Hallo zusammen,
ich bin grade auf der Fehlersuche bei einer Schaltung, die ich nicht selbst entworfen habe.
Konkret geht es darum, dass eine Schaltung, die in einem Kunststoffgeh-äuse wohnt, gerne nen defekten CAN-Tranceiver hat. Der ist dann total verbruzzelt.
Könnte es sein, dass das irgendwas mit ESD zu tun hat? Ich kann mir nicht vorstellen, dass ne kleine Kunststoffbox (kleiner als ne Butterbrotdose) so viel Wumms bei ner elektrostatischen Aufladung hätte.
Jetzt hätte ich evtl. die Möglichkeit einen Kleinwächter EMF 022 für nen Hunni zu bekommen. Macht der Sinn auf der Suche nach elektrostatischen Ladungen bei Kunststoffen?
Oder ist das alles Quatsch und so nen kleines Kunststoffgehäuse hat nicht genug Wumms um Bauteile zu grillen?
Der CAN Tranceiver wird ka angeschlossen sein, und eine Versorgungsspannung wird es auch bekommen (oder Batterie?) , bei ausreichender Spannungsdifferenz grillst du dann.
Das passiert gerne, wenn man die Masse des CAN-Bus nicht anschließt und die Busteilnehmer keinen gemeinsamen Massebezug haben.
Zum ESD-Schutz helfen TVS-Dioden am Bus gegen GND.
Das Einzige was bei Kunststoffgehaeusen zu beachten ist, sind radiative Einstahlung aund Abstrahlung. Die sollte man aber mit einem Multilayer in den Griff bekommen. Und ja, allenfalls die Waermeentwicklung.
Ich kann mir nicht vorstellen, dass ne kleine Kunststoffbox
so viel Wumms bei ner elektrostatischen Aufladung hätte.
Eine kurze kleine Überspannung kann so eine Fehlfunktion auslösen. Dabei zerstört sich das IC selbst durch einen inneren Kurzschluss. Das passiert in der Praxis relativ selten, aber es kommt vor.
Kontrolliere, ob bei deinem CAN Bus die GND Leitung richtig angeschlossen ist. Es ist auch wichtig, das beim Einstecken die GND Leitung als erste Kontakt bekommt, erst danach die Datenleitungen (bei USB ist das auch so).
Mit ESD bekommst du zwar ICs kaputt, aber du wirst damit ganz sicher keine von außen sichtbaren Schäden verursachen können, das ist totaler Quatsch. Das ist ja gerade das Gemeine an ESD, man sieht dem Bauteil nichts an, oft funktioniert es sogar noch und ist nur vorgeschädigt oder rauscht stärker. Und fällt dann später vorzeitig aus.
(Unabhängig davon kann dein Werkzeug trotzdem nützlich sein, kaufe es trotzdem wenn es was taugt, 100€ sollten nicht viel Geld sein.)
Ansonsten ist mir neu, daß CAN einen Massebezug hat. Das ist meines Wissens eigentlich so konstruiert, daß es eben keinen Massebezug braucht. Und zumindest den einen CAN-Controller, den ich mal verwendet habe, brauchte sowas nicht, auch wenn ich nicht ausschließen mag daß manche derartigen Controller auf der "Außenseite" eine separate Versorgungsspannung sehen wollen.
Und selbst wenn: Wenn auf dem Bus soviel Energie drauf ist daß es einen IC "total verbrutzelt", dann liegt noch was ganz anderes im Argen. Soviel Leistung darf niemand da reinrotzen, immerhin lebt CAN davon daß jeder Busteilnehmer die Leitungen kurzschließt.
Ich würde mir mal die Beschädigungen genauer ansehen. Und den Fehler evt. auch mal in der eigenen Schaltung suchen und mir z.B. mal die Versorgungsspannung anschauen.
Mit ESD bekommst du zwar ICs kaputt, aber du wirst damit ganz sicher
keine von außen sichtbaren Schäden verursachen können, das ist totaler
Quatsch.
Kleine Präzisierung: Zumindest nicht mit üblichen Kunststoffgehäusen. Es gibt durchaus Fälle von ESD, die auch viel Energie mitbringen können. Große Förderbänder, aus denen man verehentlich einen Bandgenerator gemacht hat, Schüttgutbehälter befüllen, und ähnliches.
Mit ESD bekommst du zwar ICs kaputt, aber du wirst damit ganz sicher
keine von außen sichtbaren Schäden verursachen können, das ist totaler
Quatsch.
Naja, du kannst schon einen der Thyristoren am Eingang zuenden (LatchUp).
Ob das nur in einem Funktionausfall oder in einem schwarzen Loch auf
der Platine endet haengt dann von deinem Netzteil und eventuellen
Sicherungen auf der Platine ab.
Ansonsten ist mir neu, daß CAN einen Massebezug hat. Das ist meines
Wissens eigentlich so konstruiert, daß es eben keinen Massebezug
braucht.
Du musst bei diesen differenziellen Bussen unterscheiden zwischen notwendig fuer die Datenuebertragung und notwendig fuer die Ableitung von Stoerungen(EMV).
Danke schonmal für eueren Input.
GND ist strikt getrennt in dem Aufbau. Das eine Board (über was wir hier reden) hat nen 5V-Netzteil davor.
Das andere Board hat nen anderes Netzteil.
Bei meinen eigenen Schaltungen habe ich bisher auch immer nen gemeinsamen Gnd verwendet, daher hat mich das hier auch irritiert - ich bin davon ausgegangen, dass das evtl. im Can-Bereich bei Hotswap-Teilnehmern nötig sein könnte.
Den vorgezogenen GND bei der Verbindung habe ich auch bereits angemerkt, den gibts leider bisher nicht, ist aber in arbeit ;)
Bzgl. ESD gibts PESD1CAN Dioden, die aber alle nacheinander schwächeln. Dann kann der nötige Can-Pegel nicht mehr aufrecht erhalten werden, bis eben diese Dioden (und häufig auch der Can-Tranceiver) getauscht werden.
Es gibt wohl einen Versuchsaufbau, bei dem Gnd zusammengelegt wurde, ich frag mal nach, wie lange das schon im Test ist und ob es bereits positive/negative Veränderung gebracht hat.
Ansonsten ist mir neu, daß CAN einen Massebezug hat. Das ist meines
Wissens eigentlich so konstruiert, daß es eben keinen Massebezug
braucht.
Es geht nicht darum, ob der CAN Transceiver einen Massebezug braucht, sondern ob CANH bzw. CANL mal eben einen Puls mit ein paar Kilovolt vertragen. Gewöhnlich ist das im Datenblatt des CAN-Transceivers angegeben, z.B. als V_ESD.
Fann gilt es zu prüfen, ob die schädlichen Pulse im zulässigen Bereich liegen.
CAN wurde für KFZ entwickelt, wo die Karosserie den gemeinsamen GND bildet.
Daß CAN ohne GND zuverlässig funktioniert, ist also Mumpitz.
In der Industrie führt man GND auch mit, zusätzlich benutzt man galvanische Trenner, z.B. ADM3054. GND wird an nur einer Stelle geerdet, vorzugsweise im 24V Netzteil.
Daß CAN ohne GND zuverlässig funktioniert, ist also Mumpitz.
Ja, weil:
MCP2551
Absolute Maximum Ratings†
DC Voltage at CANH, CANL -42V to +42V
(-> sonst Entweichen des magischen Rauches)
Wie will man das sicherstellen wenn die GNDs der Teilnehmer keinen Bezug zueinander haben, jeweils auf irgendeinem eigenen Potential festgedübelt sind?
Ab und zu meldet sich hier mal jemand, weil ihm aufgefallen ist, dass zwischen GND von zwei Geräten signifikant Spannung zu messen und zu fühlen ist. Das kann durchaus mehr als 100 Volt sein.
Diese Spannung kommt zum Beispiel bei ungeerdeten Netzteilen von einem Kondensator, der HF Störungen ableiten soll. Ich habe die Fotos neulich schon einmal gezeigt.
Wenn du nun zum beispiel ein Gerät hast, dessen GND Potential (relativ zur Erde) Null Volt ist, und das andere Gerät hat 80 Volt AC (relativ zur Erde), dann betrifft das auch deren Datenleitungen. In dem Moment, wo du die CAN Stecker verbindest, zerstörst du die CAN Treiber der Geräte (wenn sie nicht extra geschützt sind). Sie halten zwar ein paar Volt aus, aber nicht so viel.
Wenn du nun zum beispiel ein Gerät hast, dessen GND Potential (relativ
zur Erde) Null Volt ist, und das andere Gerät hat 80 Volt AC (relativ
zur Erde), dann betrifft das auch deren Datenleitungen.
Aus diesem Grund gibt es Steckersysteme bei denen die Massepins immer zuerst Kontakt bekommen.
Weiß denn irgendwer, in welcher Umgebung das Gerät des TS arbeitet?
Bzw. wer plant eigentlich einen Bus, der potentialfrei arbeiten soll, in einer Umgebung ein wo man solche Potentialdifferenzen hat? Sich dann Gnd herumzufrickeln wo man es nicht anschließen kann ist doch Murks.
MCP2551
Absolute Maximum Ratings†
DC Voltage at CANH, CANL -42V to +42V
(-> sonst Entweichen des magischen Rauches)
Wie will man das sicherstellen wenn die GNDs der Teilnehmer keinen Bezug
zueinander haben, jeweils auf irgendeinem eigenen Potential
festgedübelt sind?
DC Voltage zwischen CANH und CANL sind aber nicht dasselbe wie DC Voltage zwischen CAN- und µC-Schnittstellenseite des Transceivers. Zwischen CANH und CANL sollten die Abschlußwiderstände und das ständige Kurzschließen der Busteilnehmer ausreichen, daß da keine allzuhohe Spannung dauerhaft anliegt.
Wenn du hohe Potentialdifferenzen zwischen den Busteilnemern erwartest, nimmst du einen Transceiver der mit sowas umgehen kann. Es gibt extra dafür Transceiver mit Isolation (so einen hatte ich damals übrigens auch verwendet). Auf die Rasche gefunden: ISOW1044.
Datenblatt sagt:
Maximum working isolation voltage:
AC voltage (sine wave) Time dependent dielectric breakdown (TDDB) test:
1000Vrms
DC voltage 1500V
Vor Allem gibt es die Regel daß man solche Verbindungen bei
ausgeschalteten Geräten steckt.
Und Hotswap-tauglich? Was würdest du da beachten?
Genau sowas wäre nämlich unser Anwendungsfall ;)
Was die TVS-Dioden anbelangt, suche ich dafür noch was spannungsfesteres als die gängige PESD1CAN. Im Idealfall was, das etwa 100V überlebt, mindestens aber 50V.
Was die TVS-Dioden anbelangt, suche ich dafür noch was spannungsfesteres
als die gängige PESD1CAN. Im Idealfall was, das etwa 100V überlebt,
mindestens aber 50V.
TVS-Dioden helfen gegen Transienten aber nicht gegen dauerhaftes Überschreiten der maximalen Gleichtaktspannung.
Wenn der GND angeschlossen ist, sterben die Dioden auch nicht mehr.
Und Hotswap-tauglich?
Genau sowas wäre nämlich unser Anwendungsfall ;)
Kein Wunder geht der kaputt. Stell dir einfach vor, irgendein Datenpin gibt zuerst Kontakt. Dann fließt ein potentieller Ausgleichstrom über genau diesen Pin. Ergebnis: Britzel...
Was würdest du da beachten?
Eines hast du ja schon angemerkt: voreilender Massekontakt, der den Potentialausgleich erledigt, vor ein Datenpin Kontakt bekommt.
Der zweite Ansatz wäre (bei gleich langen Pins), die Datenpins mit GND Pins zu "umrahmen", dass bei beliebiger "Verkantung" immer zuerst ein Massepin Kontakt gibt. Die Massepins gehören beim Steckerlayout also "nach aussen" und die Datenpins "nach innen".
Und drittens kannst du einen robusten (Automotive-)CAN-Transceiver verwenden, der am Datenpin mehr als nur die "üblichen" -7.. +12V aushält. Ein LTC2875 ist so ein Kandidat.
MCP2551
Absolute Maximum Ratings†
DC Voltage at CANH, CANL -42V to +42V
(-> sonst Entweichen des magischen Rauches)
Wie will man das sicherstellen wenn die GNDs der Teilnehmer keinen Bezug
zueinander haben, jeweils auf irgendeinem eigenen Potential
festgedübelt sind?
DC Voltage zwischen CANH und CANL sind aber nicht dasselbe wie DC
Voltage zwischen CAN- und µC-Schnittstellenseite des Transceivers.
Gemeint ist die Spannung zwischen GND des Transceivers und CANH oder CANL.
Da ein MCP2551 nicht isoliert gibt es nur diese eine Masse.
Das ist die gleich Diskussion welche hier regelmäßig und endlos um die RS485 Schittstelle geführt wird.
Auch wenn die neueren Bausteine höhere Spannungsdifferenzen GND /CAN erlauben, es wird in deinem Fall (mit getrennten Versorgungen) ohne Masseverbindung nicht zuverlässig funktionieren.
Welche Steckverbinder werden genutzt? Sollte es Sub-D sein könnte man den Kragen (zusätzlich) als Masseverbindung nutzen.
Wo ist der Schirm der Leitung aufgelegt?
Ohne voreilenden Kontakt bleibt imho nur ein isolierter Aufbau bzw. ein isolierender Transceiver.
Einen Tip noch, wenn du noch ein paar 'e' und 'i' in deinem Setzkasten finden würdest outest du dich nicht gleich als Praktikant in eurem Laden.
Welche Steckverbinder werden genutzt? Sollte es Sub-D sein könnte man
den Kragen (zusätzlich) als Masseverbindung nutzen.
Wo ist der Schirm der Leitung aufgelegt?
Aktuell hat die Leitung keinen Schirm und Kunststoffstecker an den Zwischenverbindern.
Ohne voreilenden Kontakt bleibt imho nur ein isolierter Aufbau bzw. ein
isolierender Transceiver.
Daran wird aktuell gearbeitet :)
Einen Tip noch, wenn du noch ein paar 'e' und 'i' in deinem Setzkasten
finden würdest outest du dich nicht gleich als Praktikant in eurem
Laden.
Soweit ich weiß, haben die Leitungen keinen Schirm, sind aber verdrillt.
Ich arbeite mich grade noch in die Thematik ein, hab noch keinen Gesamtüberblick und gleichzeitig wird an etlichen Baustellen parallel gearbeitet. Das macht es für mich mit dem Überblick nicht einfach.
Wäre es denn alternativ eine Option, die verschiedenen CAN-Teilnehmer galvanisch (bis auf CAN-High/CAN-Low) komplett zu trennen?
Was wäre denn - unabhängig von den Kosten - sinnvoller/haltbarer?
Für dich zusammengefasst:
Isoliert ist immer gut. Aber teuer(er) und benötigt Platz auf der Leiterplatte. Läßt sich schlecht "nachpfuschen"
Masse verbinden erfordert die zusätzliche Leitung und Steckerpins. Einen evtl. vorhandenen Schirm sollte man nicht dafür nutzen. Das Layout zu ändern bzw. bei vorhandenen Platinen den GND-Anschluß nachzu"basteln" wird vermutlich einfach(er) machbar sein.
Ein leidensfähigerer Transceiver (Hotplugfähig) sollte verbaut sein.
Die Umstände kennen wir nicht. Du mußt die Prioitäten setzen.
Ich habe mal daran mitgewirkt, die Elektroanlage auf einem alten Industriegelände zu ertüchtigen. Da gab es solche Späße, wie vagabundierende Ströme von mehreren Ampere auf den Schirmen von Ethernetkabeln (bevor wir da waren).
Nur um mal darzustellen, was es heißt (bzw. heißen kann), Masse überall mitführen zu wollen. Potentialausgleich (auf nichts anderes läuft es hier nämlich hinaus) macht man aus gutem Grund mit massiven Cu-Schienen, aber nicht mit ein bisschen Klingeldraht. Das ist Murks.
Isolierte CAN-Transceiver sind für solche Zwecke gemacht.
Da gab es solche Späße, wie
vagabundierende Ströme von mehreren Ampere auf den Schirmen von
Ethernetkabeln (bevor wir da waren).
Solche Späße kann man sogar zwischen Zimmern in einer zünftigen Altbauwohnung haben.
Wie geschrieben, wir kennen die Umstände nicht.
Kunststoffgehäuse lässt aber Hoffnung daß die Schaltungsmasse nicht mit dem Schutzleiter verbunden ist. Die Umstände...
