Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PWM stört Onwire auf verschiedenen CAT7 Kabeln


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von Peter H. (Gast)


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Hallo,
ich habe in meinem Eigenheim großzügig CAT7 Kabel verlegt und auf 
Patchpanel aufgelegt. Darüber versuche ich jetzt alles mögliche zu 
betreiben. So auch Strings aus Onewire Temperatur Sensoren DS18B20 und 
auch direkt per PWM regulierte Kleinbeleuchtung.

Und hier ist jetzt das Problem:
Sobald die 12VLED Beleuchtung des Klingeltasters abends aktiviert wird, 
wird das Auslesen der Onewire Sensoren unzuverlässig. Teilweise gibt es 
CRC Fehler in den Daten, meistens werden aber einfach Sensoren nicht per 
Bus Search gefunden.

Alles wird vom selben 12V Netzteil versorgt, allerdings über eigene 5V 
Step-Down Module. Aktiven Pull-Up habe ich nicht, Stromversorgung 
erfolgt über eigene 5V Leitung, nicht parasitär. Die 12V für das LED 
Modul wird mit einem N Channel MOSFET getaktet.
Die PWM Frequenz von 5000 auf 500Hz zu senken, hat massiv geholfen. 
Leider werden immer noch meist 5 von 24 Sensoren nicht korrekt 
ausgelesen.

Was ich sonst probiert habe:
-Stromversorgung des Onewire lesenden Arduino von dem PWM generierenden 
ESP32 getrennt (außer GND) -> Kein Effekt
-Zur Probe den ESP32 mit einem leeren Port verbunden (es wird also gar 
kein Beleuchtungselement angesteuert) -> Kein Effekt, Onewire bleibt 
gestört.
-Gate Widerstand 360 Ohm -> Kein Effekt.

Scheint mir also erstmal irgendwie eine EMV Thematik zu sein. Gibt es 
einfache Ideen wie man so eine PWM Ansteuerung etwas verträglicher 
machen kann? 500Hz ist ja nun nicht gerade Hochfrequenz,

Danke schonmal...

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Peter H. schrieb:
> Scheint mir also erstmal irgendwie eine EMV Thematik zu sein.

Wenn du ein Leuchtmittel per PWM dimmst, dann sollte sich der Dimmer 
direkt beim Leuchtmittel befinden. Denn die Leitungen strahlen ganz 
wunderbare elektromagnetische Störungen ab.

Bei Ethernet ist das nur deswegen unproblematisch, weil die Übertragung 
symmetrisch stattfindet. Wenn eine Leitung auf High geht, geht die 
andere (damit verdrillte) auf Low, so dass die Leitung nach außen hin 
einigermaßen neutral ist.

Deine Leitungen werden aber asymmetrisch angesteuert, deswegen sind sie 
Störsender.

Du möchtest sicher nicht, dass deine Nachbarn die Netzagentur um Hilfe 
bitten. Denn wenn sie deine Konstruktion als Ursache finden, musst du 
den Einsatz bezahlen.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Peter H. schrieb:
> Scheint mir also erstmal irgendwie eine EMV Thematik zu sein.

Ist es auch.

> Gibt es
> einfache Ideen wie man so eine PWM Ansteuerung etwas verträglicher
> machen kann? 500Hz ist ja nun nicht gerade Hochfrequenz,

Sicher, aber deine Schaltflanken sind rasend schnell, da reden wir von 
ein paart Dutzend Nanosekunden! Und die spucken dir in die Suppe, weil 
sie kapazitiv oder induktiv einkoppeln.

>ich habe in meinem Eigenheim großzügig CAT7 Kabel verlegt und auf
>Patchpanel aufgelegt. Darüber versuche ich jetzt alles mögliche zu
>betreiben. So auch Strings aus Onewire Temperatur Sensoren DS18B20 und
>auch direkt per PWM regulierte Kleinbeleuchtung.

Naja. Da stellt sich zuerst die Frage nach der Signalbelegung. Mit etwas 
Pech hast du nämlich NICHT die verdrillten Paare für Onewire und Masse 
genommen sondern zwei verschiedene Paare. Und mit richtig viel Pech noch 
die Masse deiner PWM LED mit genommen ;-)

Dann stellt sich die Frage, ob deine Schirme der Ethernetbuchsen auch 
mit Masse verbunden sind. Denn nur so können sie kapazizives 
Übersprechen dämpfen.

Drittens sollte man die Flanken deiner PWM "entgraten", sprich, leicht 
abrunden. Das geht mit einem passend dimensionierten LC-Filter. Bei 
500Hz (2ms) würde ich mal um die 1-5us Anstiegszeit anpeilen. Mit 
welcher Spannung und welchem Strom werden deine LEDs betrieben?

Wie wird eine PWM ausgegeben? Mit einem Transistor (MOSFET) auf GND oder 
an VCC?

Weiterhin kann und sollte man an deinen Sensoren an VCC/GND mit einem 
100nF Kondensator entkoppeln. Das kann hier vor allem gegen die 
eingekoppelten Störungen helfen.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensator#Entkoppelkondensator

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Peter H. schrieb:
> Gibt es einfache Ideen wie man so eine PWM Ansteuerung etwas
> verträglicher machen kann? 500Hz ist ja nun nicht gerade Hochfrequenz
Die hohe Frequenz steckt in den Flanken. Mach die merklich flacher, dann 
hast du weniger hohe Frequenzen. Bei 500Hz PWM nimm einfach mal einen 
Gatewiderstand von 4k7 und schau, was passiert.

> Und hier ist jetzt das Problem:
Kein Mensch kann sich vorstellen, was du da wie verschaltet hast, und wo 
der Gatewiderstand des nicht näher bekannten Mosfets sitzt. Zeichne mal 
einen Schaltplan. Und zeichne darin ein, welche Komponenten verbaut 
unsd wie sie angeschlossen sind und auch, wie lang die Kabel sind und 
welche Masse wo aufgelegt wurde.

Dann hat man was Handfestes zum Diskutieren.

: Bearbeitet durch Moderator
von Falk B. (falk)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Du möchtest sicher nicht, dass deine Nachbarn die Netzagentur um Hilfe
> bitten. Denn wenn sie deine Konstruktion als Ursache finden, musst du
> den Einsatz bezahlen.

Und schon wieder so ein Gejammer und den Teufel an die Wand malen 8-(

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Falk B. schrieb:
> Und schon wieder so ein Gejammer und den Teufel an die Wand malen

"Kosten entstehen demjenigen, der Störungen dadurch verursacht, dass 
geltende Bestimmungen nicht eingehalten werden. In diesen Fällen ist die 
Bundesnetzagentur berechtigt, den entstandenen Aufwand dem 
Störungsverursacher in Rechnung zu stellen."

https://www.darc.de/fileadmin/_migrated/content_uploads/Infoblatt_Hilfe_bei_Funkst%C3%B6rungen.pdf
https://www.demvt.de/publish/viewfull.cfm?objectid=ba9aa8ee%5Fe081%5F515d%5F74328bef30459525

"Wird allerdings eine Funkstörung verursacht, weil geltende Bestimmungen 
nicht eingehalten werden, kann die Bundesnetzagentur dem Verursacher den 
Aufwand in Rechnung stellen."

https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/Allgemeines/Bundesnetzagentur/Publikationen/service/HilfeFunkstoerungen.pdf?__blob=publicationFile&v=10

"Der Verursacher einer Störung hingegen muss dann mit einer Aufforderung 
zur Zahlung von Gebühren für den Aufwand rechnen, wenn er gegen 
Nutzungsbestimmungen einer Frequenzzuteilung oder schuldhaft gegen 
Schutzanforderungen nach dem Gesetz über die elektromagnetische 
Verträglichkeit von Betriebsmitteln (EMVG) verstoßen hat."

http://ov-b04.de/wp-content/uploads/2018/01/EMV_St%C3%B6rung_was_tun_25122016.pdf

"Betriebsmittel müssen nach dem Stand der Technik so entworfen und 
hergestellt sein, dass die von ihnen verursachten elektromagnetischen 
Störungen keinen Pegel erreichen, bei dem ein bestimmungsgemäßer Betrieb 
von Funk- und Telekommunikationsgeräten oder anderen Betriebsmitteln 
nicht möglich ist"

https://www.gesetze-im-internet.de/emvg_2016/__4.html

Beitrag #6469998 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Hans W. (Firma: Dipl.-Ing. Johann Maximilian W) (hans-)


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Naja,

ganz so unwahrscheinlich ist das nicht. Mit so einem 100V nmos und 
halbwegs sauberer Ansteuerung bist du ganz schnell bei Steigzeiten von 
10-100ns...

Wie dem auch sei, 1-Wire auf mehr wie 10cm funktioniert neben 
einigermaßen respektablen Störern schon nicht vernünftig am PCB. Das ist 
so wie PLC... es geht am Labortisch super und daneben nur mehr halb so 
gut (wenn überhaupt).

Hast du dir die Signale schon einmal angesehen?

Cat7 hat massig Kapazität. Das verschleift dir dein Signal.
Damit wirds noch störanfälliger als es ohnehin schon ist...

73

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Manfred schrieb im Beitrag #6469998:
> Es geht ihm um Quantität der Beiträge, nicht um deren Qualität.

Komm du erst einmal in meine Situation, wo sämtliche Funknetze schlecht 
und zeitweise gar nicht funktionieren.

Leider kann mir die Netzagentur nicht helfen, weil einfach alles von 
überall gestört wird - egal wohin sie ihre Peil-Antennen drehen.

von Thomas E. (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Leider kann mir die Netzagentur nicht helfen, weil einfach alles von
> überall gestört wird - egal wohin sie ihre Peil-Antennen drehen.

Schon mal probiert, dein selbstgebasteltes Zeug außer Betrieb zu nehmen? 
Vielleicht ist die ganze Nachbarschaft dir dafür dankbar.

Peter H. schrieb:
> 500Hz ist ja nun nicht gerade Hochfrequenz

Aber eine Frequenz und rechteckig und damit potentiell eklig.
Warum versorgst du deine LED nicht mit DC? PWM ist da doch nicht 
zwingend. Wäre doch bitter, wenn dein Hightech-Haushalt an einer 
popeligen Klingeltasterbeleuchtung scheitert.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Thomas E. schrieb:
> Schon mal probiert, dein selbstgebasteltes Zeug außer Betrieb zu nehmen?

Natürlich, das kontrolliert man immer als erstes. Zusätzlich hatte ich 
die Kollegen der Netzagentur bereits zweimal direkt in meine Wohnung 
gebeten, um sicher zu gehen. Des das teure Equipment, das die haben, 
habe ich nicht.

Ich habe aber gar nicht so viel gebasteltes Zeugs dauerhaft am laufen, 
wie man vielleicht annehmen mag. In diesem Jahr war es nur ein einziges 
Gerät.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Hans W. schrieb:
> Naja,
>
> ganz so unwahrscheinlich ist das nicht. Mit so einem 100V nmos und
> halbwegs sauberer Ansteuerung bist du ganz schnell bei Steigzeiten von
> 10-100ns...

Mag sein.

> Wie dem auch sei, 1-Wire auf mehr wie 10cm funktioniert neben
> einigermaßen respektablen Störern schon nicht vernünftig am PCB.

Dann hast du ein grottenschlechtes Layout oder ein Störer im 
Pulsarformat.

> Cat7 hat massig Kapazität. Das verschleift dir dein Signal.
> Damit wirds noch störanfälliger als es ohnehin schon ist...

Was für ein Käse! Es soll Leute geben, die mit CAT7 1Gbit/s und mehr 
über DEUTLICH mehr als 10m übertragen . . .
Wenn mich nicht alles täuscht sogar 10Gbit/s über wenige Meter.

Beitrag #6470195 wurde von einem Moderator gelöscht.
von MiWi (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:

> Ich habe aber gar nicht so viel gebasteltes Zeugs dauerhaft am laufen,
> wie man vielleicht annehmen mag. In diesem Jahr war es nur ein einziges
> Gerät.

Verständlich, wenn man ständig hier herumgscheideln muß kommt man 
einfach nicht zum sinnvollen Arbeiten...

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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MiWi schrieb:
> Verständlich, wenn man ständig hier herumgscheideln muß kommt man
> einfach nicht zum sinnvollen Arbeiten...

Ich bin Hobbyelektroniker. Von Arbeiten kann hier keine Rede sein.

von Egon D. (egon_d)


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Hans W. schrieb:

> Cat7 hat massig Kapazität.

Weltneuheit: Kabel ohne Induktivität.

von MiWi (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> MiWi schrieb:
>> Verständlich, wenn man ständig hier herumgscheideln muß kommt man
>> einfach nicht zum sinnvollen Arbeiten...
>
> Ich bin Hobbyelektroniker. Von Arbeiten kann hier keine Rede sein.

Was die Sache auch nicht besser macht.... denn bei nominalen 8 
Arbeitstunden am während 4,5 Tagen in der Woche dann immer noch ca. 14 
postings Tag für Tag hinaususchießen - da bleibt einem dann wirklich 
keine Zeit zum Hobbyarbeiten...

von Egon D. (egon_d)


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Falk B. schrieb:

> Und schon wieder so ein Gejammer und den Teufel
> an die Wand malen 8-(

Findest Du es etwa gut, wenn jeder Dödel Funkstörungen
in die weite Welt hinausbläst?

von Thomas O. (kosmos)


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hast du mal den Schirm deiner CAT7 Leitung mal einseitig auf PE gelegt?

von oszi40 (Gast)


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Peter H. schrieb:
> Alles wird vom selben 12V Netzteil versorgt, allerdings über eigene 5V
> Step-Down Module. Aktiven Pull-Up habe ich nicht, Stromversorgung
> erfolgt über eigene 5V Leitung, nicht parasitär. Die 12V für das LED
> Modul wird mit einem N Channel MOSFET getaktet.

1.Auch wenn die Schaltung schön ist, kann der Aufbau Mist sein.
2.Steile Impulse erzeugen gerne Oberwellen.
3.Versorge Die LED über eine simplen Vorwiderstand und prüfe ob die 
Störung noch da ist. Es könnte auch ein schönes Masseproblem sein?

von Hans W. (Firma: Dipl.-Ing. Johann Maximilian W) (hans-)


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Falk B. schrieb:
>> Cat7 hat massig Kapazität. Das verschleift dir dein Signal.
>> Damit wirds noch störanfälliger als es ohnehin schon ist...
>
> Was für ein Käse! Es soll Leute geben, die mit CAT7 1Gbit/s und mehr
> über DEUTLICH mehr als 10m übertragen . . .
> Wenn mich nicht alles täuscht sogar 10Gbit/s über wenige Meter.

Es ging hier aber um 1-wire und das ist dummerweise so ein open-drain 
ding mit riese  pull-up.
Auch wenn Maxim meint, dass man damit locker 100m überbrücken kann, wird 
das nie wirklich zuverlässig sein.

73

von Falk B. (falk)


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Hans W. schrieb:
> Es ging hier aber um 1-wire und das ist dummerweise so ein open-drain
> ding mit riese  pull-up.
> Auch wenn Maxim meint, dass man damit locker 100m überbrücken kann, wird
> das nie wirklich zuverlässig sein.

Schon wieder falsch, Herr Funkamateur! Man kann damit an die 200m 
überbrücken, wenn man weiß was man tut! Die kapazitive Last des Kabel 
kriegt man in den Griff, den Rest muss die Schirmung erledigen. Wenn 
gleich One Wire für solche Entfernungen sicher nicht das optimale Mittel 
der Wahl ist.

Beitrag "Re: Onewire + DS18x20 Library"

von Peter H. (Gast)


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Vielen Dank auf jeden Fall für die bisherigen Antworten!

Gerne ein paar Details:
Die Onewire Sensoren und die Türklingel liegen auf anderen CAT7 Kabeln, 
die aber auf dem selben Patchpanel(n) aufgelegt sind.
Der Schirm aller CAT7 Kabel ist mit dem Patchpanel über 10mm² Draht auf 
PE (PE) gelegt. Es gibt einzelne ungeschirmte CAT6 bzw. CAT5e Kabel, die 
sind aber hier nicht betroffen.

Geschaltet wird GND über einen irml6244 mit Gatewiderstand <1kOhm mit 
3,3V Pegel. Die LED Beleuchtung ist ein LED Modul des Klingeltasters, 
soweit ich das sehen kann, ist da lediglich ein Brückengleichrichter und 
wohl ein paar Widerstände plus LEDs drin. Wenn ich das direkt am 
Labornetzteil betreibe, sinkt die Stromaufnahme mit abnehmender Spannung 
von einigen mA bei 12V auf unter 1mA bei etwa 8V.
Die Störung tritt auch auf, wenn dieses Modul abgeklemmt ist, also nur 
die leere Leitung mit PWM beschickt wird. Das hat mich bisher davon 
abgehalten den MOSFET Treiber zu dem LED Modul zu verschieben. Wenn es 
auch ohne Last stört hätte ich dadurch keine Verbesserung erwartet. 
Ebenso wenig hatte ich das Gefühl, in dieser Situation wäre das LED 
Modul selber verdächtig.

Was den Punktrasteraufbau mit ESP32 Modul und MOSFET sowie der 
Verbindungen über ungeschirmte Telefonkabel zum Patchpanel angeht: Hier 
bin ich mir sicher aus EMV Sicht einen veritablen Störsender gebaut zu 
haben.

Leider habe ich nur so ein chinesisches 40€ Hand Oszilloskop. Dort sehen 
die Flanken allerdings auch nicht sehr gut aus, besonders die abfallende 
Flanke beschreibt einen Bogen -> Bekräftigt also die EMV Vermutung.

Die Onewire Sensoren sind so verdrahtet, dass die Datenleitung, +5V und 
GND jeweils mit einer unbeschalteten Leitung verdrillt sind. Hier könnte 
sich vermutlich ein Versuch lohnen, wenigstens die Datenleitung mit GND 
verdrillt zu haben?

Ich habe einen halbherzigen Versuch unternommen, die Onewire Sensoren 
mit einem 10nF Keramik plus einige hundert uF Elko an 5V und GND zu 
"unterstützen". Für einen einfachen Aufbau war das aber aber immer noch 
einige Meter von den eigentlichen Sensoren entfernt an der CAT Dose und 
nicht direkt an den Sensoren. Das wäre also auch noch ein Versuch.

Strombegrenzung statt PWM wäre vermutlich die sauberste Lösung...

von Gerd E. (robberknight)


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Wie wäre es mit Folgendem:

Du führst über 2 Adern konstante 12V und GND zu dem Klingelmodul. Dort 
packst Du einen dickeren Elko (am besten Polymer, wegen dem niedrigen 
ESR) hin und zusätzlich Deinen Mosfet. Über eine weitere Ader führst Du 
jetzt das Gatesignal von Deinem Mosfet zur Klingel. Alternativ könntest 
Du sogar auch das PWM dort erzeugen, z.B. mit einem kleinen 
Mikrocontroller oder meinetwegen auch einem 555er.

Durch den Elko nahe am Ort des Verbrauchs wird der Stromripple auf der 
Leitung sehr stark gefiltert. Das Gatesignal des Mosfet überträgt 
dagegen kaum Leistung, daher fließt da kaum Strom und daher werden auch 
deutlich weniger EM-Wellen abgestrahlt.

von Bauform B. (bauformb)


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Gerd E. schrieb:
> Wie wäre es mit Folgendem:
>
> Du führst über 2 Adern konstante 12V und GND zu dem Klingelmodul...
...und packst einen Widerstand zwischen 12V und LED(s)?

Es geht um Milli-Watt! Wie kommt man überhaupt auf die Idee, hier PWM zu 
brauchen?

Na gut, evt. muss die Helligkeit tatsächlich einstellbar sein und der 
Glaube verbietet Linearregler. Dann könnte man einen Step-Down mit 
Trimm-Eingang nehmen (z.B. Traco TSR0.5-2412SM). Die nötigen Filter 
wären dann mit ganz kurzen Leiterbahnen zentral im Schaltschrank und auf 
dem Kabel gibt's nur DC.

von Peter H. (Gast)


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Gelöst!
Vielen Dank für Eure Hilfe!
Tatsächlich hat das Verlegen des treibenden Mosfets mit einem Elko + 
100n Keramik Kondensator direkt an die Klingel das Problem gelöst. Auch 
bei 5kHz PWM.

Also habe ich was gelernt: PWM bitte nicht auf längeren Kabeln.

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