Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik EMV-Probleme mit LC-Display


von Roland D. (roland_d284)


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Guten Tag.

Das Bild zeigt das innere eines Gerätes zur Erzeugung von Hochspannung, 
natürlich nur ein Ausschnitt. Dieser LCD von Sparcfun mit 20x4 Zeichen 
ist das Problem.
Die Vom Gerät erzeugt Hochspannung erzeugt Entladungen, welche als 
Nadelimpulse überall herumschmutzen. Der Hochspannungstransformator 
lebst liegt zwar außerhalb des Gehäuses, aber via Kabel kommt der 
Schmutz trotzdem rein.

Was funktioniert ist der Controller auf dem nucleo-Board. Auch die 
Datenübertragung von diesem zur Display-Platine geht inzwischen 
fehlerfrei (mittels Testsoftware überprüft) (die machte auch Probleme, 
aber mit UART und Push-Pull-Ausgängen anstatt Pullup ging es dann).

Der Display stürzt aber dennoch gelegentlich ab. Bootet neu oder hängt 
sich komplett auf.

Ich habe versucht, mit Nahfeldsonden die Quelle zu finden, bringt aber 
keinerlei Erkenntnisse. Störsignale überall im E-Feld. Die M-Feldsonde 
zeigt nichts, zumindest nichts, was von der Amplitude reichen könnte, 
einen Microcontroller abstürzen zu lassen. Auch drehen an der 
E-Feld-Sonde bringt keine Erkenntnisse, man kann den Störungen keine 
Richtung zuordnen.

Ein einfaches Schirmungsblech parallel zur Display-Platine bringt auch 
nichts - wenn dieses Blech derzeit auch nur da ist und nirgendwo 
angeschlossen ist. Wenn ich wüsste, dass es sich lohnte, würde ich ja 
Befestigungslöcher in die Frontplatte bohren.

Aber eine These, bitte korrigieren, falls falsch: Das Blech parallel zur 
Platine sollte E-Felder in der Ebene der Platine verhindern, selbst wenn 
dieses Blech nicht angeschlossen ist. E-Felder senkrecht zur Platine 
dürfte die Elektronik jedoch nicht stören.

Magnetfelder senkrecht zur Platine konnte ich nicht messen und würden 
von diesem Blech ebenfalls via Wirbelströmen unterdrückt werden.

Um das Kabel (9V, GND, Data) ist ein Klappferrit drum.
Die Displayplatine ist nicht unbedingt sicher elektrisch mit der 
Frontplatte verbunden.

Bemerkenswert ist ja, das auf der Displayplatine sehr wohl die üblichen 
100nF-Stützkondensatoren verbaut sind. Wie kann ein Nadelimpuls - der 
mit der Feldsonde nur einen Betrag von 200mV erzeugt - einen Black- oder 
Brownout bewirken?

Da das nucleo-Board ja problemlos läuft, würde ich sagen, ich bräuchte 
einen anderen Display mit 4-Layer-Platine. Kennt jemand so etwas?

Oder würde es sich doch lohnen, einen Blechkäfig um die Display-Platine 
herum zu bauen, welcher wirklich leitfähig mit der Frontplatte verbunden 
ist? Dann sind der Display selbst und die Kabel aber immer noch Löcher 
im Faradyschen Käfig.

Wie gesagt, ein anderer robusterer Display wäre schön, einer bei dem die 
Platine durchgehende Kupferfläche hat. Aber ich kann leider keinen 
finden. Es gibt zwar Alternativen, aber nichts mit hilfreichen Angaben 
bezüglich EMI-Festigkeit.

Ach ja, mit Ferriten die Störungen draußen halten, dürfte kaum 
erfolgreich sein. Da bräuchte ich Ferrite, welche bei 100MHz Impedanzen 
im 6-stelligen Bereich haben müssten, Störsignalquelle ist schließlich 
die Entladung einer Kapazität mit 1pF bei 20kV in etwa 10ns. Dagegen 
sind die 100V/A von so einem Ferrit eher lächerlich.

Puh, ich wollte mich eigentlich kürzer fassen:-)

Besten Dank, Güße, Roland Damm

von Vanye R. (vanye_rijan)


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Warst du mit deinem Geraet schonmal im EMV-Labor? Ich glaube irgendwie 
nicht so ganz das dein Display das Problem ist. :-D

Ueblicherweise sind solche LCDs sehr hochohmig und energiesparend. Wenn 
du Probleme machen dann bedeutet das normalerweise das du dafuer ein 
Loch im Gehaeuse brauchst wo deine EMV rauskommst. Wenn die aber 
abstuerzen dann ist eher deine restliche Kiste der Uebeltaeter und nicht 
umgekehrt.

Vanye

von Falk B. (falk)


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Roland D. schrieb:

> Die Vom Gerät erzeugt Hochspannung erzeugt Entladungen, welche als
> Nadelimpulse überall herumschmutzen. Der Hochspannungstransformator
> lebst liegt zwar außerhalb des Gehäuses, aber via Kabel kommt der
> Schmutz trotzdem rein.

Eben. Da kommt viel kabelgebunden durch.

> Ein einfaches Schirmungsblech parallel zur Display-Platine bringt auch
> nichts - wenn dieses Blech derzeit auch nur da ist und nirgendwo
> angeschlossen ist.

Fehler!

> Wenn ich wüsste, dass es sich lohnte, würde ich ja
> Befestigungslöcher in die Frontplatte bohren.

Nicht so schnell.

> Aber eine These, bitte korrigieren, falls falsch: Das Blech parallel zur
> Platine sollte E-Felder in der Ebene der Platine verhindern, selbst wenn
> dieses Blech nicht angeschlossen ist.

Falsch! Ein potentialfreies Blech wirkt als verdammt guter 
Koppelkondensator, denn er ist eine riesige Elektrode, die ggf. die 
Störungen noch BESSER einkoppeln läßt. Gegen E-Felder muss ein 
Schirmblech HF-tauglich geerdet sein, sprich, sehr gut an die Masse der 
Störsenke (hier dein Display) angeschlossen sein.

> E-Felder senkrecht zur Platine
> dürfte die Elektronik jedoch nicht stören.

So einfach ist es nicht, zumal du die Ausrichtung des Felds weder weißt 
noch so einfach ändern kannst.

> Magnetfelder senkrecht zur Platine konnte ich nicht messen und würden
> von diesem Blech ebenfalls via Wirbelströmen unterdrückt werden.

Das stimmt, ist hier aber vermutlich nicht das große Problem.

> Um das Kabel (9V, GND, Data) ist ein Klappferrit drum.

Der übliche Ansatz. Kann reichen, muss nicht. Ne geschirmte Leitung wäre 
gut. Aber die Störung kann auch rein feldgebunden ins Display kopplen. 
Ist bei LCDs oft so, die haben viel Fläche und eher schlechten 
EMV-gerechten Aufbau (Metallteile nicht mit Masse verbunden etc.).

> Die Displayplatine ist nicht unbedingt sicher elektrisch mit der
> Frontplatte verbunden.

Dort geht es weiter.

> Bemerkenswert ist ja, das auf der Displayplatine sehr wohl die üblichen
> 100nF-Stützkondensatoren verbaut sind.

Reicht nicht.

> Wie kann ein Nadelimpuls - der
> mit der Feldsonde nur einen Betrag von 200mV erzeugt - einen Black- oder
> Brownout bewirken?

Weil ein HF-Puls direkt in Signalleitungen einkoppelt.

> Da das nucleo-Board ja problemlos läuft, würde ich sagen, ich bräuchte
> einen anderen Display mit 4-Layer-Platine. Kennt jemand so etwas?

Nö.

> Oder würde es sich doch lohnen, einen Blechkäfig um die Display-Platine
> herum zu bauen, welcher wirklich leitfähig mit der Frontplatte verbunden
> ist?

Ja. Aber auch mit der Masse vom Display. An mehreren, räumlich 
verteilten Punkten!

> Dann sind der Display selbst und die Kabel aber immer noch Löcher
> im Faradyschen Käfig.

Kann trotzdem reichen.

> Ach ja, mit Ferriten die Störungen draußen halten, dürfte kaum
> erfolgreich sein. Da bräuchte ich Ferrite, welche bei 100MHz Impedanzen
> im 6-stelligen Bereich haben müssten,

Unsinn.

> Störsignalquelle ist schließlich
> die Entladung einer Kapazität mit 1pF bei 20kV in etwa 10ns. Dagegen
> sind die 100V/A von so einem Ferrit eher lächerlich.

So einfach ist die Rechung nicht. Da fehlt die Dämpfung des unbekannten 
Koppelpfades. Du entlädst ja nicht 1pF mit 20kV direkt galvanisch in 
dein LCD.

Einfacher Test. Ne Kupferfolie auf der Rückseite des LCDs isoliert 
anbringen und an allen 4 Ecken gut mit GND verbinden.

von Falk B. (falk)


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Vanye R. schrieb:
> Ueblicherweise sind solche LCDs sehr hochohmig und energiesparend.

Was hat das mit der EMV zu tun?

> Wenn
> du Probleme machen dann bedeutet das normalerweise das du dafuer ein
> Loch im Gehaeuse brauchst wo deine EMV rauskommst.

Lies mal den Beitrag nochmal GENAU! Der hat einen 
Hochspannngsimpulsgenerator angeschlossen!

> Wenn die aber
> abstuerzen dann ist eher deine restliche Kiste der Uebeltaeter

Der HV-Generator ist die Störquelle, das LCD die Störsenke. Es ist zu 
empfindlich.

von Roland D. (roland_d284)


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Moin,

Vanye R. schrieb:

> Warst du mit deinem Geraet schonmal im EMV-Labor? Ich glaube irgendwie
> nicht so ganz das dein Display das Problem ist. :-D

Mit einem ähnlichen. Erzeugt ein Rauschen bei 50MHz bis 200MHz. Die 
Gesamtleistung ist heftig, aber weil es ein Rauschen ist, eben auf 
keiner Frequenz so viel, dass es einen Grenzwert reißt.

> Ueblicherweise sind solche LCDs sehr hochohmig und energiesparend. Wenn
> du Probleme machen dann bedeutet das normalerweise das du dafuer ein
> Loch im Gehaeuse brauchst wo deine EMV rauskommst. Wenn die aber
> abstuerzen dann ist eher deine restliche Kiste der Uebeltaeter und nicht
> umgekehrt.

Ich weiß ja, wer der Übeltäter ist. Ich will ja das Opfer der Übeltat - 
also den Display - schützen:-)

Gruß Roland

von Bruno V. (bruno_v)


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Roland D. schrieb:
> m das Kabel (9V, GND, Data) ist ein Klappferrit drum.

Was ist das für eine Datenschnittstelle? Wenn die nicht differentiell 
ist (z.B. 485), dann sollten die Raus.

Und wieso kann die Schnittstelle sowohl push-pull als auch pull-up? Da 
scheint mir noch was im argen.

Mache die Tests einfach mal mit Datenleitungen beidseitig abgeklemmt

von Rainer W. (rawi)


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Vanye R. schrieb:
> Wenn du Probleme machen dann bedeutet das normalerweise das du dafuer ein
> Loch im Gehaeuse brauchst wo deine EMV rauskommst.

Elektromagnetische Verträglichkeit kommt nirgendwo raus. Auch in Dosen 
kann man die nicht füllen, sonst würde das Zeugs beim Buchhändler 
bestimmt wie warme Semmeln weg gehen ;-)

Roland D. schrieb:
> Ich weiß ja, wer der Übeltäter ist. Ich will ja das Opfer der Übeltat -
> also den Display - schützen:-)

Besser ist es, die Störungen möglichst nahe an der Quelle einzugrenzen, 
damit sie sich gar nicht erst überall ausbreiten.

: Bearbeitet durch User
von Christian M. (likeme)


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wie sieht der HV Generator aus? Moderne FET sind manchmal so toll dass 
man ihnen oft die Flanken stutzen muss.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Christian M. schrieb:
> wie sieht der HV Generator aus? Moderne FET sind manchmal so toll dass
> man ihnen oft die Flanken stutzen muss.

"Störsignalquelle ist schließlich die Entladung einer Kapazität mit 1pF 
bei 20kV in etwa 10ns."

Wobei 1pF schon SEHR wenig ist! Alleinf as HF-Kabel der Zuleitung hat da 
DEUTLICH mehr. Koax im Bereich 100pF/m, macht 1pF/cm.

von Gerd E. (robberknight)


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Roland D. schrieb:
> Der Display stürzt aber dennoch gelegentlich ab. Bootet neu oder hängt
> sich komplett auf.

Evtl. hat der Controller auf dem Display keine richtige Pufferung für 
dessen Reset-Pin. Also z.B. nur den integrierten Pullup und sonst 
nichts. Das mag in ruhigen Umgebungen funktionieren, bei ordentlich 
Störungen kann das durchaus den Reset auslösen. Und wenn der Puls zu 
kurz ist, ists nur ein partieller Reset und das Ding hängt sich auf.

Schau also mal ob auf der Platine des Displays irgendwo der Reset 
rausgeführt wird. Meist haben solche Displays offene Lötpads etc. über 
die man einiges rekonfigurieren kann, auch wenn sie nicht direkt im 
öffentlichen Datenblatt dokumentiert sind.

von Mathias H. (mathias)


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Hatte durch Kondensatorentladung bei ca. 1kV auch so ein 
"Absturzproblem", allerdings an einem "DEM 20487 SBH-PW-N" LCD-Display.
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A500/DEM20487SBH-PW-N.pdf

Abhilfe schaffte damals unmittelbar an allen Leitungen auf dem LCD 
jeweils 100pF SMD gegen Masse und ein Klappferrit über alle Zuleitungen 
zum LCD.

Viel Erfolg.

von Roland D. (roland_d284)


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Moin,

Falk B. schrieb:

> Falsch! Ein potentialfreies Blech wirkt als verdammt guter
> Koppelkondensator, denn er ist eine riesige Elektrode, die ggf. die
> Störungen noch BESSER einkoppeln läßt. Gegen E-Felder muss ein
> Schirmblech HF-tauglich geerdet sein, sprich, sehr gut an die Masse der
> Störsenke (hier dein Display) angeschlossen sein.

Gut, habe nachgesehen. Ich werde das morgen mal basteln. Tatsächlich ist 
die Platine theoretisch über die vier Schrauben zur Frontplatte mit 
Masse verbunden, aber die Schrauben sitzen schlecht, das muss ich 
umbauen, Lack definiert abkratzen,....

>> Um das Kabel (9V, GND, Data) ist ein Klappferrit drum.
>
> Der übliche Ansatz. Kann reichen, muss nicht. Ne geschirmte Leitung wäre
> gut.

Die hilft aber nicht, wenn die Störung schon durch die Leitung von der 
anderen Platine kommt. Und wie gesagt, Störungen auf dieser Leitung 
würden die Datenübertragung betreffen - tun sie aber nicht. Oder si 
schlagen so stark in die Versorgungsspannung rein, dass das auch ein 
Kondensator vor und einer hinter dem Linearregler auf der Displayplatine 
nicht wegmachen. Das kann ich mir aber schwer vorstellen.

> Aber die Störung kann auch rein feldgebunden ins Display kopplen.
> Ist bei LCDs oft so, die haben viel Fläche und eher schlechten
> EMV-gerechten Aufbau (Metallteile nicht mit Masse verbunden etc.).

Wäre möglich. Es gibt ja sogar Metallnetze für vor das Display bauen für 
solche Problemfälle.

>> Wie kann ein Nadelimpuls - der
>> mit der Feldsonde nur einen Betrag von 200mV erzeugt - einen Black- oder
>> Brownout bewirken?
>
> Weil ein HF-Puls direkt in Signalleitungen einkoppelt.

Aber wie kann das einen Microcontroller zum Absturz bringen?

>> Ach ja, mit Ferriten die Störungen draußen halten, dürfte kaum
>> erfolgreich sein. Da bräuchte ich Ferrite, welche bei 100MHz Impedanzen
>> im 6-stelligen Bereich haben müssten,
>
> Unsinn.

Hat zumindest nicht geholfen.

>> Störsignalquelle ist schließlich
>> die Entladung einer Kapazität mit 1pF bei 20kV in etwa 10ns. Dagegen
>> sind die 100V/A von so einem Ferrit eher lächerlich.
>
> So einfach ist die Rechung nicht. Da fehlt die Dämpfung des unbekannten
> Koppelpfades. Du entlädst ja nicht 1pF mit 20kV direkt galvanisch in
> dein LCD.

So natürlich nicht. Aber die Konstruktion hat sowieso einen 
Designfehler, den ich aber ohne neue Platine nicht beheben kann:
Die Störung kommt herein und geht über Folienkondensatoren auf die Masse 
der Hauptplatine. Die ist mit 20cm Kabel mit dem Netzteil verbunden und 
mit weiteren 10cm Kabel mit dem Gehäuse. Also viel Induktivität.

Andererseits gibt es im Gehäuse eine Erdungsbuchse, über die quasi die 
komplementären Störungen reinkommen und direkt ins Gehäuse geleitet 
werden.

Besser wäre gewesen, diese Hauptplatine an den Ecken über 
Metall-Distanzbuchsen mit der Bodenplatte zu verbinden, wozu die Platine 
natürlich um die Befestigungslöcher drum herum blanke Massefläche haben 
müsste, was sie nicht hat.

Gruß Roland

von Roland D. (roland_d284)


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Moin,

Bruno V. schrieb:
> Roland D. schrieb:
>> m das Kabel (9V, GND, Data) ist ein Klappferrit drum.
>
> Was ist das für eine Datenschnittstelle? Wenn die nicht differentiell
> ist (z.B. 485), dann sollten die Raus.

Der Display bietet I2C, SPI und UART.

> Und wieso kann die Schnittstelle sowohl push-pull als auch pull-up? Da
> scheint mir noch was im argen.

Weil der sendende Prozessor versehentlich auf Open-Collector 
konfiguriert war, und es wegen nicht dokumentierter Pull-Up auf dem 
Display-Board dennoch oft funktionierte. UART alleine spezifiziert die 
Sache ja nicht so genau.

> Mache die Tests einfach mal mit Datenleitungen beidseitig abgeklemmt

Gerade probiert, ändert nichts, stürzt immer noch ab.

Gruß Roland

von Roland D. (roland_d284)


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Moin,

Christian M. schrieb:
> wie sieht der HV Generator aus? Moderne FET sind manchmal so toll dass
> man ihnen oft die Flanken stutzen muss.

Daran liegt es nicht. Der Generator kann beliebig kräftig laufen, erst 
wenn die elektrischen Entladungen passieren, gibt's Ärger. Ausserdem ist 
der diesbezüglich sehr gutmütig (dicke Kondensatoren parallel zum 
IGBT).

Gruß Roland

von Roland D. (roland_d284)


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Moin,

Gerd E. schrieb:
> Roland D. schrieb:
>> Der Display stürzt aber dennoch gelegentlich ab. Bootet neu oder hängt
>> sich komplett auf.
>
> Evtl. hat der Controller auf dem Display keine richtige Pufferung für
> dessen Reset-Pin. Also z.B. nur den integrierten Pullup und sonst
> nichts. Das mag in ruhigen Umgebungen funktionieren, bei ordentlich
> Störungen kann das durchaus den Reset auslösen. Und wenn der Puls zu
> kurz ist, ists nur ein partieller Reset und das Ding hängt sich auf.
>
> Schau also mal ob auf der Platine des Displays irgendwo der Reset
> rausgeführt wird.

https://learn.sparkfun.com/tutorials/avr-based-serial-enabled-lcds-hookup-guide/hardware-overview

Stimmt, hat er.

> Meist haben solche Displays offene Lötpads etc. über
> die man einiges rekonfigurieren kann, auch wenn sie nicht direkt im
> öffentlichen Datenblatt dokumentiert sind.

Partieller Reset? Kann der auch zu komplett unsinnigem Verhalten führen?

Dann einen 1k nach Vcc? Muss ich schauen, ob irgendwo die 3,3V in der 
Nähe sind.

Gruß Roland

von Roland D. (roland_d284)


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Moin,

Mathias H. schrieb:
> Hatte durch Kondensatorentladung bei ca. 1kV auch so ein
> "Absturzproblem", allerdings an einem "DEM 20487 SBH-PW-N" LCD-Display.
> https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A500/DEM20487SBH-PW-N.pdf
>
> Abhilfe schaffte damals unmittelbar an allen Leitungen auf dem LCD
> jeweils 100pF SMD gegen Masse und ein Klappferrit über alle Zuleitungen
> zum LCD.

Nur alle Zuleitungen oder alle Leiterbahnen? Bei der Datenleitung haben 
wir das schon probiert. Dadurch ist ja erst sichtbar geworden, der der 
High-Pegel gar nicht aktiv sondern nur über 22k Pullup auf dem Display 
erzeugt wurde. Wie gesagt, die Datenübertragung zwischen STM-Nucleo und 
dem Display ist ja gar nicht mehr das Problem, mit Push-Pull-Ausgang 
läuft die sicher oder zumindest ohne Übertragungsfehler.

Gruß Roland

von Falk B. (falk)


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Roland D. schrieb:
>> Meist haben solche Displays offene Lötpads etc. über
>> die man einiges rekonfigurieren kann, auch wenn sie nicht direkt im
>> öffentlichen Datenblatt dokumentiert sind.
>
> Partieller Reset? Kann der auch zu komplett unsinnigem Verhalten führen?

Ja

> Dann einen 1k nach Vcc?

Nein! Da müssen 1-10nF gegen GND dran! Die sind nämlich bei den 
Störfrequenzen im MHz-bereich DEUTLICH niederühmiger. 1k ist das fast 
wie Holz.

von Gerd E. (robberknight)


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Falk B. schrieb:
>> Dann einen 1k nach Vcc?
>
> Nein! Da müssen 1-10nF gegen GND dran! Die sind nämlich bei den
> Störfrequenzen im MHz-bereich DEUTLICH niederühmiger. 1k ist das fast
> wie Holz.

Ja, 10nF kannst Du probieren. Oder auch 100nF.

Desto kleinere Bauform Du da hast, desto besser. Also besser 0402 als 
0603. Denn auch wenn das was Falk schreibt schon richtig ist, spielt 
meist die Baugröße für die Induktivität eine größere Rolle als die 
Kapazität. Und die Induktivität ist was hier die Impedanz bei hohen 
Frequenzen verschlechtert.

von Falk B. (falk)


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Gerd E. schrieb:
> Desto kleinere Bauform Du da hast, desto besser.

Jain.

> Also besser 0402 als
> 0603.

Unsinn! Das ist schon wieder Extemismus! 0603 reicht, selbst 1206 wäre 
OK. Man muss hier nicht jeden Zehntel mm und einstellige nH an der 
Zuleitung einsparen! Kurz, aber nicht irrsinnig kurz.

> Denn auch wenn das was Falk schreibt schon richtig ist, spielt
> meist die Baugröße für die Induktivität eine größere Rolle als die
> Kapazität. Und die Induktivität ist was hier die Impedanz bei hohen
> Frequenzen verschlechtert.

Theoretisch ja, praktisch kaum. Denn den Unterschied zwischen 0402 und 
0603 musst du erstmal in der Praxis WIRKLICH umsetzen können! In den 
meisten Fällen ist deine Verdrahtung auf der Platine nicht mal 
ansatzweise dazu in der Lage. Und brauchen tu man es meist auch nicht. 
Wenn man wenige mm an das zu schützene Pin rankommt und wenige (<5mm) 
nach GND weggehen kann, reicht das meist.

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Ich weiß ja, wer der Übeltäter ist. Ich will ja das Opfer der Übeltat -
> also den Display - schützen:-)

Das ist auch mir klar, ich haette nur nicht gedacht du deinen 
Uebeltaeter schon soweit geschirmt hast das es fuer den EMV-Test reicht. 
Denn wenn nicht waer es ja sinnvoll als erst mal dort anzusetzen. Aber 
wenn du schon bereits unter den Grenzwerten bist, dann unterstuetze ich 
Falks vorschlag es erstmal mit der Kupferfolie zu probieren damit du 
unterscheiden kannst ob es in die Verkabelung reinkommt oder direkt ins 
Display. Dann weisst du wie du weitermachen kannst.


Uebrigens noch einen Tip. Wenn du alles soweit laufen hast dann 
koenntest du auf die Idee kommen dir weitere Robustheit zu verschaffen 
indem du das Display 1x pro Sekunde resettest und neu mit 
Datenbeschreibst. Das hat dann nebenbei noch den Vorteil das man das 
Display im laufendem Betrieb abziehen und wieder anstecken kann und wenn 
es bei einer Entladung abstuerzt merkt es keiner. .-)
Es gibt Display mit denen kann man das machen ohne das man es dem 
Display ansieht, es gibt aber auch welche die dann einmal kurz flackern. 
Haengt etwas vom Hersteller ab.

von Roland D. (roland_d284)


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Moin,

Falk B. schrieb:

>> Partieller Reset? Kann der auch zu komplett unsinnigem Verhalten führen?
>
> Ja
>
>> Dann einen 1k nach Vcc?
>
> Nein! Da müssen 1-10nF gegen GND dran! Die sind nämlich bei den
> Störfrequenzen im MHz-bereich DEUTLICH niederühmiger. 1k ist das fast
> wie Holz.

Hmm, die vorhandene Platine sieht anders aus, als die auf der Webseite. 
Macht ja nichts, da sowieso nicht dokumentiert:-(

Hier ein nicht so gut gelungenes Bild der vorhandenen, RST ist da ganz 
rechts oben. Mit einem Kondensator daneben. Sieht aus wie gibt's schon.

Gruß, Roland

von Falk B. (falk)


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Roland D. schrieb:
> Hier ein nicht so gut gelungenes Bild der vorhandenen, RST ist da ganz
> rechts oben. Mit einem Kondensator daneben. Sieht aus wie gibt's schon.

Naja, aber ne halbe Meile neben dem Controller! Ich zitiere mich mal 
selber

"Wenn man wenige mm an das zu schützene Pin rankommt und wenige (<5mm)
nach GND weggehen kann, reicht das meist."

Ich vermute mal, U4 ist der Controller der abstürzt. Ergo muss dort der 
Kondensator NAH dran.

von Gerd E. (robberknight)


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Falk B. schrieb:
> Ich vermute mal, U4 ist der Controller der abstürzt. Ergo muss dort der
> Kondensator NAH dran.

Ich vermute U4 ist der Protokollwandler, der von UART, I2C etc. was das 
Display so anbietet, auf das parallele hd44780-Protokoll wandelt was die 
eigentlichen Display-Controller (U1 bis U3) sehen wollen.

Welche davon jetzt abstürzen hängt ein bischen vom Fehlerbild ab. Wenn 
der Inhalt erhalten bleibt und einfach nur keine Änderungsbefehle mehr 
bearbeitet werden, dann ist der Protokollwandler ein guter Kandidat. 
Wenn aber der Inhalt durcheinandergerät, dann dürften es eher U1 bis U3 
sein die betroffen sind.

von Hippelhaxe (hippelhaxe)


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Roland D. schrieb:

> Das Bild zeigt das innere eines Gerätes zur Erzeugung
> von Hochspannung, natürlich nur ein Ausschnitt.

Hmm.
Hatte der Konstrukteur eine Weissblech-Allergie, oder
warum sehe ich kein einziges Schirmgehäuse?

von Marco K. (fuerst-rene)


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Ich mische mich jetzt auch mal ein,
Mit dem Kit und einem gescheiten Ferrit klappt das bestimmt.
https://www.we-online.com/de/components/products/SHIELDIY_SAMPLE_FOLDER
Kostet nichts und wenn dann bitte Fressringe unter die Schrauben zum 
Gehäuse (die Mit Zähnen die sich durch die Lakierung fressen) und da 
dann das gebastelte Gehäuse mit Erden.
Natürlich gehe ich davon aus das Gehäuse ist geerdet.

von Roland D. (roland_d284)


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Moin,

Gerd E. schrieb:
> Ich vermute U4 ist der Protokollwandler, der von UART, I2C etc. was das
> Display so anbietet, auf das parallele hd44780-Protokoll wandelt was die
> eigentlichen Display-Controller (U1 bis U3) sehen wollen.
>
> Welche davon jetzt abstürzen hängt ein bischen vom Fehlerbild ab. Wenn
> der Inhalt erhalten bleibt und einfach nur keine Änderungsbefehle mehr
> bearbeitet werden, dann ist der Protokollwandler ein guter Kandidat.
> Wenn aber der Inhalt durcheinandergerät, dann dürften es eher U1 bis U3
> sein die betroffen sind.

Meistens äußert sich der Fehler in einem Reboot. In seltenen Fällen eine 
fehlerhafte Darstellung und ebenfalls selten wird die 
Hintergrundbeleuchtung umgeschaltet - die allerdings allein in der 
Verantwortung dieses Mikrocontrollers liegt. Wenn der natürlich so 
abstürzen kann, dass er Murks sendet, kann man den Displaytreibern U1, 
U2, U3 ja keine Schuld geben.

Wenn ich Zeit habe, probiere ich erst mal das mit dem vernünftig 
geerdeten Schirmblech.

Gruß, Roland

von Roland D. (roland_d284)


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Moin,

Hippelhaxe schrieb:
> Roland D. schrieb:
>
>> Das Bild zeigt das innere eines Gerätes zur Erzeugung
>> von Hochspannung, natürlich nur ein Ausschnitt.
>
> Hmm.
> Hatte der Konstrukteur eine Weissblech-Allergie, oder
> warum sehe ich kein einziges Schirmgehäuse?

Was ich bisher konstruiert habe, brauchte keine Abschirmung. Aber den 
Display habe ich ja nicht konstruiert:-)))

Gruß, Roland

von Roland D. (roland_d284)


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Moin,

Marco K. schrieb:
> Ich mische mich jetzt auch mal ein,
> Mit dem Kit und einem gescheiten Ferrit klappt das bestimmt.
> https://www.we-online.com/de/components/products/SHIELDIY_SAMPLE_FOLDER

Ist ja auch nur Blech, die Erdung ist die Bastelei.

> Kostet nichts und wenn dann bitte Fressringe unter die Schrauben zum
> Gehäuse (die Mit Zähnen die sich durch die Lakierung fressen) und da
> dann das gebastelte Gehäuse mit Erden.

Die Front ist Pulverbeschichtet, da kommen die Kontaktringe nicht durch. 
Nein, Wird eine Senkbohrung durch die Beschichtung.

> Natürlich gehe ich davon aus das Gehäuse ist geerdet.

Was ist eine Erdung bei 100MHz oder höher? Ja, bezüglich Gleichstrom 
(50Hz) ist es geerdet. Bezüglich HF ist es so geerdet, nämlich kapazitiv 
an den Rest des Universums gekoppelt, wie jedes Objekt in diesem 
Universum mit endlicher Lichtgeschwindigkeit geerdet ist.

Gruß, Roland

von Falk B. (falk)


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Marco K. schrieb:
> Kostet nichts und wenn dann bitte Fressringe

Was soll das sein?

> unter die Schrauben zum
> Gehäuse (die Mit Zähnen die sich durch die Lakierung fressen) und da

Der Fachmann nennt das Zahnscheiben!

> dann das gebastelte Gehäuse mit Erden.

Nützt hier in der Form rein gar nichts.

von Gerd E. (robberknight)


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Roland D. schrieb:
> Meistens äußert sich der Fehler in einem Reboot. In seltenen Fällen eine
> fehlerhafte Darstellung und ebenfalls selten wird die
> Hintergrundbeleuchtung umgeschaltet - die allerdings allein in der
> Verantwortung dieses Mikrocontrollers liegt. Wenn der natürlich so
> abstürzen kann, dass er Murks sendet, kann man den Displaytreibern U1,
> U2, U3 ja keine Schuld geben.

Das riecht für mich schon ein wenig danach als ob es dieser 
Mikrocontroller wäre.

Siehst Du was das für einer ist? Evtl. mal mit einer Taschenlampe von 
verschiedenen Seiten beleuchten bis die Beschriftung sichtbar wird. Dann 
im Datenblatt nach der genauen Pinbelegung schauen.

Dann kann man sehen wie man dem evtl. noch ein paar besser platzierte 
Kondensatoren verpassen kann. Vom Foto her sieht mir das Layout nicht so 
sonderlich toll EMV-gerecht aus.

Wenn die Abschirmbleche und Ferrite nix helfen, dann überlege Dir ob Du 
nicht ein anderes Display nimmst. Also z.B. ein ähnliches, bei dem Du 
nur den hd44780 selbst direkt ansteuerst, ohne deren Mikrocontroller 
dazwischen.

von Roland D. (roland_d284)


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Moin,

Gerd E. schrieb:

> Siehst Du was das für einer ist? .... Dann
> im Datenblatt nach der genauen Pinbelegung schauen.

Laut Hersteller Sparcfun ein AVR ATmega328P. Nur weiß ich nicht, welche 
Version davon.

> Dann kann man sehen wie man dem evtl. noch ein paar besser platzierte
> Kondensatoren verpassen kann. Vom Foto her sieht mir das Layout nicht so
> sonderlich toll EMV-gerecht aus.

Das Layout sieht wie eine Mittelwellenantenne aus :-) .

> Wenn die Abschirmbleche und Ferrite nix helfen, dann überlege Dir ob Du
> nicht ein anderes Display nimmst. Also z.B. ein ähnliches, bei dem Du
> nur den hd44780 selbst direkt ansteuerst, ohne deren Mikrocontroller
> dazwischen.

Hmm, macht die Verdrahtung und Programmierung aber umständlicher.

Ich versuch' mal mit der Schirmung. Ich melde mich, wenn ich Resultate 
habe.

Gruß, Roland

von Torsten B. (butterbrotstern)


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Ist beim Display Gnd über die Schrauben mit PE verbunden?
Das würde ich nicht machen.
Gnd sternförmig verteilen mit viel kürzeren Kabeln. Halbiere mal die 
Länge der Display-Leitungen (direkt quer rüber...)
Gnd gar nicht oder nur an einem zentralen Punkt (Controller-Board) mit 
PE verbinden.
Viel Erfolg!

von Peter H. (peterhofbauer)


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Hallo Roland,

die selbe Erfahrung mit ein 08/15-Display hatte ich beim Betrieb meiner 
Eigenbau-Erodiermaschine gemacht.
Beim Erodiervorgang entstehen besonders energiereiche Störimpulse. Der 
Prozessor arbeitet trotzdem ohne Probleme, aber das Display machte 
Probleme. Wenn mit hohen Strom (10,5A) erodiert wurde, stürzte das 
Display ab. Der Prozessor arbeitet normal weiter. Zunächst waren alle 
Versuche die Störung zu beseitigen ohne Erfolg. Weder Klappferrite noch 
eine komplette Abschirmung bewirkten was.
Eine geringe Wirkung konnte ich feststellen, wenn auf dem Display ein 
Platinenmaterial über die ganze Fläche angeordnet und ringsherum mit GND 
des Displays verbunden wurde.
Irgendwann stellte ich fest: die Störung waren verschwunden, wenn ich 
das Display um mehr als 10mm von der Frontplatte entferne.
Damit war die Ursache gefunden. Die kapazitive Kopplung der 
Display-GND-Masse mit der Front bewirkte einen Impulsstrom mit 
entsprechenden Spannungsabfall durch die GND-Leitung. Wodurch die H>L 
Pegel der Steuerleitung gegenüber GND falsch waren.
ASbhilfe:
Eine kurze GND-Leitung mit größeren Querschnitt vom CPU-Print zum 
Display (beidseitig direkt auf den Platienen verlötet) beseitigte die 
Störung komplett.

GrußPeter

von Roland D. (roland_d284)


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Moin,

Torsten B. schrieb:
> Ist beim Display Gnd über die Schrauben mit PE verbunden?

Primär ist das Gehäuse mit PE verbunden. Das muss auch.

> Das würde ich nicht machen.
> Gnd sternförmig verteilen mit viel kürzeren Kabeln. Halbiere mal die
> Länge der Display-Leitungen (direkt quer rüber...)

Kürzer geht nicht.

> Gnd gar nicht oder nur an einem zentralen Punkt (Controller-Board) mit
> PE verbinden.

Ginge über leitfähige Verbindungen mit dem Gehäuse, aber nur nach neuem 
Platinenlayout.

Wohl gemerkt, ich habe ein Gerät, das schlimmstenfalls in der Lage ist, 
einen Spannungspuls von 20kV in sich selbst hinein zu impfen. Und solche 
Pulse schicke ich am liebsten ins Gehäuse und damit an PE. Sowas will 
ich nicht auf der Platine haben.

Wie schon gesagt, wenn meine Master-Platinen-Masse an den vier Ecken 
leitfähig über Schrauben mit der Bodenplatte verbunden wäre, dann wäre 
die Bodenplatte sicher der beste Sternpunkt, den man sich wünschen kann. 
Geht aber jetzt erst mal nicht so einfach.

Gruß, Roland

von Roland D. (roland_d284)


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Moin,

Peter H. schrieb:

> Irgendwann stellte ich fest: die Störung waren verschwunden, wenn ich
> das Display um mehr als 10mm von der Frontplatte entferne.
> Damit war die Ursache gefunden. Die kapazitive Kopplung der
> Display-GND-Masse mit der Front bewirkte einen Impulsstrom mit
> entsprechenden Spannungsabfall durch die GND-Leitung. Wodurch die H>L
> Pegel der Steuerleitung gegenüber GND falsch waren.

Hmm, klingt eigentlich sehr hilfreich, aber die Steuerleitung macht bei 
mir keine Probleme. Die Datenübertragung vom Nucleo-Board zum Display 
funktioniert fehlerfrei.

> ASbhilfe:
> Eine kurze GND-Leitung mit größeren Querschnitt vom CPU-Print zum
> Display (beidseitig direkt auf den Platienen verlötet) beseitigte die
> Störung komplett.

Das wäre vielleicht möglich. Wenn aber gleichzeitig die 
Gehäuse-Frontplatte ebenfalls noch mit der Masse des Displays verbunden 
ist, ist das sicher auch nicht schädlich. Aber wie gesagt, die 
Datenübertragung zwischen Nucleo und Display geht ja fehlerfrei.

Gruß, Roland

von Michael M. (Gast)


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Roland D. schrieb:
> Oder würde es sich doch lohnen, einen Blechkäfig um die Display-Platine
> herum zu bauen

Frage: Ist die Störung getrahlt oder kabelgebunden?
Antwort: Ja.

Du kannst sehr lange mit Schirmen und Filtern verbringen und dann legst 
du das Kabel 3cm weiter links und fängst wieder von vorn an.

Wenn der Rest stabil läuft, häng das Display potentialgetrennt ins 
System, eigener DCDC Wandler + Uart optisch entkoppelt.
Schirmmaßnahmen die einfach machbar sind machen und schauen ob das 
reicht.

Nadelimpulse sind für EMV unerheblich. Die Messung ist irre langsam 
bekommt davon fast nichts mit.

Im Moment der Entladung hast Du Potentialanhebungen in den 
unterschiedlichen Schaltungsteilen, HF Einkopplung die an irgendwelchen 
PN übergängen gleichgerichtet werden etc. pp.
Ist leidig sowas nachträglich wegatmen zu wollen wenn nicht bereits das 
ganze Baukonzept auf Schirmung und Filter basiert.

Ich habe schon viel Zeit im EMV Labor verbracht, HV Puls Generatoren 
gebaut und vieles andere. Letztlich versteht meist man wo es so ungefähr 
herkommt und was so ungefähr passiert. Manchmal nicht mal das.
Es gibt das übliche Handwerkszeug aus einhousen, filtern, grounden, aber 
letztlich bleibt es zum Teil schwarze Magie.

Mit Nahfeldsonden herummessen ist toll.
Man bekommt herrlich viele Messungen mit ganz tollen Spektren.
Nur leider sind die völlig nutzlos, weil du nicht weist was du sucht.
Ich habe schon massive Überschreitungen Tagelang bekämpft die außer der 
Nahfeldsonde kein Labor gesehen hat.
Und was im Labor zum Abbruch führte, sah ich mit der Nahfeldsonde erst 
als ich mich gezielt nach diesem Spektrum umsah, ganz klein, kaum zu 
sehen und das auch nur mit der richtigen Sonde dicht am Störer.

von Roland D. (roland_d284)


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Moin,

Fortschritte.

Zum einen das Display an den vier Ecken ordentlich mit dem Gehäuse und 
einem Abschirmblech verbunden.

Könnte die Sache verbessert haben, aber das Problem noch nicht gelöst.

Aber dann eine ganz andere Idee, siehe Zeichnung.

Das Problem ist, das die Störungen von der HV-Seite durch den Trafo 
schwach reinkommen. Es gibt aber eine optional zu verwendende 
Erdungsbuchse am Gehäuse, die mit dem Gehäuse kontaktiert ist. Über die 
kann man irgendwas oder auch einen Pol der Hochspannungsseite erden. Ich 
nehme an, dass dadurch kurzzeitg erhebliche Differenzspannungen zwischen 
Platine und Gehäuse auftreten.

Jetzt der Umbau: Diese Erdungsbuchse ist jetzt eine von Gehäuse 
isolierte und das Kabel wird auf GND der Platine geführt. Von da geht es 
zum Netzteil und von der selben Klemme auf der Platine nach Gehäuse=PE

So funktioniert es. Möglicherweise heben sich jetzt die Störungen um die 
Trafokabel und die über die Erdungsbuchse gegenseitig auf.

Ach ja, wenn man diese Erdungsbuchse nicht verwendet hat, hat es auch 
vorher schon funktioniert. Es hat sogar funktioniert, wenn man die 
Hochspannung anderweitig über einen Schutzleiter einer anderen Steckdose 
geerdet hat. Nur die Erdung an diesem Gehäuse war ein Problem. Wie 
gesagt, jetzt erfolgt die Erdung über die Platine und indirekt dann ans 
Gehäuse und an PE.

Also quasi auch so eine Art Sternpunkt an der Masseklemme der Platine.

Gruß, Roland

von Falk B. (falk)


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Michael K. schrieb:

> Du kannst sehr lange mit Schirmen und Filtern verbringen und dann legst
> du das Kabel 3cm weiter links und fängst wieder von vorn an.

Kann sein, muss nicht.

> Wenn der Rest stabil läuft, häng das Display potentialgetrennt ins
> System, eigener DCDC Wandler + Uart optisch entkoppelt.

Das ist eine weit verbreitete Annahme. DC/DC Wandler und Optokoppler 
retten die EMV, weil sie galvanisch trennen. Da schmunzelt der Fachmann 
nur. ;-)
Denn damit das WIRKLICH funktioniert, muss a) wirklich eine 
leitungsgebundene (Gleichtakt)störung vorliegen und b) diese durch die 
Trennelemente WIRKLICH deutlich gedämpft werden. Ein Optokoppler mit 
vielleich 2-5pF schafft das meistens, ein DC/DC Wandler mit 100-1000pF 
Koppelkapazität eher nicht, denn der ist für HF nahezu ein Kurzschluß. 
JA, es gibt sehr kapazitätsarme DC/DC Wandler bis runter auf 5-10pF. Die 
können im Einzelfall die Lösung sein. Man muss es aber wissen und den 
Wandler gezielt auswählen.

> Nadelimpulse sind für EMV unerheblich.

Das wage ich zu bezweifeln.

> Die Messung ist irre langsam
> bekommt davon fast nichts mit.

Wir reden nicht von einer Messung des Spektrums, sondern von satten 
Funktionsstörungen. Das LCD ist der Meßempfänger ;-)

von Falk B. (falk)


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Roland D. schrieb:

> Zum einen das Display an den vier Ecken ordentlich mit dem Gehäuse und
> einem Abschirmblech verbunden.

Naja. Die Verbindung deines "Blechs" zur Masse des LCDs ist nicht so 
dolle, auch wenn es an vier Punkten ist. Ist das Weißblech oder Alu?
Sorge für sichere, großflächige Kontakte! muss man ggf. den Lötstoplack 
etwas wegkratzen.

> Also quasi auch so eine Art Sternpunkt an der Masseklemme der Platine.

Damit hat man auch bewiesen, daß dein Gehäuse bzw. die Erdung der 
Platinen darin incl. LCD eher schlecht war. Jetzt ist es lehrbuchmäßig!

Herzlichen Glückwunsch!

von Michael M. (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Da schmunzelt der Fachmann
> nur

Echt, Du kennst einen?

Nö Fachleute schmunzeln darüber nicht, weil sie wissen das galvanische 
Trennung die leitungsgebundenen Störungen weitestgehend blockt, die um 
Größenordnungen heftiger sind als die Einstrahlungen.
Ein Fachmann wüsste auch das eine eingekoppelte Störung über den DCDC 
und ein Potentialausgleich über die RS232 ein himmelweiter Unterschied 
sind.
Ein Fachmann wüsste das es schnurzegal ist ob das Potential des LCD sich 
sprunghaft zum Rest verändert, wenn es keinen Potentialausgleich mehr 
über die RS232 geben kann.

Außerdem habe ich, Fachmann übrigens seit vielen Jahren, einen 
Impulsprüfplatz dessen LCD immer abstürzte exakt auf diese Weise zur 
Funktion bekommen.

So, nun geht einen Erwachsenen fragen ob Du noch Kika schauen darfst und 
geh mir nicht auf den Sack!

von Falk B. (falk)


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Michael K. schrieb:
> So, nun geht einen Erwachsenen fragen ob Du noch Kika schauen darfst und
> geh mir nicht auf den Sack!

Mein kleiner Haty, du bist ja sooooo süß!!! ;-)

von Guido (analogix)


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Ou Mann Michael, fachlich sachlich richtig. Gute Fertigkeiten und 
Kenntnisse...

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