Hallo zusammen, ich bin Neuling im Bereich der EMV-Prüfungen und stehe vor folgendem Problem: Das Gerät mit Microcontroller und Color-Lcd-Display ist "relativ" Störanfällig. Wenn Entladungen auf die durch das Metallgehäuse(gemeinsame Masse) geführten Leitungen geblitzt wird kann es passieren (<10% der Fälle), dass das Display kryptische Zeichen/falsche Farben darstellt oder in seltenen Fällen sogar der Atmega einen restart/reset durchführt. Dabei ist mir aufgefallen das Blitze von den Leitungen direkt vor dem RC Filter und dem Optokoppler auf die Geräte-Masse überschlagen und dieses Problem auslösen. Ein Kondensator + Stromkompensierte Drossel sitzen direkt auf der Board-Platine in den Versorgungsleitungen. Wie kann ich die Störungen beseitigen/verringern?!? Für eure Hilfe schon jetzt ein großes Dankeschön Gruß
Displays sind gerne einmal heikel in Sachen EMV. Meist hilft es den gesamten Displayinhalt regelmässig neu zu schreiben. Dann sieht führt es zu keiner funktionsbeeinträchtignug des Gerätes und gut ist. Zu den ESD und Buststörungen ist in den letzten beiden Tagen gerade einiges geschrieben worden: Beitrag "Analoge ADC Eingänge richtig schützen." Ein Detailbild von Deinem Aufbau währe auch nicht schlecht. Wenn das nicht geht wenigstens eins Skizze machen mit y-Kondensatoren und Massepfaden. viel Erfolg Hauspapa
37 Downloads und keine Fachkundigen Antworten? Fehlt eine Information?
Durch ein draufblitzen wird der GND-Pegel schlagartig angehoben. Dadurch ändert sich sein Potential. Blöderweise gibt es auf der Platine noch andere Leitungen, deren Potential dem nicht so schnell folgt. Dann entstehen Pegel die zu Fehlfunktionen führen. Abhilfe: Die anderen Leitungen müssen dem Blitz ebenso folgen, also kapazitiv mit dem GND Potential gekoppelt werden. Dabei dürfen die Kapazitäten klein sein, so klein daß die Kapazität dem Signal nicht schadet, es nicht zu sehr verschleift, denn der Blitz hat eine hohe dU/dt und ist schnell vorbei (mit eventuell danach auf längere Dauer etwas angehobenem GND Potential). Zwischen GND und VCC hast du HOFFENTLICH solche Kondensatoren, die bekannten Abblockkondensatoren dicht an jedem IC. Aber wer weiss, welche weiteren Potentiale deine Schaltung besitzt, und, da es um das Display geht, wie dessen Signalleitungen auf GND gestützt werden. ---- Wenn ich deine Zeichnung sehe, geht es schlimmer nimmer. Du trennst beide Platinen über 3mH (wohl Gleichtaktdrosseln) von GND. Stützt aber nicht VCC (die rote Leitung) vor den Drosseln, also ergibt sich gar kein Gleichtakt. Dann ziehst du eine Masseleitung von der grünen MCU zum blauen Display, also zur per andere Drossel abgetrennten Gegend. Was auch immer dort die rosarote Leitung zu bedeuten hat. Also MINDESTENS ein (10-47nF) Stützkondensator von Masseknoten der mit dem Gehäuse verbunden ist zum VCC Knoten direkt dadrüber. Die Leitungen der RS232 ebenfalls gleichtaktdrosseln, und die rote Leitung vom Exander nicht am Display, sondern an die 3mH Drossel legen.
Danke für die Antwort MaWin: Die Skizze ist eine starke(!) Vereinfachung des ganzen. Vor den Gleichtaktdrosseln ist jeweils noch ein 4,7uF Tantal Kondensator angebracht und dahinter ein Kondensator mit 10uF gefolgt von einem Schaltregler. Abblockkondensatoren sind mindestens einer (für jedes VCC/GND-Paar) AN jedem IC... alleine auf der Platine mit Display 12 Stück(100nF/16V/Keramik). Das Display hängt mit an dem SPI-BUS und hat einen Tiefpass aus 150R/33pF an den Leitungen(Grenzfrequenz ca. 32MHz). Die Weiteren Signalleitungen(I2C/UART/RS232 etc.) sind nicht so ausgestattet. MaWin schrieb: > Wenn ich deine Zeichnung sehe, geht es schlimmer nimmer. > Du trennst beide Platinen über 3mH (wohl Gleichtaktdrosseln) > von GND. Beide Platinen besitzen einen Schaltregler welchen es zu glätten gilt und eine Strecke von 15cm zwischen diesen...daher zwei seperate. SOllte man dies anders lösen? MaWin schrieb: > Dann ziehst du > eine Masseleitung von der grünen MCU zum blauen Display, also > zur per andere Drossel abgetrennten Gegend. Was auch immer dort > die rosarote Leitung zu bedeuten hat. Die Rosarote Verbindung zwischen den beiden grounds sollte eigentlich auch schwarz sein. Es ist allerdings richtig, dass diese Strecke GND der beiden Geräte Verbindet. MaWin schrieb: > Die Leitungen der RS232 ebenfalls gleichtaktdrosseln, und die > rote Leitung vom Exander nicht am Display, sondern an die 3mH > Drossel legen. Wie genau soll ich die gleichtaktdrosseln...reicht dort ein CLC in der Masseleitung oder/und wie muss ich dann mit den beiden SIgnalleitungen umgehen? Danke, ich denke wir kriegen das hier hin:) Die Leitung zum Expander geht direkt nach dem Schaltregler ab und wird über eine Polyfuse+ 10uF Kondensator zum Expander geführt(dieser hat natürlich wieder Kondensatoren).
> Beide Platinen besitzen einen Schaltregler welchen es zu glätten gilt > und eine Strecke von 15cm zwischen diesen...daher zwei seperate Also keine Gleichtaktdrossel, sondern eine Eingangsdrossel ? Überlege dir, was passiert, wenn der Masseknotenpunkt ABRUPT sein Potential ändert. Jede Leitung ist eine Induktivität. Also läuft die Welle durch die Leitung. Und wenn dann die eigentlich parallellaufende Signal oder Versorgungsspannungsleitung NICHT mit gestützt wird, dann gibt es ein Problem. Also Stützkondensatoren. Nicht 10uF oder 4u7, sondern 10nF, denn die Pulse sind schnell. > Wie genau soll ich die gleichtaktdrosseln...reicht dort ein CLC in der > Masseleitung oder/und wie muss ich dann mit den beiden SIgnalleitungen > umgehen? Der CLC käme in die Signalleitungen, wobei ein C sich an dem einen GND, der andere an das andere GND abstützt. Dasselbe mit der Masseleitung zu machen, heisst, beide C sind kurzgeschlossen, können also entfallen, bleibt in L. Alles räumlich an derselben Stelle (parallel). Ein guter Ferrit um die Flachbandleitung hilft auch, die Frage ist nur, ob genug.
MaWin schrieb: > Also keine Gleichtaktdrossel, sondern eine Eingangsdrossel ? benannten 4,7uF Tantal-Kondensator --> diese "Stromkompensierte Induktivität" + http://www.conrad.de/ce/de/product/398686/Schaffner-Drossel-RN-RN-102-1-02-stromkompensiert-Induktivitaet-3-mH-250-VAC-1-A MaWin schrieb: > wenn dann die eigentlich parallellaufende > Signal oder Versorgungsspannungsleitung NICHT mit gestützt wird, dann > gibt es ein Problem. Also Stützkondensatoren. Nicht 10uF oder 4u7, > sondern 10nF, denn die Pulse sind schnell. Würden 100nF und/oder 100pF funktionieren, diese hätte ich vorrätig und könnte sie dementsprechend morgen früh ausprobieren? MaWin schrieb: > Der CLC käme in die Signalleitungen, wobei ein C sich an dem einen GND, > der andere an das andere GND abstützt. Dasselbe mit der Masseleitung zu > machen, heisst, beide C sind kurzgeschlossen, können also entfallen, > bleibt in L. Welche Werte nimmt man dafür Erfahrungsgemäß? Vor allem das L und dessen Stromstärke? Berechnet sich ein CLC genauso wie ein LC? MaWin schrieb: > Ein guter Ferrit um die Flachbandleitung hilft auch, die Frage ist nur, > ob genug. Ich habe noch kleine Flachbandkabel-Ferrite da, die werde ich ausprobieren. Nun noch die Frage woran ich erkenne ob es gute sind;) Fragen über Fragen, aber schon jetzt ein paar AHA-Effekte:) Vielen Dank, ich werde morgen berichten und bei Bedarf neue Bauteile ordern.
Und es handelt sich nicht um die EMV-, sondern die ESD-Prüfung. ESD-Beschüsse auf Bedienteile und Displays sind immer kritisch. Der Tipp mit dem zyklischen Neuschreiben auf dem Display ist gut. Wenn nebenbei noch die bekannten und angesprochenen HW-Design-Rules angewendet wurden.
Also ich finde die stromkompensierte Drossel nicht gut (zu hohe Induktivität, zu hohe Koppelkapazität) und würde fragen ob sie überhaupt nötig ist, wenn überhaupt dann nur eine am Stromversorgungseingang, finde 1;uF/4u7/ 100nF zu gross und 100pF/30pF zu klein, aber letztendlich ist es nur der Erfolg der zählt.
Das ESD Problem ist, dem Strom einen möglichst kurzen Weg zurück zur Quelle zu ermöglichen. Den Strom auszusperren geht aufgrund der hohen Spannung normalerweise schief. Das bedeutet kleiner Kondensator und Surpressordiode von allen zu testenden Signalen gegen Signal Masse. Evtl. noch Widerstand und Schutzdioden, siehe link von oben. Von Signalmasse lokal ein Kondensator gegen Gehäuse (einer für alle zusammen reicht). Diese Schleife muss entsprechend kurz sein damit der Spannungsabfall überall, nur nicht dort auftritt wo Du durch Prozessor und andere Halbleiter am empfindlichsten bist. Der Kondensator gegen Gehäuse wird bei Dir wohl keinen Sicherheitsanforderungen genügen müssen, Es reicht also ein beliebiger Keramikziegel, 100nF/100V/X7R mit hochohmigem Widerstand parallel für definierte Spannungsverhältnisse. Bei Netzspannung müsste man einen Y2 Kondensator verwenden. Noch ein Hinweis: Bei ungenügendem Schutz gehen Eingänge leichter kaputt als Ausgänge. Aber: Ausgänge wirklich sauber zu schützen ist oft schwieriger, da Sie für Ihre Funktion niederohmig bleiben müssen, man also nicht einfach Serienwiderstände u.ä. verbauen kann. viel Erfolg Hauspapa
MaWin schrieb: > Also ich finde die stromkompensierte Drossel nicht gut (zu hohe > Induktivität, zu hohe Koppelkapazität) und würde fragen ob sie überhaupt > nötig ist, wenn überhaupt dann nur eine am Stromversorgungseingang Der Schaltregler hat die Versorgungsspannung "versaut" und das EMV-Labor hat den Einsatz einer solchen empfohlen...vor Ort direkt eingebaut und es war Ruhe. MaWin schrieb: > finde 1;uF/4u7/ 100nF zu gross und 100pF/30pF zu klein, aber > letztendlich ist es nur der Erfolg der zählt. Ich werde 10nF ordern, habe allerdings noch 68nF gefunden die für einen ersten Test herhalten werden. Hauspapa schrieb: > Noch ein Hinweis: Bei ungenügendem Schutz gehen Eingänge leichter kaputt > als Ausgänge. Aber: Ausgänge wirklich sauber zu schützen ist oft > schwieriger, da Sie für Ihre Funktion niederohmig bleiben müssen, man > also nicht einfach Serienwiderstände u.ä. verbauen kann. Dort hatte ich bisher keine Probleme...alle Eingänge leben noch und nach außen geführte Ausgänge gibt es nicht. Hauspapa schrieb: > Das ESD Problem ist, dem Strom einen möglichst kurzen Weg zurück zur > Quelle zu ermöglichen. Ich überarbeite im Moment die Anordnung im Gerät und verkürze dadurch vor allem die Masse-Leitungen. Hauspapa schrieb: > Der Kondensator gegen > Gehäuse wird bei Dir wohl keinen Sicherheitsanforderungen genügen > müssen, Es reicht also ein beliebiger Keramikziegel, 100nF/100V/X7R mit > hochohmigem Widerstand parallel für definierte Spannungsverhältnisse. Einen solchen Kondnensator werde ich heute auch noch einbauen und berichten. MaWin schrieb: > Du trennst beide Platinen über 3mH (wohl Gleichtaktdrosseln) > von GND. Stützt aber nicht VCC (die rote Leitung) vor den > Drosseln, also ergibt sich gar kein Gleichtakt. Dann ziehst du > eine Masseleitung von der grünen MCU zum blauen Display, also > zur per andere Drossel abgetrennten Gegend. MaWin schrieb: > Der CLC käme in die Signalleitungen, wobei ein C sich an dem einen GND, > der andere an das andere GND abstützt. Dasselbe mit der Masseleitung zu > machen, heisst, beide C sind kurzgeschlossen, können also entfallen, > bleibt in L. Alles räumlich an derselben Stelle (parallel). Ok, dann bleibt die Frage nach dem L: Da ich das ganze in das bestehende Layout integrieren muss, habe ich keinen großen Spielraum die Baugröße betreffend und keine Ahnung welchen Wert ich hierfür nutzen soll. Wäre folgende Spule hilfreich? http://www.reichelt.de/Fest-Induktivitaeten-SMD/L-1206F-15-/3/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=72985;GROUPID=3178;artnr=L-1206F+15%C2%B5 Vielen Dank
> Wäre folgende Spule hilfreich
Ja, ich würde vor allem eine nehmen, die der im CLC entspricht.
Wie gesagt: Notwendige Bauteilwerte sind unbekannt, aber eher kleine
Werte.
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forum_clc.png
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MaWin schrieb: > Der CLC käme in die Signalleitungen, wobei ein C sich an dem einen GND, > der andere an das andere GND abstützt. Da das eine Gerät, wie in der Skizze beschriftet, zugekauft ist, kenne ich die interne Beschaltung nicht und habe es nun wie im Bild zu sehen gelöst. Ist es so ok, wenn ich die Cs des "Externen Gerätes" noch auf meiner Platine sitzen, jedoch noch vor der Spule an das externe Ground gehen? Was haltet ihr von der Dimensionierung? (Baudrate max 50k) NickNack schrieb: > Ich überarbeite im Moment die Anordnung im Gerät und verkürze dadurch > vor allem die Masse-Leitungen. NickNack schrieb: > Einen solchen Kondnensator werde ich heute auch noch einbauen und > berichten. Die beiden Änderungen incl. einer strikten Trennung verschiedener Leitungstypen (Signal/Extern/Versorgung), also eine Neuanordnung im Gerät, haben leider keinen großen Erfolg gegeben. Alle Störungen die auf Masse gehen(oder dahin abgeleitet werden) verursachen Probleme. Kann es sein das dabei der Quarz aus dem tritt kommt und die restarts auslöst? Wie kann ich dies messen bzw. wie stabilisiere ich vorsichtshalber den Quarz(14,7456MHz HC49U mit C=22pF)?
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Hast du denn jetzt (Skizze) einen Kondensator. Und vielleicht mal probehalber die interne RS232 Querverbindung abgetrennt um festzustellen, ob die Störung über die GND-Querverbindung kommt ?
Das restart Problem tritt auch auf wenn lediglich die Versorgungsspannung angeschlossen ist (kein Display, kein RS232, keine weiteren Kabel(belegt/unbelegt)). MaWin schrieb: > Hast du denn jetzt (Skizze) einen Kondensator. ja, allerdings noch die 68nF, da die 10nF noch nicht hier sind.
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EDIT: Hier noch die neue Anordnung im Gehäuse. Der "SCHUTZ" ist eine neue Mini-Platine, welche eine Polyfuse, Kondensatoren, Stromkompensierte Drossel, Supressordiode, Verpolschutz beherbergt.
> Das restart Problem tritt auch auf wenn lediglich die > Versorgungsspannung angeschlossen ist (kein Display, > kein RS232, keine weiteren Kabel(belegt/unbelegt)). Also waren die Änderungen dort nie nötig. Bleibt ja nur deine Platine und der Expander. Und dort geht es um Massefläche vs. VCC, wenn die Massefläche schlagartig ihr Potential ändert, muss VCC mit folgen, also durch Stützkondensatoren gestützt werden. Wenn du schon denkst, daß der Oszillaor ausser Tritt kommt, sind I/O wohl erstmal nicht beteiligt.
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