Hallo liebe Community, ich habe einen Messwandler zum Auslesen von Thermoelementspannungen gebaut. Dabei ließt ein Arduino einen ADS1220 (Separate 5V Spannungsversorgung) aus. Soweit funktioniert das auch wunderbar, allerdings ist die Schaltung extrem Anfällig auf Störsignale bei (leitendem) Kontakt mit geerdeten Geräten. Nun habe ich bereits etwas recherchiert und gesehen, dass es sich dabei wohl um Störungen durch einen Ground-Loop handelt. Das Problem kann ich lösen, indem ich sowohl die Platine als auch das Notebook mittels Akku betreibe/mit Spannung versorge. Nun habe ich folgende Fragen: - Ist eine Entkoppelung zwischen Notebook und Arduino mittels USB-Isolator möglich? - Gibt es entkoppelte Netzteile? Worauf muss ich hier achten? Würde ein 230V-230V Trenntrafo etwas nützen? Liebe Grüße Manuel
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Manuel schrieb: > Würde ein 230V-230V Trenntrafo etwas nützen? Kommt auf die Frequenz der Störungen an. Wenn die von hochfrequentem Ableitstrom kommen, dann nicht, denn HF koppelt im Trafo ggfs. einfach über. Oder wird über einen X/Y Kondensator abgeleitet. > Nun habe ich bereits etwas recherchiert und gesehen, dass es sich dabei > wohl um Störungen durch einen Ground-Loop handelt. Miss doch mal den Strom, der da in der Schleife fließt.
Schwierig zu messen: Läuft das Notebook mit Akku, die Platine mit Netzteil wechselt der Strom die ganze Zeit die Richtung, somit kann ich es mit meinem verfügbaren Equipment nicht messen. Läuft auch das Notebook auch am Netzteil sind es 2.5-3 uA.
Manuel schrieb: > mit meinem verfügbaren Equipment nicht messen. Dann probier was Anderes: >>> Anfällig auf Störsignale bei (leitendem) Kontakt mit geerdeten Geräten. Wie sieht es aus, wenn du an der Stelle der direkten "leitenden" Berührung dort verschiedene Kondensatoren einsetzt 1n/10n/100n/1µ? Wie stark wirken sich solche Kondensatoren auf das Messergebnis aus?
Beitrag #6573694 wurde von einem Moderator gelöscht.
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Leider kann ich an der Spitze keinen Kondensator anbringen. Vielleicht noch etwas präzisieren: Ich möchte mit der Schaltung die Thermospannung eines TypS Thermoelements auslesen, wobei die Messspitze bis zu 1600 °C heiß wird. Diese ist zwar mittels Keramik einigermaßen isoliert, die bei hohen Temperaturen allerdings begrenzt leitfähig wird. Deshalb teste ich gerade mit einem TypK Thermoelement und direktem Kontakt auf die Erde. Ich hab einmal die entsprechende Schaltung angehängt. TC1+ TC1- sind die Drähte des Thermoelements, ADC1_TC1+, AC1_TC1- werden entsprechend von einem ADC (ADS1220) ausgelesen.
Manuel schrieb: > die bei > hohen Temperaturen allerdings begrenzt leitfähig wird. Und das Störsignal daraus verhindert man, indem man das Thermoelement an der Vergleichsstelle einigermaßen niederohmig abschließt. Bei einem Widerstandsniveau von 10 Mohm streut jedes el.Feld auf die Leitung ein, da müsste man Abschirmen. Vorschlag: Wenn die Lötpunkte an TC1 die thermische Vergleichsstelle sind,die Widerstände R7 und R8 zusammenführen und die Mitte an 2,5V/2 (So etwas nennt man Äquipotentialabschirmung.) Wenn die (heiße)Isolierung dann Strom einstreut, ist der eher auf beiden Leitungen gleich und ist ein Gleichtaktwert für den Differenzeingang des Messgeräts. C11 und C13 könnten entfallen, ein größeres C könnte dann an dem Verbindungspunkt R7,R8 die Abschirmung gegen GND ergänzen.. ADC1 müsste natürlich über Serienwiderstände mit TC1 verbunden werden. Die 10MOhm-Widerstände dienen wohl zur Erkennung von Leitungsbruch, die könnte man so lassen.aber an der Mitte zwischen R7 und R8 anschließen.
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Professionelle Thermoelemente sind gegenüber dem Schutzrohr isoliert und die Ausgleichsleitung ist geschirmt. Da kann keine Erdschleife entstehen. Man kann den ADC mit einem DCDC versorgen und die Datenleitungen mit einem ADUM1401 entkoppeln.
Viele laptops haben keine erd-kopplung. In die vergangenheit haben wir dieses problem oft geloest mittels separaten laptop-erd-kabel. Es geht auch oft mit "Usb Isolator" plugs fuer $10 die man als adapter zwischen laptop und USB kabel setzen kann. Heutzutagen haben wir eine neue generation die deswegen voellig drahtlos arbeiten [mit Qi wireless spannungsversorgung]. Seitdem haben wir die stoerungen viel besser im griff. Patrick aus die Niederlaende
Manuel schrieb: > - Gibt es entkoppelte Netzteile? Worauf muss ich hier achten? Würde ein > 230V-230V Trenntrafo etwas nützen? Trenntrafo 230/230? Etwas großer Aufwand. Evtl helfen zwei Trafos 230/24V mit 24V zusammengeschaltet, also back-to-back Schaltnetzteile haben durch Entstörung keine richtige Trennung der ground loop, produzieren eher starke Störsignale auf GND. Ausreichende Trennung dürfte da eher ein normaler 50-Hz Trafo erzeugen, der bei kleine Leistungen sogar in Zweikammerwicklung ausgeführt sein könnte, was die Koppelkapazität zum Netz verringert. Manche Netztrafos haben sogar eine Abschirmlage zwischen prim. und sec. Das ist aber nicht das eigentliche Problem. Das besteht in der Tatsache, das Thermoelement hochohmig an den Messeingang zu führen. übrigens, im post weiter oben ist ein Satz verlorengangen (verrutschte Maus):...und die Abschirmung an die Mitte (2,5V/2) anlegen..
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@Peter R: Tut mir schrecklich leid, ich verstehe den ersten Satz nicht, bzw. weiß ich nicht was das in der Praxis bedeutet "Störsignal daraus verhindert man, indem man das Thermoelement an der Vergleichsstelle einigermaßen niederohmig abschließt". Früher habe ich immer einen Schenkel direkt an GND angeschlossen, das scheint bei Erdschluss zu helfen, hebt dann aber die Vorteile des differenziellen Auslesens auf Bei TC1 kommen noch 2-3m Kabel, darauf dann das Thermoelement mit den verschweißten Thermopaar. Worauf beziehst du dich beim Widerstandsniveau von 10mOhm? Und wie meinst du R7 & R8 zusammenführen? Nur auf einer Leitung einen Widerstand? @Peter D: Bei normalen Thermoelementen stimmt das sicher. Bei den Einmal-Tauchthermosonden bin ich mir aber nicht sicher wie lange die Isolationsschicht hält (maximal wenige Sekunden). Idealerweise sollte die Messung aber auch einem "Erdschluss" standhalten, weil wir bei Schlacken oft länger messen müssen als bei diesem Thermoelementen eigentlich vorgesehen (Schlacke friert beim Eintauchen an und muss erst wieder aufschmelzen). @Patrick: Ich bestell erstmal einen USB-Isolator. Zur Not hängt ich die Schaltung an eine Batterie. Aber irgendwie hatte ich gehofft dass es eine einfachere Variante gibt..
Peter D. schrieb: > die Ausgleichsleitung ist geschirmt. Da kann keine Erdschleife > entstehen. Wenn aber in der obigen Schaltung die Innenleiter auf 5Mohm-Niveau geführt werden, zum Messeingang, fängt das Keramikisolierte Ende des Thermoelements Gleichtaktsignale ein, die den Wandler an seine Grenzen bringen. Zumindest im Schaltbild führen die Leitungen nur über die 10Mohm und den AD-Wandler auf Masse.
"Das ist aber nicht das eigentliche Problem. Das besteht in der Tatsache, das Thermoelement hochohmig an den Messeingang zu führen." Ich bin mir nicht sicher wie das gemeint ist? Ich hab vor dem ADC ja "nur" 1k Widerstände. Oder meinst du dass die hohe Eingangsimpedanz des ADCs das Problem ist?
Manuel schrieb: > @Peter R: Tut mir schrecklich leid, ich verstehe den ersten Satz nicht, > bzw. weiß ich nicht was das in der Praxis bedeutet "Störsignal daraus > verhindert man, indem man das Thermoelement an der Vergleichsstelle > einigermaßen niederohmig abschließt". Früher habe ich immer einen > Schenkel direkt an GND angeschlossen, Wenn Du das Schaltbild anschaust, liegt doch das Thermoelement (The.)frei in der Luft. Zur Erde hat es nur über die 2x10Mohm und den Eingangswiderstand des Wandlers Verbindung. Da reichen wenige pF Kapazität aus, um auf das Thermoelement ein so großes Gleichtaktsignal einzukoppeln, dass der Wandler übersteuert wird. Die von mir vorgeschlagenen "Erdungen" per 1kOhm hilft wenigstens gegen kapazitive Einstreuungen. Den einen Schenkel des The. an Erde legen ist natürlich sehr wirksam, außer gege3n die Störungen durch Erdschleife, denn die sind niederohmig. Eine, aber meist umständliche Lösung, ist natürlich der Trenntrafo. Eine andre ist die massefreie Ausführung des Messinstruments: Es hat intern einen eigenen Netztrafo ohne Verbindung zum Schutzleiter (Schutzklasse...). Oft hilft eben auch die Schleifentrennung in der Form, dass man die die Abschirmung des The. an "Signalerde" also an die Masse des AD-Wandlers legt (sozusagen die Signalerde) und nicht an PE. Ich habe bei Messinstrumenten schon mal gesehen, dass die Verbindung von Signalmasse der Eingänge zum PE durch zwei antiparallele Dioden gemacht wurde. Im mV-Bereich bedeutet das dann einer "Isolierung" zum PE hin. btw: Warum nur ein Teilschaltbild, ohne das Thermoelement selbst und ohne die Masseanschlüsse zum Instrument? Da fehlen schon wieder einige wichtige "Salamischeiben".
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Manuel schrieb: > Ist eine Entkoppelung zwischen Notebook und Arduino mittels > USB-Isolator möglich? Ja! Suche mal bei Aliexpress nach "ADUMm USB Isolator". Billige Ausführungen bekommt man ab 10€. Bei mir funktionieren sie prima. Ich nutze sie allerdings nicht wegen der Masseschleife, sondern als Schutz gegen Fremdspannung.
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