Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spannungsregler stört Funkübertragung


von Fritz G. (fritz65)


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Ich möchte inen Hoymiles-Wechselrichter per Funk über Shockburst 
steuern. Dazu verwende ich analog zum Projekt Ahoy DTU einen ESP32 mit 
nrf24L01+ - Funkmodul, aber selbst geschriebener Software. Im Test wurde 
der ESP32 über den USB-Anschluss versorgt, der nrf24l01 kam an die 
3,3V-Schiene des ESP. Die Kommunikation funktionierte hier fehlerfrei. 
Daraufhin entwickelte ich eine Platine, die direkt aus einer Batterie 
mit ca. 54V versorgt wird. Dazu wird die Batteriespannung zunächst mit 
einem Meanwell-Modul auf 12V herabgesetzt (diese Spannungsebene wird für 
auch noch für andere Zwecke benötigt). Aus den 12V generiert ein 
weiterer Buck-Regler (Chinaware) 3.0V, was als Nennspannung des nrf24 
angegeben ist. Auf diesem Reglermodul werkelt ein MP2315 von Monolithic. 
Leider ist die Kommunikation nun extrem unzuverlässig, nur ca 1 von 20 
Datenübertragungsversuchen ist erfolgreich. Legt man wieder 5V über den 
USB-Anschluss des ESP an, klappt es wieder problemlos (ca. 90-95% 
Erfolgsrate). Einen Softwarefehler schließe ich daher aus. Der ESP und 
auch die WiFi-Verbindung funktionieren stets einwandfrei.

Mein Verdacht fiel zunächst auf die Stromversorgung. Ein 10µF Kerko 
befindet sich auf der Platine direkt an den Anschlüssen des Funkmoduls. 
Auch ein zusätzlicher 47µF-Tantal parallel dazu brachte keine Abhilfe. 
Mit dem Oszilloskop sind kleine Zacken von ca. 10-20mV mit ca. 500kHz 
auf der 3V -Spannung zu sehen, aber keine größeren Spitzen oder 
Einbrüche. Mangels Speichermöglichkeit kann ich Transienten damit aber 
nicht sicher erkennen.

Könnte es sein, dass die EMV-Abstrahlung des Schaltreglers das Funkmodul 
direkt (ohne Umweg über die Versorgungsspannung) stört.
Ich würde nun den Billigwandler durch einen besseren (z.B. Gaptec LC78) 
ersetzen. Könnte das etwas bringen?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Fritz G. schrieb:
> weiterer Buck-Regler (Chinaware)
Welcher denn?

> ein MP2315
So ein kleines MHZ-Biest. Wenn da beim Layout geschlampt wurde...

> klappt es wieder problemlos (ca. 90-95% Erfolgsrate).
"Problemlos" bedeutet für mich 0% Fehler, 100% "Erfolg".

> Mit dem Oszilloskop
Mit welchem? Was hat das für eine analoge Bandbreite?

> Könnte es sein, dass die EMV-Abstrahlung des Schaltreglers das Funkmodul
> direkt (ohne Umweg über die Versorgungsspannung) stört.
Ja, klar.

> Ich würde nun den Billigwandler durch einen besseren (z.B. Gaptec LC78)
> ersetzen. Könnte das etwas bringen?
Einen Versuch wärs wert.

von Sebastian S. (amateur)


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Zuviel Prosa - zu wenig Information.
Ohne den genauen Aufbau zu kennen und ohne Schaltbild muss der Würfel 
herhalten;)

von Cartman E. (cartmaneric)


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Fritz G. schrieb:
> Ich würde nun den Billigwandler durch einen besseren (z.B. Gaptec LC78)
> ersetzen. Könnte das etwas bringen?

Ich würde einfach einen 78L33 nehmen. ☺

Und dem auch noch ein Pi-Filter am Eingang und am Ausgang gönnen.
Die digitalen Signale könnte man auch noch mit Ferriten filtern.
Möglicherweise muss man auch noch weitere konstuktive Änderungen
vornehmen.

Was nötig ist, findet man mit einem Spektrumanalyzer recht schnell
heraus. Ansonsten tappt man halt im Dunklen.

von Rainer W. (rawi)


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Fritz G. schrieb:
> Könnte es sein, dass die EMV-Abstrahlung des Schaltreglers das Funkmodul
> direkt (ohne Umweg über die Versorgungsspannung) stört.

Elektromagnetische Verträglichkeit kann man nicht abstrahlen. Es wäre zu 
schön, wenn das ginge.

von Fritz G. (fritz65)


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Cartman E. schrieb:
> Ich würde einfach einen 78L33 nehmen. ☺
Da der ESP bis zu 240mA konsumiert, dürfte der ein wenig warm werden.

Ich habe mal ein Stück Kupferfolie auf den Chinawandler geklebt und der 
Empfang ist tasächlich besser geworden, aber immer noch bei ca. 80% 
Fehlerrate. 100% Zuverlässigkeit erreicht man mit keiner 
Funktechnologie, vor allem nicht im 2,4 GHz-Band, wo sich u.a. auch das 
WLAN tummelt. Mit 90% Zuverlässigkeit wäre ich aber voll zufrieden, wenn 
eine Übertragung nicht geklappt hat, wird sie eben ein paar Sekunden 
später nachgeholt. Dann hätte ich rein statistisch bereits 99% 
Zuverlässigkeit.

Ich werde es mal mit dem Gaptec probieren und ihm vielleicht noch einen 
Alu- bzw. Kupferhut verpassen..

von Arduino F. (Firma: Gast) (arduinof)


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Rainer W. schrieb:
> Elektromagnetische Verträglichkeit kann man nicht abstrahlen.

In irgendwelchen Sci-Fi Filmchen gabs mal Dämpfungsfelder.
Vielleicht hast du die übersehen...

Fritz G. schrieb:
> ein Stück Kupferfolie

Eisen!
Nicht Kupfer, Eisen.

: Bearbeitet durch User
von Cartman E. (cartmaneric)


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Fritz G. schrieb:
> Cartman E. schrieb:
>> Ich würde einfach einen 78L33 nehmen. ☺
> Da der ESP bis zu 240mA konsumiert, dürfte der ein wenig warm werden.

In deinem Beitrag las sich das so, als ob nur der NRF daran hängt.
Vielleicht solltest du genau den separat versorgen.
Mit einem 78L33.

von Alexander (alecxs)


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Fritz G. schrieb:
> Legt man wieder 5V über den USB-Anschluss des ESP an, klappt es wieder
> problemlos

MP2315 bei dem Test parallel in Betrieb gelassen oder abgeklemmt?

von Dirk W. (Firma: FEP) (dirkwi)


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Fritz G. schrieb:
> Cartman E. schrieb:
>> Ich würde einfach einen 78L33 nehmen. ☺
> Da der ESP bis zu 240mA konsumiert, dürfte der ein wenig warm werden.
>
> Ich habe mal ein Stück Kupferfolie auf den Chinawandler geklebt und der
> Empfang ist tasächlich besser geworden, aber immer noch bei ca. 80%
> Fehlerrate. 100% Zuverlässigkeit erreicht man mit keiner
> Funktechnologie, vor allem nicht im 2,4 GHz-Band, wo sich u.a. auch das
> WLAN tummelt. Mit 90% Zuverlässigkeit wäre ich aber voll zufrieden, wenn
> eine Übertragung nicht geklappt hat, wird sie eben ein paar Sekunden
> später nachgeholt. Dann hätte ich rein statistisch bereits 99%
> Zuverlässigkeit.
>
> Ich werde es mal mit dem Gaptec probieren und ihm vielleicht noch einen
> Alu- bzw. Kupferhut verpassen..


Schaltwandler und HF-Schaltungen vertragen sich nicht. Man macht das 
normalerweise so, daß man mit einem Schaltwandler auf eine geringfügig 
höhere Spannung als benötigt runterwandelt und den Rest mit einem low 
drop und super low noise Längsregler macht.
Bei den Schaltwandlern ist das Layout super wichtig, insbesondere die 
Masseverlegung.
Der TPS82130 geht recht gut, natürlich müssen die rein und raus gehenden 
Leiterbahnen mit LC Gliedern abgedrosselt werden, für den 
Frequenzbereich würde ich so 100 nH Drosseln und 100 pF kondensatoren 
o.ä. nehmen.
Alle Leiterbahnen am Regler so kurz wie möglich.
Empfangsstörungen bei Schaltwandlern äussern sich üblicherweise als 
breitbandige Rauschglocken, von Oberwellen der Taktfrequenzen, die die 
Empfangsfrequenz bei niedrigen Empfangspegeln blockieren.
Beim Senden gibts Seitenlinien im Abstand der Taktfrequenzen, die die 
erlaubten Spurs Pegel überschreiten können womit das Gerät unter 
Umständen nicht mehr zulassungsfähig wäre.
Was wie stört hängt davon ab, obs kabelgebunden in die  HF Schaltung 
kommt oder ob eine Leiterbahn und ein Anschlussdraht als Antenne wirkt 
und die Oberwellen abstrahlt.
Gruss
D.W.

: Bearbeitet durch User
von Manfred P. (pruckelfred)


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Dirk W. schrieb:
> Schaltwandler und HF-Schaltungen vertragen sich nicht. Man macht das
> normalerweise so, daß man mit einem Schaltwandler auf eine geringfügig
> höhere Spannung als benötigt runterwandelt und den Rest mit einem low
> drop und super low noise Längsregler macht.

Erzähle dieses "normalerweise so" mal den Entwicklern von 
Schnurlostelefonen, WLAN und anderen Systemen, die lachen Dich aus.

Ja, Schaltwandler und HF-Schaltungen sind kritisch, aber können von 
Fachleuten beherrscht werden.

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