Hallo zusammen, ich bin seit längerem ein stiller Mitleser, nun wollte ich aber mal ein eigenes Projekt in angriff nehmen und bin jetzt an einem Punkt wo ich leider alleine erstmal nicht mehr weiterkomme. Mein großes Ziel ist es per Arduino (erstmal leicht anfangen ? ) ca. 4 Druckmesssensoren (jeweils eine Wheatstone Messbrücke) auszulesen und zu loggen und einen Flusssensor (Sonotec Sonoflow co.56) per RS485 auszulesen und ebenfalls zu loggen. Wenn die Messwerte aus dem Ruderlaufen soll es später am besten einen Alarm via SMS geben. Erstmal unabhängig davon möchte Ich auch noch eine Motorsteuerung realisieren (aktuell ist sie per ESCON 36/3 EC von Maxon Motor realisiert und ich Lese nur die Daten vom Motorkontroller aus, aber steuere noch per Hardware direkt über den Kontroller) Später (mit mehr Wissen ? ) möchte ich aber ggf. probieren das auch eigenständig hinzubekommen und abhängig von den Messwerten zu regeln. Bisher funktionieren die Blöcke einzeln und mit einer Versorgung durch die Labornetzteile ganz ok (mit Ausnahme vom Flusssensor, der hat auch da vereinzelt Aussetzer und es kommt nur „schrott“ an). Da ich das ganze später Mobil haben möchte und mit einem Akku speisen möchte (14-16V) muss ich mir für die Einzelnen Blöcke eine Spannungsversorgung aufbauen und da in Kombination mit dem zusammenschalten der Blöcke stoße ich gerade auf Probleme und weiß noch nicht genau wie ich weiterkommen soll. Dazu würde ich sehr gerne Input von euch bekommen z.B. ob es gute Literatur gibt oder andere Quellen wo ich mich selbst tiefer einlesen kann oder ganz vielleicht sogar die ein oder andere exakte Lösung für mein Problem ? Im Anhang ist ein grobes Blockdiagram von der Spannungsversorgung da hatte ich zuerst probiert die beiden Tracos parallel zu betreiben, aber schnell gelernt, dass der Reflected Ripple Current ein Problem ist. Nachdem ich sie einzeln benutze (und leicht geglättet habe) habe ich aber immer noch einen sehr starken Noise Peak bei ~300khz (Siehe Anhang, CH1 = V_IN[9V], CH2 = GND), was der Schaltfrequenz der Tracos entspricht. Damit hat der Arduino arge Probleme was sich wiederspiegelt indem ich Aussetzer beim einlesen der Drücke und vom Flusssensor habe (der Motorkontroller ist da erstmal noch raus). Beim Versuch den Noise mit einem RC-Tiefpass zu reduzieren fing die gesamte Schaltung an zu schwingen. Da es mit Labornetzteilen größtenteils funktioniert vermute ich den Fehler in meiner Spannungsversorgung. Ich kann aber auch sehr gerne von allen Blöcken Schaltpläne und/oder Bilder der aufgebauten Schaltung beisteuern. Ich würde mich sehr freuen, wenn mir jemand zu meinem Problem etwas an input geben könnte! ? Vielen lieben dank Len Ps.: Technische Eckdaten für die Spannungsversorgung: TEC3-1222 wird wie folgt belastet: - +-12V jeweils mit 40-100mA (für die 4 Messbrücken) (Asymmetrie maximal 60 zu 100mA) - 4x Verstärkerschaltung (per INA128 realisiert) TEC3-1219 wird wie folgt belastet: - 4x Adafruit ADS1115 (Für die Differentielle Messung der Messbrücken und der Ausgabe vom Motorkontroller) ~5mA - 1x Arduino Mega + Display ~250mA - 1x Flusssensor <150mA - Die Maximalwerte sind größer als der 1219 treiben könnte, aber aktuell liegt es praktisch noch im Bereich, der wird Später ausgetauscht wenn ich auch die 5V Versorgung auch noch eigenständig aufbauen möchte um den Spannungswandler vom Arduino Mega zu entlasten (umgehen) Die 36V Spannungsebene muss ich noch realisieren, müsste aber folgende Ansprüche erfüllen - Geplant sind 4A peak und 3A dauerlast für den Motorkontroller - Entweder ein China DC/DC Wandler oder in Richtung Traco TEP100 oder TEP150. Das könnte eventuell nur der totale Overkill sein Pps: Ich Lese die Drucksensoren mithilfe der Adafruit ADS1115 Differentiell ein, damit ich keinen gemeinsamen Massebezug brauche
Angehängte Dateien:
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Blockdiagram.jpg
210 KB -
Noise_Single.jpg
220 KB
Bei der Stromversorgung ist ganz wichtig, alle Leitungen auf einen einzigen Punkt sternförmig zusammen zu führen: Falsch:
1 | Netzteil |
2 | + - |
3 | o o |
4 | | | |
5 | | | |
6 | +---[Last]---+ |
7 | | | |
8 | +---[Last]---+ |
9 | | | |
10 | +---[Last]---+ |
11 | | | |
12 | +---[Last]---+ |
13 | | | |
14 | +---[Last]---+ |
Richtig:
1 | Netzteil |
2 | + - |
3 | o o |
4 | | | |
5 | | +-----[Last]-----+ | |
6 | | | | | |
7 | | | /---[Last]---\ | | |
8 | | |/ \| | |
9 | +---+-----[Last]-----+---+ |
10 | |\ /| |
11 | | \---[Last]---/ | |
12 | | | |
13 | +-----[Last]-----+ |
Dann solltest du wissen, dass die Kontaktstreifen in Streckbrettern ganz erhebliche Übergangs- und Innenwiderstände haben. Sie eignen sich nur sehr bedingt zur Verteilung der Stromversorgung.
Hallo Stefanus, vielen dank für deine Antwort. Stefanus F. schrieb: > Bei der Stromversorgung ist ganz wichtig, alle Leitungen auf einen > einzigen Punkt sternförmig zusammen zu führen: Das habe ich bereits gemacht. Vom Netzteil gehe ich auf einen Sternpunkt von dem ich dann die Tracos versorge. Vom 1219 er gehe ich zum Arduino und greife danach für die restliche 5V-Versorgung hinter seinem Linearregler ab und gehe auf eine Verteilerplatine (Masse und +5V, weiterer Sternpunkt) Beim 1222 bin ich ein bischen inkonsequenter und greife einmal zwischen +12V und GND sowie zwischen -12V und GND die 12V Versorgungsspannung für meine Messbrücken ab (jeweils 2 Pro Level). Für die Verstärkerschaltung jeweils mit +-12V vom Sternpunkt am Netzteil zu den einzelnen ICs und die Masse habe ich zentral auf deren Platine zusammengeführt und führe sie anschließend zurück zur Versorgungsplatine > Dann solltest du wissen, dass die Kontaktstreifen in Streckbrettern ganz > erhebliche Übergangs- und Innenwiderstände haben. Sie eignen sich nur > sehr bedingt zur Verteilung der Stromversorgung. Ich habe das ganze auf Lochraster aufgebaut um dieser Problematik zu entgehen. Zumindest auf der 9V ebene sollte man dass als Problem ausschließen können oder könnte ich mir da eventuell doch mit zu langen Zuleitungen einen Empfänger gebaut haben? Alle spannungsführenden Kabel habe ich verdrillt. Cheers Len
Ich schätze, dass du das am besten mit einem Oszilloskop weiter untersuchen kannst. Falls dazu das nötige Geld fehlt, nimm ein DSO138, das ist zwar ein Spielzeug, aber besser als keins und in diesem Fall sicher schon hilfreich.
Ich habe das Glück auf ein Oszi zugreifen zu können. Wenn du mir sagst was für zusätzliche Messungen du brauchst um mir weiter Tipps zu geben probiere ich diese aufzunehmen :)
Stefanus F. schrieb: > Falls dazu das nötige Geld fehlt, nimm ein DSO138, > das ist zwar ein Spielzeug, aber besser als keins und in diesem Fall > sicher schon hilfreich. Warum sollte das Rigol nicht reichen? Len L. schrieb: > Noise_Single.jpg
Ich würde den GND Anschluss vom Oszilloskp an den Sternpunkt der Masse anschließen und dann an jedem einzelnen Verbraucher schauen, welche Spannung dort als Masse anliegt. Da sollte natürlich nirgendwo eine nennenswerte Spannung zu sehen sein. Falls doch: Erst das beheben. Dann würde ich mit dem Tastkopf die Versorgungsspannungen prüfen. Dort wo der meiste Schmutz zu sehen ist, wo der Dreck herkommen. Dort würde durch größere Kondensatoren und vielleicht sogar eine Zusätzliche Spule den Weg zu den anderen Bauteilen verhindern. Der Schmutz soll dort bleiben, wo er entsteht.
Deine Tracos sind galvanisch getrennte Spannungswandler. Angenommen der Arduino hängt am 9V Wandler, sind die +/-12V erst mal frei fliegend. Man muss Masse der 9V mit Masse der +/-12V verbinden, möglichst am ADC. Davon sieht man NICHTS in deinem Schaltplan. Mit Masse der Akkuspannung haben beide nichts zu tun, die kann beliebig sein, also darf man auch nichts auf die Akkuspannung beziehen. Das Design ist überflüssig teuer. Es bietet sich unbedingt an, den Motor direkt aus dem Akku zu versorgen. Also entweder 2 deiner Akkus in Reihe oder Motor mit halber Spannung kaufen. Es kann sinnvoll sein, Masse der Ykkus mit dem gemsinsamen Massesternpunkt am ADC zu verbinden, zumindest über einen Widerstand. Richtige Störungen bekommst du erst vom GSM Modul, bisher ist alles noch Kindergarten. Wenn du da schon Störprobleme hast....
Angehängte Dateien:
Stefanus F. schrieb: > Ich würde den GND Anschluss vom Oszilloskp an den Sternpunkt der Masse > anschließen und dann an jedem einzelnen Verbraucher schauen, welche > Spannung dort als Masse anliegt Werde ich noch mal genau nachmesse. Mit einem Multimeter hatte ich die Widerstände der Leitungen überprüft um zu sehen ob meine Steckverbinder sauberen Kontakt haben, da war alles im 0,0-0,1 Ohm Bereich. Stefanus F. schrieb: > Dann würde ich mit dem Tastkopf die Versorgungsspannungen prüfen. Im Bild Noise_Single messe ich die Spannung nach dem 1219 am Eingang vom Arduino (außer der Zuleitung liegt da direkt nichts drauf) Die Eingangsseite wird aktuell aus Lineargeregelten Labornetzteilen gespeist, die Spannung ist sauber. MaWin schrieb: > Deine Tracos sind galvanisch getrennte Spannungswandler. Angenommen der > Arduino hängt am 9V Wandler, sind die +/-12V erst mal frei fliegend. Man > muss Masse der 9V mit Masse der +/-12V verbinden, möglichst am ADC. > Davon sieht man NICHTS in deinem Schaltplan. Das ist richtig, zuerst hatte ich die Massen auch direkt verbunden, dann hatte ich aber einen hohen Reflected Ripple Current? (Anhang Noise_parallel) Aktuell habe ich die Massen aufgetrennt und messe jetzt die Ausgangsspannung von den Mssverstärkern Differentiell mithilfe der Adafruits ADS1115 16Bitd ADCs MaWin schrieb: > Das Design ist überflüssig teuer. Es bietet sich unbedingt an, den Motor > direkt aus dem Akku zu versorgen. Also entweder 2 deiner Akkus in Reihe > oder Motor mit halber Spannung kaufen. Ich habe jenachdem welche Drücke und Durchflussmengen ich Fahren möchte verschiedene Pumpen. (Den Part habe ich aber auch noch nicht realisiert) Ich habe jetzt von meinen zwei Modulen (Spannungsversorgung und Messverstärker mal Pläne angefertigt. Damit sollte es vielleicht etwas einfacher sein. Die Steckverbinder J2, J6, J9, J11 sind verbunden mit den Messpunkten der Messbrücken Und J7, J8, J9, J12 sind meine Abgriffe für die Differentielle Messung per ADS1115.
Mal eine Blöde Frage warum betreibst du den Aufwand die Messbrücke symmetrisch zu versorgen? Ansonsten, was sollen die 100n an deinen Power Modulen bringen? Mach da mal einen Anständigen Kerko oder Elko im µF Bereich dran und wenn das noch nicht hilft schau dir mal einen Pi Filter an. Der Pi Filter Empfiehlt sich im Übrigen auch auf der Akku Seite, da ein Schaltregler den anderen Stören kann.
Jochen schrieb: > Mal eine Blöde Frage warum betreibst du den Aufwand die Messbrücke > symmetrisch zu versorgen? Da habe ich mich glaube ich unglücklich ausgedrückt. die Messbrücken werden nicht symmetrisch versorgt sondern nur mit 12V versorgt, abrer aufgeteilt auf beide Ebenen, damit ich den Traco nicht asymmetrisch belastet. Lediglich die Verstärker versorge ich Symmetrisch, damit ich sauber auf 0V am Ausgang komme. > Ansonsten, was sollen die 100n an deinen Power Modulen bringen? Mach da > mal einen Anständigen Kerko oder Elko im µF Bereich dran und wenn das > noch nicht hilft schau dir mal einen Pi Filter an. Der Pi Filter > Empfiehlt sich im Übrigen auch auf der Akku Seite, da ein Schaltregler > den anderen Stören kann. Auf der 9V Ebene habe ich abgesehen von dem selbst eingeplanten Kondensatoren noch die Kondensatore vom Arduino. Ich dachte die 100n sollten für den Peak ausreichen, da die Grundspannung an sich sauber ist und nicht einbricht. Würdest du dann einfach nah an die maximale Treibfähigkeit der Tracos gehen bei zusätzlichen Kapazitäten und eher einen großen oder gestaffelt mehrere um das Frequenzverhalten zu verbessern (falls das hier nötig ist)? Ein Pi-Filter sagt mir gerade nichts, werde ich mich aber mal einlesen :) Vielen Dank schon mal für den ganzen input soweit! Len
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