausreichend stark sein um den Effekt zu reproduzieren. > > - Abschirmen der Drucksensor-Leitung und des Sensors (in Alufolie > einpacken) hat keinerlei Effekt. Demnach müsste es ein > leitungsgebundener Effekt sein. Schirmen hilft so gut wie gar nix. Verwende Klappferrite für die Kabel beim ESP und beim Sensor. Nimm Ferrite in 0805 mit entsprechenden Kerkos und guter Masseführung zw. Sensor und ESP - direkt am Sensor und direkt am ESM > > - Das Wifi-Modul ist mit 200uF Tantal direkt am Modul und weiteren 200uF > am 3V-Spannungsregler stabilisiert. Der vermutlich impulsartige Strom > des Wifi-Moduls hat auf die Spannung am ADC-Stecker (also auf AVCC) > keinen großen Einfluss. Messung in Bild 2 (hellblau). Ja, und die 200uF Tantal sind für die hf nicht existent. > > - Es kann eigentlich nicht der Strombedarf des Moduls sein, da die > Versorgungsspannung des Sensors unauffällig ist > - Es kann eigentlich nicht das Wifi-Signal sein, da der Sensor mitsamt > Kabel in Alufolie gepackt genauso reagiert Wie gesagt - irgendeine BE-Strecke sorgt für Gleichrichtung und davor hilft auch keine Alufolie. > - Es kann eigentlich nicht das Layout meiner Platine sein, da ein Poti > am ADC normal funktioniert. Naja.... wenn es nix sein kann muß doch alles passen, oder? > > Was bleibt da noch? Irgendeine Idee zur Ursache? Ich brauche für meine > Anwendung viele Echtzeit-Messwerte und kann nicht viel filtern. Echtzeit ist wieviel? ms? us? und welche Sendefrequenz hast Du? GHz? Da ist - frequenzmäßig - viel Platz zum Filtern... Schau Dir die Fachliteratur zu Ferriten an, Nicht nur Würth hat da einiges auf seiner Website. viel Erfolg
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> Kannst du den Sensor aus einem eigenen Spannungsregler versorgen? Wenn ich das mache, sind die Störungen weg?! Ich versteh's nicht. Auf der Versorgungsspannung des Sensors war/ist nichts zu sehen (Anhang, blau = 5V). An der RF kann es damit nicht liegen und AVCC sieht sauber aus. Grumbel. @ Stefanus F: > ist daher unvermeidbar, dass die Signale, die das Ding sendet, in andere Leitungen einkoppelt Wie im ersten Beitrag schon stand: An so grundsätzlichen Erwägungen kann's nicht liegen, sonst würde auch das Poti am gleichen Anschluss von Wifi gestört. > Echtzeit ist wieviel? ms? Eine Messung pro 1ms. Die Störungen sind ein Vielfaches von 2,5ms breit.
Hochfrequente Störungen auf der Versorgung siehst du bei der gewählten Auflösung sowieso nicht. Bei 2ms/div siehst du keine schnellen transienten. Geh mal um Faktor 1000 runter Mach mal Kerkos in die Versorgung. 100nF / 10nF Evtl noch kleine SMD Ferrite längs in die Versorgungsleitung. Ich tippe auf kurze Transienten auf der Versorgung, die den Sensor aus dem Tritt bringen.
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Oszi war falsch eingestellt, Average, deshalb habe ich nicht alles gesehen. Da passiert tatsächlich etwas auf der 5V-Schiene, wenn Wifi sendet: Alle 100ms um 70mV runter (wird vom HI-Link HLK-PM01 reguliert). Siehe Bild. > Mach mal Kerkos in die Versorgung. 100nF / 10nF 100N, provisorisch in die Sensor-Stecker-Kontakte gesteckt, hat keinen Unterschied gemacht. Muss es morgen aber noch sorgfältiger machen. Das Wifi-Modul hängt alleine an der 3,3V-Schiene. Wie verhindert man am besten (ohne neue Platine), dass die Last auf der 3,3V-Schiene auf die 5V-Schiene durchschlägt? - Eher noch dickere Kondensatoren am Regler (wenn ja, auf welcher Seite)? - Eher schnellere (Kerkos)? Der Regler (https://docs-emea.rs-online.com/webdocs/1332/0900766b813321a8.pdf) ist "Compatible with Low ESR Ceramic Capacitor". Im Datenblatt stehen 10uF primär, 22uF sekundär (min. 10uF). Auf die SMC_B-Pads würde z.B. Reichelt‘s dickster 1206 Kero passen: 100uF. Z.Zt. habe ich 2 x 200uF (Tantal) auf der Sekundärseite des 3,3V-Spannungsreglers: Einen am Regler, einen am Wifi. Primär 68uF Tantal. 1,9 Ohm ESR. > noch kleine SMD Ferrite längs in die Versorgungsleitung In der AVCC-Leitung gibt es eine 10uH-Induktivität mit Ferrit. Aber ich schätze es bringt nichts, die dicker zu machen (z.B.560μH, https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/B400/Lqh3C.pdf), weil meine Störungen in einem niedrigen Frequenzbereich liegen?
Mach mal bitte eine Skizze deines Aufbaus und markiere die möglichen Messpunkte und Massepunkte mit Ziffern. So kann man einfach(er) darüber reden, wo du welche Signale misst.
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Das sind die Störungen am 3,3V-Spannungsregler für den ESP8266 - exakt
im 100ms-Takt. Auf 3,3V/ESP8266-Seite sind die Störungen nicht so gross,
wie auf der 5V-Eingangsseite. Am Eingang des LDO 68uF Tantal, am Ausgang
200uF Tantal (das Netzteil hat meines Wissen 2 x 470uF am Output). Ich
habe neue, keramische Kondensatoren zum Testen bestellt. Ob ein anderer
3,3V-Regler für die Belastung der 5V-Schiene einen Unterschied machen
würde?
> Du hast den ESP im AP-Modus?
Ja (verbunden oder nicht macht keinen Unterschied)
Theo schrieb: > Ich > habe neue, keramische Kondensatoren zum Testen bestellt Schlumpf schrieb: > Mach mal bitte eine Skizze deines Aufbaus Dann kannst in der Zeit ja die Skizze machen ;-)
Kannst du das Ding mal im STA-Modus nutzen? Ich denke, dass das der Ping vom Beacon ist. Wenn dem so ist, sollte das im STA-Modus verschwinden. Ggf. kann es helfen den Sensor/Messverstärker anders zu positionieren.
Habe den Spannungsregler getauscht, TLV1117 von TI statt AZ1117 von DiodesZetex. Kein Unterschied: Auch damit Störungen durch Wifi in gleicher Form auf der Versorgungsspannung. Wieder vor allem auf der 5V-Schiene (+-70mV) statt auf 3.3V (Wifi-Versorgung). Durch die 2ms langen +-70mV Störungen auf 5V (der Sensor-Versorgung) gibt es dann wohl die gigantischen 2ms langen 1.8V-Fehler (Peak-Peak) im 100ms-Takt auf dem Sensor-Output (?!). Strom des Sensors, soweit mit dem Multimeter mesbar: Laut 1ms-Crest-Capture-Mode max. 5mA, im Mittel 1.7mA. Ein 100N-Abblockkondensator am Sensor hat keinen Effekt. Was die Sensoren betrifft, so gibt es das Problem seit 2019. Die ebay-China-Drucksensoren aus 2018, identisch aussehend, müssen anders konstruiert gewesen sein, denn die haben kaum auf das Wifi-Modul reagiert. > kannst in der Zeit ja die Skizze machen Das würde natürlich Sinn ergeben, aber ich kann das Layout z.Zt. nicht veröffentlichen.
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> denke, dass das der Ping vom Beacon ist. Wenn dem so ist, sollte das
im STA-Modus verschwinden
Im STA-Betrieb sind die Störungen auf dem Ausgang des Sensors viel
kleiner (nützt nichts, da der Betrieb am AP-Modus - Handy-App ruft Daten
ab - genausogut laufen muss).
Theo schrieb: >> Kannst du den Sensor aus einem eigenen Spannungsregler versorgen? > > Wenn ich das mache, sind die Störungen weg?! Ich versteh's nicht. Auf > der Versorgungsspannung des Sensors war/ist nichts zu sehen (Anhang, > blau = 5V). Hast du es jetzt mal mit eigenem Regler für den Sensor gemacht oder nicht!? Der 3,3V Regler nimmt sich aus der 5V-Schiene das an Strom was er braucht. Strom rein => Strom raus. Differenzspannung wird verheizt. Daher Störungen auf 5V. Ergo einen anderen 3,3V-Regler zu nehmen bringt's nicht. Anderer Versuch. Kannst du die 3,3V aus einer anderen Schiene als die 5V vom Sensor gewinnen? Es geht darum, den Strompfad des 3,3V-Netzes vom 5V-Netz des Sensors zu trennen. Kann sein, dass die "alten" Sensoren integrierte Versorgungsspannungs-Filterung hatten. Dadurch ist das nie aufgefallen.
> Hast du es jetzt mal mit eigenem Regler für den Sensor gemacht
Ja. Dann sind die Störungen weg. Das sollte der Satz "Wenn ich das
mache, sind die Störungen weg?!" bedeuten. Das Satzende war Ausruck von
Verwunderung, keine Frage. Es kommt also von der Versorgung und nicht
von RF.
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Poti (rationmetrisch) am analogen Eigang (3 Pins: AVCC, GND, ADC IN), Drucksensor am gleichen Eingang. Keine Ahnung, was den Drucksensor so massiv stört. Ich habe einen Sensor aufgeschnitten. Google findet das IC nicht.
> Kann sein, dass die "alten" Sensoren integrierte Versorgungsspannungs-Filterung
hatten. Dadurch ist das nie aufgefallen
Bei meiner Filterung (AVCC: 10uH + 100N) werde ich noch andere
Induktivitäten ausprobieren.
Jetzt wäre ein guter Zeitpunkt auch mal die Schaltung sowie Schaltplan vom ESP zu posten!
Skizze /= Layout. Eine Prinzipskizze, wo man sieht, wie das System prinzipiell räumlich aufgebaut ist, wo die Punkte (Signale und Massen) sind, an denen du misst. Welche Maßnahmen (L, C) wo eingebaut sind. Und Werte der Bauteile (L, C). Ein Tantal ist zB für HF völlig wirkungslos. Ich denke, dass die Quelle des Übels nicht die 2ms langen Pulse sind, sondern die hochfrequenten Nadeln, die quasi gleichzeitig auftreten. Die spuckt das WLAN Modul auf die Versorgung. Und die wiederum pfeifen dir in den Sensor, wo sie gleichgerichtet werden und Ärger machen. Und deine Maßnahmen mit uF und uH sind in dem Frequenzbereich wirkungslos. Du brauchst nF (Kerko) und ferrite beads um in dem Frequenzbereich das Störsignal zu beeindrucken.
Anders formuliert : Die 2ms Störungen sind nicht die Ursache, sondern ein Resultat der hochfrequenten Störungen, die das WLAN-Modul auf die 3,3V spuckt, die quer durch den Regler pfeifen, dann auf der 5V Schiene zu sehen sind und dann im Sensor gleichgrrichtet werden, worauf dieser Faxen macht und die 5V impulsartig belastet, so dass diese teilweise einbricht. Ich würde mal diese Kette verfolgen. Also mal schauen, ob du die HF auf der Versorgung des WLAN Moduls siehst. Falls ja (was ich vermute) Kerkos und ggf Ferrite Beads an die Versorgung des WLAN Moduls anbringen
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Ich weiss nicht, wonach man suchen muss, deshalb hier verschiedene Vergrößerungen. * Türkis (Channel 2): 3,3V = Wifi-Versorgung; am 3,3V-Pin des ESP8266 abgegriffen. 1cm Draht angelötet. * Gelb (Channel 1): Drucksensor-Output mit massiven Störungen exakt alle 100ms (am Analog-Input-Header abgegriffen). Vom Ausschnitt abgeschnitten, gehen über 1000mV. * Mangenta (Channel 3) = 5V-Sensor-Versorgung (AVCC; am Analog-Input-Header abgegriffen). Masse auch am Analog-Input-Header abgegriffen. - Die 5ms-Pakete, die man in der 20ms-Übersicht sieht, sind IMHO der Displaycode (OLED). - Der Ausgang des Drucksensors ist scharfflankig (1.7us Rise-Time), das ist IMHO kein analoger Sensor, sondern ein DAC. Also ist das wohl keine ratiometrische Verstärkerschaltung im Sensor, sondern ein ADC für die DMS-Brücke + ein DAC am Ausgang.
Wie ich es auch erwartet hätte : Bursts auf der 3,3 und 5V schiene und kurz drauf tilt der Sensor. Entstöre die Versorgung des WiFi Moduls
Könnte aber auch eine kurze Stromspitze im WiFi Modul sein, die den Regler aus dem Konzept bringt. Hmmmm... Auf jeden Fall würde ich die Versorgung des WiFi Moduls besser stabilisieren und filtern
Theo schrieb: > Ich weiss nicht, wonach man suchen muss, Du bekommst es nicht gebacken, oder? Raph schrieb: > Jetzt wäre ein guter Zeitpunkt auch mal die Schaltung sowie Schaltplan > vom ESP zu posten!
Ich darf das Layout und die Schaltung nicht posten, s.o.
Theo schrieb: > Ich weiss nicht, wonach man suchen muss, deshalb hier verschiedene > Vergrößerungen. ich würde vor allem gerne wissen wie Du mit den Tastköpfen auf Dein Messobjekt losgehst: mit Feder oder mit den Masseklips? Wenn Du mit Masseklips arbeitest - vergiß es. Du mußt mit den Federn arbeiten. Denn die Schleife, die durch die Masseklips entsteht fängt Dir jeden Dreck ein - und der führt zu Messergebnissen, die nicht der Realität entsprechen, auch wenn das Oszi nicht die nötige Bandbreite hat um das anzuzeigen. Wenn Du den Unterschied nicht kennst - bitte selber schlau machen, das Netz ist voll von Tips und videos wie man mit Oszitastköpfen richtig mißt. Weiters: hast Du die Klappferrite umgeschnallt und hast Du den Mobiltelefontest gemacht wie bereits gestern vorgeschlagen? Viel Erolg
> Könnte aber auch eine kurze Stromspitze im WiFi Modul sein, die den
Regler aus dem Konzept bringt.
Würde ich auch so sehen. Ich kann eigentlich keinen zeitlichen
Zusammenhang zum Geschehen auf der 3,3V-Schiene erkennen, aber eindeutig
einen zu den Einbrüchen auf der 5,5V-Schiene.
> hast Du die Klappferrite umgeschnallt Ich hatte einen großen Ferrit hier (3-4cm lang, Durchführung dick wie ein Bleistift). Den habe ich um alle drei Sensor-Kabel geclipst. Hat nichts gebraucht. Zeitweise kam es mir so vor, als ob die Ecken der Signale minimal abgerundet wurden, das könne aber auch daran gelegen haben, dass ich die Kabel zum Sensor etwas anders hingelegt habe. Es war so oder so in einer Größenordnung, die uendlich viel kleiner als die 2ms langen Störungen war. > würde vor allem gerne wissen wie Du mit den Tastköpfen auf Dein Messobjekt losgehst: mit Feder oder mit den Masseklips? Hüstel. Nicht richtig. Miniatur-Logianalysator-Klemmen an die Messpunkte (kommen an die Header-Pins, auch wenn ein Stecker steckt) und Klammern der Tastköpfe an deren Ausgang.
Theo schrieb: > kann eigentlich keinen zeitlichen Zusammenhang zum Geschehen auf der > 3,3V-Schiene erkennen, Ich schon..
Theo schrieb: > Ich darf das Layout und die Schaltung nicht posten, s.o. Bei nem ESP? Ist etwa da was besonderes drann? PS: ich entwickle auch solche Schaltungen und dein Problem kommt mir bekannt vor. Nutzt nur nichts wenn es was anderes ist was man durch ein Foto der Leiterplatte sehen könnte.
Mit Feder gemessen. Oops. Sieht doch anders aus. - Spannung am 3,3V-Pin des Wifi-Moduls - 5V-Spannung am Header, an dem der Drucksensor angesteckt wird
Hol dir einen vernünftigen Entwickler oder EMV-Spezialist und lass es untersuchen. Vielleicht landest du ja hier einen Glückstreffer, aber wenn du deine Schaltung nicht zeigen möchtest, bist du hier falsch.
Theo schrieb: > Oops. Sieht doch anders aus Ne, sah vorher auch schon so aus.. Deutlich zu erkennen auf deinen Bildern
Vorschlag: die 3,3V für'n ESP8266 testweise aus dem gewinnen, was VOR dem 5V-Regler ansteht. Heizt zwar mehr, aber wenn's dann geht... PS. Sag mir noch bitte deine Kostenstelle, damit ich drauf buchen kann.
> Vorschlag: die 3,3V für'n ESP8266 testweise aus dem gewinnen, was VOR
dem 5V-Regler ansteht
Es gibt keinen zugänglichen 5V-Regler (5V kommn vom
Schaltnetzteilmodul).
> Evtl noch kleine SMD Ferrite längs in die Versorgungsleitung. Ich habe heute diesen erfolglos ausprobiert: SMD-Ferrit BLM 21 Impedanz (100 MHz): 1000 Ohm / ±25% Widerstand (DC) max.: 0,45 Ohm Nennstrom: 0,2 A https://www.reichelt.de/emi-suppression-filter-smd0805-blm21-1-k-ohm-blm21ag-102-p89684.html?&trstct=pos_0 Längs in die VCC-Leitung zum Sensor eingefügt. In die Versorgung des Wifi-Moduls kommt man nicht so einfach und das zieht Peak auch mehr als 0,2A. Unmittelbar davor, auf Supply-Seite, 47N zu GND. Hat keinen Effekt gehabt. Die Bilder zeigen die Messung von AVCC zu GND. Nach dem Ferrit, wenn einer installiert ist. Der Sensor produziert mit Ferrit die gleichen Fehler (nicht dargestellt).
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mit_2400uF_mit_Ferrit.png
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mit_2400uF_ohne_Ferrit.png
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Noch ein Test: 2400uF Elkos + 10uF Kerko zusätzlich am 3,3V-Spannungsregler (5V-Eingangsseite). Das hat eine leichte Verbesserung gebracht. Die Fehler-Peaks im Sensor-Output (Bilder) sind 30% kleiner geworden. Der Effekt ist besser, wenn man keinen Ferrit/Kerko in der Sensorzuleitung hat. Mit gibt es Rauschen auf dem Output. Immer noch zu viel Fehler. Vielleicht ist eine Software-Lösung am besten. Unrealistisch Peaks einfach verwerfen. Sind ja nur ca 20 Messungen von 1000.
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> Bilder zeigen die Messung von AVCC zu GND
Vergessen.
Theo schrieb: >> Evtl noch kleine SMD Ferrite längs in die Versorgungsleitung. Meiner bescheidenen Erfahrung nach mußt Du alle signalführenden Leitungen "ferritisieren", also auch die Signalleitungen und eventuell auch GND, damit die hf wirklcih nicht um Sensor kommt.
Also fassen wir zusammen : - du kannst weder Schaltplan noch Layout posten. - du kannst nichtmal ne Prinzipskizze posten. - du kannst an der Versorgung des WiFi-Moduls nichts entstören Dann musst du halt schauen, wie du das riesen Loch in der Versorgung des Sensors stopfst. Ein Ferrit bringt da natürlich nichts.
> mußt Du alle signalführenden Leitungen "ferritisieren", also auch die
Signalleitungen und eventuell auch GND
Auch getestet - ohne Effekt. Als das 2. Netzteil dran war, waren alle
Leitungen ohne Ferrite - und trotzdem waren dann die Störungen weg. Ich
gehe jetzt davon aus, dass das Problem nicht von HF-Einstrahlung/EMV
kommt, sondern dass das Schaltnetzteil bzw. dessen Regelung das Problem
ist. Die impulsartigen 2ms-Belastungen durch Wifi alle 100ms (Peak-Strom
des ESP8266 soll 300mA sein?) schlagen mit -70mV/+50mV auf die 5V durch
- und in den ersten 5uS mit -140mV. Mal sehen, was die nächste Woche
ankommenden Kondensatoren bringen (u.a. 100uF X5R für das Wifi-Modul).
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