Hallo zusammen, ich möchte mit einem NAU7802 eine Wägezelle auswerten. Das läuft über einen µC, die Stromversorgung kommt per USB.
Jetzt habe ich gemerkt, dass beim einfachen Aufbau ich eine starke Abhängigkeit des Rauschen von verschiedensten Einflüssen habe:
z.B. wenn die Wägezelle leitenden Kontakt zu meinem Messaufbau hat. Ich habe eine Brummschleife oder sonstige Ströme über GND im Verdacht, deswegen möchte ich den ADC isolieren.
Die Versorgung trenne ich über einen MIE1W0505BGLVH-3R-Z und die Signale über einen ADUM1250ARZ-RL7 .
Was mir noch nicht klar ist: Was mache ich mit dem getrennten GND des ADC? Lasse ich ihn in der Luft hängen oder schließe ich ihn an meinen Messaufbau an? Und was mache ich mit der Schirmung des Kabels meiner Wägezelle, hänge ich sie ans GND des ADCs oder an meinen Messaufbau oder lasse ich sie in der Luft hängen?
Oder ist eine komplett andere Lösung besser?
Hallo zusammen, ich möchte mit einem NAU7802 eine Wägezelle auswerten.
Das läuft über einen µC, die Stromversorgung kommt per USB.
Jetzt habe ich gemerkt, dass beim einfachen Aufbau ich eine starke
Abhängigkeit des Rauschen von verschiedensten Einflüssen habe:
z.B. wenn die Wägezelle leitenden Kontakt zu meinem Messaufbau hat. Ich
habe eine Brummschleife oder sonstige Ströme über GND im Verdacht,
deswegen möchte ich den ADC isolieren.
Naja, so schnell würde ich das nicht tun. Denn der Rest der Welt braucht das auch nicht. Zeichne mal ein Blockschaltbild von deinem Aufbau, vor allem der Erdverbindungen.
Was mir noch nicht klar ist: Was mache ich mit dem getrennten GND des
ADC? Lasse ich ihn in der Luft hängen oder schließe ich ihn an meinen
Messaufbau an?
;-) Da scheint ein neues Problem zu entstehen.
Und was mache ich mit der Schirmung des Kabels meiner
Wägezelle, hänge ich sie ans GND des ADCs oder an meinen Messaufbau oder
lasse ich sie in der Luft hängen?
In der Luft hängen lassen ist in den allermeisten Fällen eine GANZ schlechte Idee.
Oder ist eine komplett andere Lösung besser?
Siehe oben. Vermutlich brauchst du nur eine korrekte Erdung des Aufbaus, ggf. ein wenig Schirmung an der richtigen Stelle. Galvanische Trennung wird zwar immer als Lösung für alle möglichen Probleme angesehen, ist sie aber nicht wirklich.
Zeichne mal einen Schaltplan dieses einfaqchen Aufgbaus und in diesem Schaltplan alle Komponenten incl. Netzteil (mit Typ-/Bestellbezeichnungen) und allen dazwischen bestehenden Verbindungen.
Und dann zeige mit einem Foto, wie du diesen Schaltplan in die Realität umgesetzt hast (verdrillte Leitungen zur Wägezelle uswusf...).
Ich habe eine Brummschleife oder sonstige Ströme über GND im Verdacht
Dein erstes Ziel sollte sien, diesen Verdacht zu bestätigen und dann die Ursache dafür zu finden. Dann kannst du etwas Zielgerichtetes dagegen unternehmen.
deswegen möchte ich den ADC isolieren.
Das ist herumdoktern an Symptomen.
Oder ist eine komplett andere Lösung besser?
Die Lösung, die die Ursachen des Problems in Angriff nimmt, ist idR. die beste.
z.B. wenn die Wägezelle leitenden Kontakt zu meinem Messaufbau hat.
Nenn mal nen Link auf Deine besondere Wägezelle.
Typisch sind alle 4 Drähte isoliert vom Metallgehäuse, d.h. nicht leitend verbunden. Der Schaltplan ist ja im Datenblatt des NAU7802 angegeben.
Der Aufbau ist angehängt. Aktuell ists ein einfaches Steckbrett, ein Qwiic Scale ADC Modul und eine billig-Wägezelle ( t.ly/E7JBO ).
Der Aufbau ist natürlich grottig und diente erstmal nur zur Softwareentwicklung. Jetzt soll eine Platine her und da ich sie sowieso fertigen lasse, würde ich gerne mal einen isolierten Wandler ausprobieren - das hatte ich noch nie. Die GNDs kurzschließen oder den Wandler ganz rausnehmen kann ich ja immer noch, ihn nachträglich einbauen wird aber schwierig.
Und klar werde ich später eine Wägezelle mit geschirmten Leitungen verwenden.
Ich habe nochmal genauer experimentiert: Ich kann das Rauschen verdoppeln, wenn ich nur meine Hand in die Nähe der Wägezellenkabel bringe, ohne sie überhaupt anzufassen! Offensichtlich reagiert da etwas ganz stark auf Kapazitäten.
Wenn ich andererseits einen Schrittmotor mit ungeschirmten Leitungen in die nähe bringe, ob vom Strom getrennt, unter Strom oder in Bewegung, verändert sich das Rauschen praktisch gar nicht.
Habt ihr da eine Erklärung für?
Alles was elektrische Masse hat, schließe ich bei meinem Aufbau künftig sternförmig an mein isoliertes analoges GND, wenn ich das richtig verstanden habe.
Ich kann das Rauschen verdoppeln, wenn ich nur meine Hand in die Nähe
der Wägezellenkabel bringe, ohne sie überhaupt anzufassen!
Du hast das gelesen mit dem Verdrillen der "ungeschirmten losen" Kabel? Denn du willst da ja ein differentielles Signal an einen differentiellen ADC bringen. Und differentielle Signbale überträgt man über verdrillte Leitungen, damit sich Störsignale immer beim nächsten "Schlag" aufheben.
Offensichtlich reagiert da etwas ganz stark auf Kapazitäten.
Es geht um Bruchteile von mV. Natürlich ist das im fliegenden Aufbau empfindlich gegen Einkopplungen im 50Hz Bereich.
Wenn ich andererseits einen Schrittmotor mit ungeschirmten Leitungen in
die nähe bringe, ob vom Strom getrennt, unter Strom oder in Bewegung,
verändert sich das Rauschen praktisch gar nicht.
Habt ihr da eine Erklärung für?
Anderer Frequenzbereich. Der Wandler ist zu langsam für die schnellen Störsignale des Schrittmotors.
Der Aufbau ist angehängt. Aktuell ists ein einfaches Steckbrett, ein
Qwiic Scale ADC Modul und eine billig-Wägezelle ( t.ly/E7JBO ).
Der Aufbau ist natürlich grottig und diente erstmal nur zur
Softwareentwicklung.
Du meinst aber, die EMV damit bewerten zu können und willst schon große Aufwände betreiben. Naja . . .
Jetzt soll eine Platine her und da ich sie sowieso
fertigen lasse, würde ich gerne mal einen isolierten Wandler
ausprobieren - das hatte ich noch nie.
Daher weht der Wind also.
Die GNDs kurzschließen oder den
Wandler ganz rausnehmen kann ich ja immer noch, ihn nachträglich
einbauen wird aber schwierig.
Und klar werde ich später eine Wägezelle mit geschirmten Leitungen
verwenden.
Was für ein Schwachsinn!
Ich habe nochmal genauer experimentiert: Ich kann das Rauschen
verdoppeln, wenn ich nur meine Hand in die Nähe der Wägezellenkabel
bringe, ohne sie überhaupt anzufassen! Offensichtlich reagiert da etwas
ganz stark auf Kapazitäten.
Ach was?
Alles was elektrische Masse hat, schließe ich bei meinem Aufbau künftig
sternförmig an mein isoliertes analoges GND, wenn ich das richtig
verstanden habe.
Du brauchst vor allem eine geschirmte Leitung zwischen Wägezelle und ADC. Der Schirm wird an GND angeschlossen. Das Gehäuse der Wägezelle an den Schirm. So wird das was, auch ohne isolierten ADC. Aber warum einfach, wenn's auch kompliziert geht!
Jetzt soll eine Platine her und da ich sie sowieso fertigen lasse, würde
ich gerne mal einen isolierten Wandler ausprobieren
Ich würde den dann aber vorher mal an deinem Testaufbau ausprobieren.
Würde ich ja gerne, aber ich habe keine passenden Bauteile. Und sie zu bestellen kostet fast so viel wie die Platine zu bestellen. Außerdem lassen sich die kleine ICs nicht so einfach auf Lochraster löten, dass man das ohne weiteres ausprobieren kann.
Ich kann das Rauschen verdoppeln, wenn ich nur meine Hand in die Nähe
der Wägezellenkabel bringe, ohne sie überhaupt anzufassen!
Du hast das gelesen mit dem Verdrillen der "ungeschirmten losen" Kabel?
Denn du willst da ja ein differentielles Signal an einen differentiellen
ADC bringen. Und differentielle Signbale überträgt man über verdrillte
Leitungen, damit sich Störsignale immer beim nächsten "Schlag" aufheben.
Verdrillen hat wie erwartet eine leichte Verbesserung des Rauschens bewirkt. Insbesondere wurde das System aber dadurch unanfälliger für das in die Nähe Bringen meiner Hand zum Kabel.
Offensichtlich reagiert da etwas ganz stark auf Kapazitäten.
Es geht um Bruchteile von mV. Natürlich ist das im fliegenden Aufbau
empfindlich gegen Einkopplungen im 50Hz Bereich.
Der ADC filtert 50Hz raus. Ich habe extra eine FFT gemacht um zu sehen, ob es besonders dominante Frequenzen gibt: nein, keine signifikanten Spikes in der FFT.
Du meinst aber, die EMV damit bewerten zu können und willst schon große
Aufwände betreiben. Naja . . .
Nein, ich denke nicht, dass ich mit diesem Aufbau die EMV bewerten kann, aber ich möchte beim Design des ersten Platinen-Prototypen verschiedene Vorkehrungen treffen, um später sehen zu können, welche davon was bringen. So kann ich daraus lernen.
Wie gesagt, die Isolation kurzschließen ist kein Problem, sie herzustellen schon eher.
Die GNDs kurzschließen oder den
Wandler ganz rausnehmen kann ich ja immer noch, ihn nachträglich
einbauen wird aber schwierig.
Und klar werde ich später eine Wägezelle mit geschirmten Leitungen
verwenden.
Du brauchst vor allem eine geschirmte Leitung zwischen Wägezelle und
ADC. Der Schirm wird an GND angeschlossen. Das Gehäuse der Wägezelle an
den Schirm. So wird das was, auch ohne isolierten ADC. Aber warum
einfach, wenn's auch kompliziert geht!
Die geschirmten Leitungen kommen auf jeden Fall mit einer hochwertigeren Wägezelle.
Wenn ich das Gehäuse der Wägezelle an den Schirm anschließe und meine Wägezelle leitend mit meinem metallischen Aufbau verbunden ist, dann ist der Schirm beidseitig angeschlossen, also das, wovon Michael B. (laberkopp) abgeraten hat.
Und klar werde ich später eine Wägezelle mit geschirmten Leitungen
verwenden.
Was für ein Schwachsinn!
Warum?
Ja warum nimmst du denn JETZT keine geschirmten Leitungen?
Falk B. schrieb:
Du brauchst vor allem eine geschirmte Leitung zwischen Wägezelle und
ADC. Der Schirm wird an GND angeschlossen. Das Gehäuse der Wägezelle an
den Schirm. So wird das was, auch ohne isolierten ADC. Aber warum
einfach, wenn's auch kompliziert geht!
Die geschirmten Leitungen kommen auf jeden Fall mit einer hochwertigeren
Wägezelle.
Warum nicht JETZT?
Wenn ich das Gehäuse der Wägezelle an den Schirm anschließe und meine
Wägezelle leitend mit meinem metallischen Aufbau verbunden ist, dann ist
der Schirm beidseitig angeschlossen, also das, wovon Michael B.
(laberkopp) abgeraten hat.
Und du glaubst jemanden im Internet, der sich selber schon so nennt?
Anstatt von deinem isolierten ADC zu träumen, solltest du erstmal alle sinnvollen Verbesserungen am JETZTIGEN Aufbau so weit wie möglich testen, auch wenn du weißt, daß damit kein Optimum erreichbar ist. Aber besser wird es schon. Da kann und MUSS man auch mal mehrere Schirm- und Erdverbindungen testen. Nicht jede theoretische Vorhersage ist da korrekt. Im Gegenteil, bei EMV irrt man sich mehr als einem lieb ist. Da ist viel Experimentieren angesagt.
Der Laptop kann ein Netzteil ohne PE Schutzleiter haben, dann hängt Masse des Laptops an Funkentstörkondensatoren an den üblichen 115V~.
Diese 'Masse' reicht das USB Kabel an den Arduino, der an dein SparcFun Board und das hat 2 Leitungen zur Wägezelle die in irgendeinem Gerät steckt welches in irgendeiner Umgebung steckt die entweder mit Erde, eine gewogenen Person oder gar dem Schutzleiter verbinden ist.
Du hast also 2 Messleitungen deren Potential mit 115V~ 50Hz um die Potentiale der Umgebung pendelt, aber nicht niederohmig sondern als Anslgeingang irgendwo zwischen -0.6 und +3.9V um GND frei beweglich.
Nicht ganz frei, die Wägezelle verbindet sie irgendwohin. Wohl nicht an Masse, sondern kapazitiv an die Umgebung.
Der ganze Aufbau lässt sich phantastisch stören.
Verbinde GND vom SparcFun mit Abschirmung und das andere Ende mit dem Metall der Wägezelle.
Wenn die Wägezelle mit PE verbunden ist, sollte der Laptop kein PE haben, sonst gibt es eine Brummschleife. Ist die Wägezelle potentialfrei, sollte deas Laptopnetzteil PE haben und mit GND des Laptops verbinden.
Und du glaubst jemanden im Internet, der sich selber schon so nennt?
Ich kenne die Diskussion um doppelseitig angeschlossene Schirmung. Die Argumentation ist, dass über den Schirm dann Strom fließen kann, was zu Problemen führt (z.B. Brummschleife). Aber da scheint es keine allgemeingültige Antwort drauf zu geben.
Der Laptop kann ein Netzteil ohne PE Schutzleiter haben, dann hängt
Masse des Laptops an Funkentstörkondensatoren an den üblichen 115V~.
Das schöne am Laptop ist, dass man ihn auch vom Akku betreiben kann. Und es ist wie du schon sagst: im Netzbetrieb habe ich eine signifikante Zunahme an Rauschen.
Ich danke euch auf jeden Fall für die hilfreichen Tipps! Mit der Schirmung und Erdung werde ich rumspielen, mal schauen was dabei rumkommt. Die Isolierung mache ich brückbar - hoffentlich macht sich das in den Messergebnissen bemerkbar.
Wenn irgendwas interessantes bei rumkommt, schreibe ichs hier rein - das wird aber noch dauern, der ADC hat eine Lieferzeit fon 26 Tagen, erst dann kann die Platine gefertigt werden.
