Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Betriebsstrom über Schirm


von Sven (Gast)


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Hi.
Wenn man über den Schirm einer Leitung den Betriebsstrom führt, kann es 
dann zu Störungen auf dem Datensignal kommen?

Wenn ich den Schirm mit GND verbinde, wird ein Teil des Minus Betriebs 
Stroms über den Schirm fließen.

Das lässt sich nur durch den Einsatz galvanisch getrennter DCDC Wandler 
vermeiden, die natürlich deutlich teurer sind, als nicht galvansich 
getrennnte Wandler.

von Andreas D. (rackandboneman)


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Jein. Das Problem ist dass Du dann den Schirm zweiseitig anschliessen 
musst was nicht immer optimal ist, zB wenn auf beiden seiten Geräte sind 
die ihre Betriebsmasse erden und zwar auf stark gegeneinander 
verschobene Erdpotentiale. Und eine -> Brummschleife entsteht so auch 
sehr schnell.

von Sven (Gast)


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Der Schirm des Kabels muss auf beiden Seiten für das Nutzsignal auf GND 
gelegt werden. Hier ginge es eventuell einseitig mit einem Kondensator 
und einem 100 kOhm Widerstand parallel zu arbeiten. Der Kondensator um 
den Schirm AC mäßig mit GND zu verbinden, und der Widerstand, um eine 
hochohmige DC Kopplung zu erreichen.
Auf der anderen Seite müsste man es direkt verbinden, damit der Schirm 
ordentlich über den GND Pfad geerdet ist.

von Sven (Gast)


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Die Betriebsspannung (Kleinspannung) wird über parallel geführte Litzen 
mit 1,5mm² übertragen, während die Daten mit RS232 und 115200 bit/s über 
eine 2x2x0,5 Steuerleitung gehen.

von Ina (Gast)


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>Wenn man über den Schirm einer Leitung den Betriebsstrom führt, kann es
>dann zu Störungen auf dem Datensignal kommen?

Besser ist es, den Kabelschirm als "Abschirmgehäuse" für das Kabel zu 
betrachten und, wie schon gesagt, auf beiden Seiten mit dem (geerdeten) 
Metallgehäuse der dort befindlichen Elektroniken zu verbinden. Damit 
wird der Faradayische Schirm, den die Metallgehäuse für die Elektroniken 
bilden, auf das Kabel ausgedehnt. Die eigentliche Signalführung 
geschieht dann im Inneren des Kabel über paarweise verdrillte Leitungen, 
eine für den Hinleiter, die andere für den Rückleiter.

Diese Methode macht auch dann Sinn, wenn der Schirm zusätzlich auf die 
im Inneren übertragene Signalmasse gelegt wird, weil dann Störungen, die 
auf den Schirm treffen, immer noch AUSSEN am Schirm abfließen können und 
das Innere durch den Skin-Effekt weitgehend vor Spannungsabfällen 
verschont bleibt.

von Andreas D. (rackandboneman)


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@Sven wenn das ganze als Transmission Line funktionieren soll und/oder 
HF-Einstrahlungen abschirmen: ja. Aber zB bei Thermoelementen und 
anderen Sachen die mit niedrigen Frequenzen und kleinen Spannungen 
arbeiten (HF-Störungen kann man da bequem mit einem Kondensator 
kurzschliessen ;) wird oft einseitiger Anschluss empfohlen..

von Volker S. (volkerschulz)


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Sven schrieb:
> [...]
> Wenn ich den Schirm mit GND verbinde, wird ein Teil des Minus Betriebs
> Stroms über den Schirm fließen.

In der TV-Ecke meiner ehemaligen 60er-Jahre Wohnung ist Dank 
Zweileitersystem generell ein Teil des TV-Betriebsstroms ueber die 
Bruecke in der Steckdose auf das TV-Gehaeuse und dann ueber den 
HDMI-Schirm auf das Gehaeuse des HDD-Rekorders geflossen um von dort 
ueber den Schirm des Koax-Kabels ueber die Hausverteilung auf die 
Potentialausgleichsschiene zu gehen. Hat weder dem HDMI-Signal noch dem 
(analogen) Kabelfernsehen Qualitaetseinbussen beschert, wurde mir aber 
zum Verhaengnis als meine Tocher begann zu krabbeln und sich fuer 
Steckdosen zu interessieren, weshalb ich Fehlerstromschutzschalter 
installierte... ;)

Generell duerfte aber auch die Art bzw. Frequenz des "Fehlerstroms" von 
Interesse sein, damit der Schirm nicht selbst zum HF-Sender wird...

Volker

von Sven (Gast)


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Also ich habe momentan TXD und RTS auf dem einen Paar der Steuerleitung
RXD und CTS auf dem anderen.
Schirm ist GND.
Strom (24 V) kommt über die 2 1,5er Strippen vom Steuer-Gerät an den 
Ethernet Converter. Die Spannung von 12V wird über einen nicht 
galvanisch getrennten DCDC Wandler erzeugt.

Entfernung sind ca 5m und ich bin am überlegen, warum der mist nicht 
läuft.

von Ina (Gast)


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>Die Spannung von 12V wird über einen nicht
>galvanisch getrennten DCDC Wandler erzeugt.

Dann stört wahrscheinlich der Ripple. Mach am Eingang und am Ausgang 
noch ein Pi-Filter hin.

>Also ich habe momentan TXD und RTS auf dem einen Paar der Steuerleitung
>RXD und CTS auf dem anderen.
>Schirm ist GND.

Besser wäre, TXD, RTS, RXD, CTS und die 12V jeweils mit einer eigenen 
Masseleitung zu verdrillen und alle Masseleitungen auf beiden Seiten mit 
Masse zu verbinden. Aber der Hauptgrund für das Nichtfunktionieren 
dürfte wohl der Ripple des DC/DC-Wandlers und kapazitives Übersrpechen 
sein.

Hast du sonst alles richtig gemacht? Was für RS232-Treiber verwendest du 
auf beiden Seiten?

von Volker S. (volkerschulz)


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Und sind bei RS232 nicht Schirmung und Signal-GND normalerweise 
getrennt?

Volker

von Der Bayer (Gast)


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Vielleicht kannst Du dich durch geschicktes Probieren systematisch der 
Problemlösung nähern?

Lass doch mal den Schirm komplett weg und poste hier einmal eine kleine 
Skizze der Situation.

von Volker S. (volkerschulz)


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Der Bayer schrieb:
> Vielleicht kannst Du dich durch geschicktes Probieren systematisch der
> Problemlösung nähern?
>
> Lass doch mal den Schirm komplett weg und poste hier einmal eine kleine
> Skizze der Situation.

Sven schrieb:
> Also ich habe momentan TXD und RTS auf dem einen Paar der Steuerleitung
> RXD und CTS auf dem anderen.
> Schirm ist GND.
> [...]

Ich kann Dir also ganz ohne geschicktes Probieren und systematisches 
Naehern versichern, dass da keine Skizze mehr noetig ist weil nix mehr 
ankommt! ;)

Ich moechte in diesem Zusammenhang aber nochmals darauf hinweisen dass 
RS232 "Signal GND" und "Protective GND" per Spezifikation getrennt hat.

Volker

von Sven (Gast)


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Also die RS232 habe ich jetzt mal mit Netzwerkkabel probiert.
Pro Datenleitung ein eigener GND auf einem verdrillten Paar.
Das geht schon besser.
Die Stromversurgung musste ich komplett entkoppeln mit einem eigenen 
230V Netzteil.

RS232 mit 115200 bit/s über ca 5m scheint schon ziemlich am Limit zu 
sein.

Als Treiberbaustein habe ich einen MAX232CPE, der auf das 5V TTL Serial 
Interface geht, welches normalerweise nur für Servicezwecke gedacht ist.

von Sven (Gast)


Angehängte Dateien:

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Intern im Zielgerät sieht der TTL-Seriell Steueranschluss so aus.
Wenn es mir nicht gelingt, das Gerät damit fernzusteuern, muss ich wohl 
auf den richtigen Steueranschluss gehen, wo der Fernsteuerungsempfänger 
angeschlossen wird. Dort ist dann aber ein analoges Signal, bzw ein 
digitales "Rohdatenformat" drauf.

von Volker S. (volkerschulz)


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Sven schrieb:
> [...]
> RS232 mit 115200 bit/s über ca 5m scheint schon ziemlich am Limit zu
> sein.

Da bietet sich dann auch eher eine Pegelwandlung auf RS422 oder RS485 
an. Irgendwas differentielles halt. Insbesondere in stoerungsreicher 
Umgebung...

Volker

von Nils S. (kruemeltee) Benutzerseite


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>Da bietet sich dann auch eher eine Pegelwandlung auf RS422 oder RS485
>an. Irgendwas differentielles halt. Insbesondere in stoerungsreicher
>Umgebung...
Kam mir auch gerade, MAX485 und du bekommst 115200 baud durch Adern, die 
Quer durch eine Drehstromverteilung laufen.
Wir machen Bühnentechnik und das hat schonmal mit 30 Meter Mikrofonkabel 
so geklappt (DMX).

von Ralph B. (rberres)


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Ina schrieb:
> Besser ist es, den Kabelschirm als "Abschirmgehäuse" für das Kabel zu
>
> betrachten und, wie schon gesagt, auf beiden Seiten mit dem (geerdeten)
>
> Metallgehäuse der dort befindlichen Elektroniken zu verbinden. Damit
>
> wird der Faradayische Schirm, den die Metallgehäuse für die Elektroniken
>
> bilden, auf das Kabel ausgedehnt.

Ob du damit bei kleinen analogen Signalen in der Bühnentechnik so 
glücklich wirst?

Nicht umsonst hat sich in der Studiotechnik und professionellen 
Bühnentechnik Mikrofon und Lineübertrager durchgesetzt, in Verbindung 
mit Groundliftschaltern an den Ausgängen.

Ralph Berres

von Ina (Gast)


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>Ob du damit bei kleinen analogen Signalen in der Bühnentechnik so
>glücklich wirst?

Wer spricht denn hier von Bühnentechnik?? Sven will RS232-Signale 
übertragen!

>RS232 mit 115200 bit/s über ca 5m scheint schon ziemlich am Limit zu
>sein.

Du weißt aber schon, daß laut Norm bei dieser Übertragungsrate bei 2m 
Kabellänge Schluß ist?

http://de.wikipedia.org/wiki/RS-232

von Volker S. (volkerschulz)


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Ina schrieb:
> Du weißt aber schon, daß laut Norm bei dieser Übertragungsrate bei 2m
> Kabellänge Schluß ist?

Mit der elektrischen Spezifikation von RS232 hatte das Ganze von 
Anfang an nichts zu tun! Und da der TO seit 13 Stunden nichts mehr 
geschrieben hat, hat er es vielleicht eingesehen und kauft gerade einen 
MAX485... ;)

Volker

von Volker S. (volkerschulz)


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Ina schrieb:
> [...]
> Du weißt aber schon, daß laut Norm bei dieser Übertragungsrate bei 2m
> Kabellänge Schluß ist?
>
> http://de.wikipedia.org/wiki/RS-232

Ich habe es mir nicht nehmen lassen, Deinen Link mal anzuklicken. Der 
Artikel ist zwar nicht besonders umfangreich, aber es steht immerhin 
genau das Gegenteil von dem drin, was Du ausfuehrst. Stichwort Laenge 
und Kapazitaet der Leitung. ;)

Volker

von Ina (Gast)


Angehängte Dateien:

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>Ich habe es mir nicht nehmen lassen, Deinen Link mal anzuklicken.

Wie nobel von dir!

>Der Artikel ist zwar nicht besonders umfangreich, aber es steht immerhin
>genau das Gegenteil von dem drin, was Du ausfuehrst. Stichwort Laenge
>und Kapazitaet der Leitung. ;)

Die Tabelle im Anhang gibt eine Empfehlung von TI wieder. Ich gehe mal 
davon aus, daß die Leute von TI wissen, was sie empfehlen. Und sofern 
Sven ein Standardkabel verwendet, ist für ihn die Empfehlung ja 
ebenfalls sinnvoll. Wie du darin das genaue Gegenteil sehen willst, von 
dem, was ich geschrieben habe, ist mir allerdings schleierhaft.

von Volker S. (volkerschulz)


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Ina schrieb:
> [...]
> Die Tabelle im Anhang gibt eine Empfehlung von TI wieder. Ich gehe mal
> davon aus, daß die Leute von TI wissen, was sie empfehlen. Und sofern
> Sven ein Standardkabel verwendet, ist für ihn die Empfehlung ja
> ebenfalls sinnvoll. Wie du darin das genaue Gegenteil sehen willst, von
> dem, was ich geschrieben habe, ist mir allerdings schleierhaft.

Die Empfehlung von TI entspricht dem urspruenglichen RS232-Standard, wo 
allerdings nur die maximale Leitungslaenge von 50 ft bei der damals 
maximalen Uebertragungsrate von 19200 bps fuer Standardkabel genannt 
war.

Sven schrieb:
> Also die RS232 habe ich jetzt mal mit Netzwerkkabel probiert.
> [...]

Und Wiki sagt: "Mit Kabeln, welche eine besonders niedrige Kapazität 
aufweisen (beispielsweise UTP CAT-5 Kabel mit 55 pF/m), lassen sich 
konform zur Definition 45 m erreichen." Dies wird sich logischerweise 
ebenfalls auf 19200 bps beziehen und fuehrt die Tabelle von TI bei 
Verwendung einer Leitung mit niedriger Kapazitaet ad absurdum.

Volker

von Niemals (Gast)


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> Die Tabelle im Anhang gibt eine Empfehlung von TI wieder.
Also, ich lese eindeutig: Erfahrungswerte (für deren X-Leitung)
Aber zurück:
 > Wenn man über den Schirm einer Leitung den Betriebsstrom führt

So was macht niemand absichtlich, der Schirm verliert damit seine 
ursprüngliche Bedeutung.

von Volker S. (volkerschulz)


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Niemals schrieb:
>> Wenn man über den Schirm einer Leitung den Betriebsstrom führt
>
> So was macht niemand absichtlich, der Schirm verliert damit seine
> ursprüngliche Bedeutung.

Das stimmt so ja nun auch wieder nicht. Dem Schirm ist es ziemlich egal 
ob sein Potential ein paar Volt nach oben oder unten geschoben wird. 
Haaring wird es nur dann, wenn es zu hochfrequenten oder zu steilen 
Aenderungen im Potential kommt, wie bei dem von Ina in den Raum 
geworfenen Ripple nach dem DC-DC-Wandler.

Volker

von Niemals (Gast)


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@Volker
 > Das stimmt so ja nun auch wieder nicht.
   Hmm, also total falsch.
   Nenne bitte Beispiele wo das erwünscht oder sogar gefordert
   wird (Betriebsstrom über den Schirm leiten).

 > Dem Schirm ist es ziemlich egal ob sein Potential
 > ein paar Volt nach oben oder unten geschoben wird
   Eine Spannung auf dem Schirm zu messen bedeutet Stromfluß,
   den will ja niemand dauerhaft da haben.
   Ein paar Volt deuten auf schlechte Erdungsverhältnisse hin.


 > Haaring wird es nur dann, wenn es zu hochfrequenten oder zu steilen
 > Aenderungen im Potential kommt
   Welches Potential meinst du denn jetzt?
   Gerade bei hochfrequenten elektrischen Feldern wird der Schirm
   wirksam, wegen Skin-Effekt.

von Volker S. (volkerschulz)


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Niemals schrieb:
> @Volker
>  > Das stimmt so ja nun auch wieder nicht.
>    Hmm, also total falsch.
>    Nenne bitte Beispiele wo das erwünscht oder sogar gefordert
>    wird (Betriebsstrom über den Schirm leiten).

Neee, erwuenscht oder gefordert nicht. Aber wenn es denn so ist, 
bedeutet es nicht automatisch dass der Schirm "seine Bedeutung 
verliert".

>  > Dem Schirm ist es ziemlich egal ob sein Potential
>  > ein paar Volt nach oben oder unten geschoben wird
>    Eine Spannung auf dem Schirm zu messen bedeutet Stromfluß,
>    den will ja niemand dauerhaft da haben.
>    Ein paar Volt deuten auf schlechte Erdungsverhältnisse hin.

Wenn wir davon ausgingen, dass ein Schirm immer Erdpotential haben 
sollte...

>  > Haaring wird es nur dann, wenn es zu hochfrequenten oder zu steilen
>  > Aenderungen im Potential kommt
>    Welches Potential meinst du denn jetzt?
>    Gerade bei hochfrequenten elektrischen Feldern wird der Schirm
>    wirksam, wegen Skin-Effekt.

Das Potential des Schirms. Es geht ja darum, dass er nicht selbst zum 
"Stoerer" wird.

Volker

von uwe (Gast)


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der max232 ist zudem (Leitungslänge) auch nicht so gut wie ein st202. 
Meiner Erfahrung nach. Sind pinkompatibel und die Cs solten 100nF sein.

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