Störungsdetekiv gesucht: Wifi vs. Sensor

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

> 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.

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.

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 ;-)

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.

> 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.

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

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).

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.

> 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).