Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Geschirmtes Kabel + Masseverbindung


von Gerhard (Gast)


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Hallo,

für ein Arduino-Projekt mit einem 10m entfernten Sensor benutze ich zur 
Kommunikation ein geschirmtes Kabel. Darin laufen die 
Versorgungsspannung (VCC + GND) sowie die Kommunikationsleitungen für 
den Sensor.

Muss ich den Schirm des Kabels nur beim Arduino auf GND legen oder nur 
beim Sensor oder bei beiden oder gar nicht?
Und warum?

Danke und viele Grüße
Gerhard

von Dennis E. (Gast)


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Schirm bei Asymmetrischem Signal kommt auf Masse.

von Gerhard (Gast)


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OK. Wird die Masse, also der Schirm, beim Arduino oder beim Sensor 
angeklemmt?

von HildeK (Gast)


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Gerhard schrieb:
> OK. Wird die Masse, also der Schirm, beim Arduino oder beim Sensor
> angeklemmt?

Beidseitig.
Sonst wirkt der Schirm wie ein an der Tischkante eingeklemmtes Lineal, 
das du auf der frei hängenden Seite anregst. Gibt EMV-Probleme.

von Dennis E. (Gast)


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Gerhard schrieb:
> OK. Wird die Masse, also der Schirm, beim Arduino oder beim Sensor
> angeklemmt?

Der Schirm wird an jeder Seite verbunden. Es gibt EMV Ratgeber, die 
etwas anderes behaupten aber das ist in der Regel grober Unfug.

von Gerhard (Gast)


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Danke. Dann werde ich das so machen!

von Gerhard (Gast)


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Nur blöd, dass mein Verbindungsstecker nur 8 Kontakte hat...
Muss mir einen neuen Stecker suchen.
Oder ich klemme am Stecker den Schirm auf GND der Versorgung. Dann kann 
ich den Stecker weiter nehmen.

von Karl B. (gustav)


Angehängte Dateien:

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Hi,
Signalrückführung aber nicht über den Schirm, sonst einseitig mit GND 
verbinden. Sonst hast Du eine klassische Schleife. Alles, was in den 
Schirm hineininduziert wird, ist dann Bestandteil des Signals. GND 
braucht dann eine Extra-Leitung. Die kann auch geschirmt sein.
Im Bild sieht man mehr als tausend Worte.

ciao
gustav

von Hennes (Gast)


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Hallo

Dennis E. schrieb:
> Der Schirm wird an jeder Seite verbunden. Es gibt EMV Ratgeber, die
> etwas anderes behaupten aber das ist in der Regel grober Unfug.

Und was ist außerhalb der Regel?
Auch wenn es jetzt ein wenig ironisch klingt, die Frage ist durchaus 
ernst gemeint.
Wann und warum wird die Regel gebrochen, bzw. warum wird normalerweise 
(nach deiner Aussage - auch nicht ironisch oder kritisch gemeint aber du 
wirst ja hoffentlich eine Begründung haben) auf beide Seiten mit Masse 
(und auch ernst gemeint: Und wie - Verbinden ist sehr weit auslegbar) 
verbunden bzw. aufgelegt?

Die Frage wurde ja hier in Forum und auch woanders schon öfter gestellt 
und eigentlich immer gibt es keine eindeutige Erklärungen, teilweise 
sogar lächerlich ins persönlich gehende Streitereien (Bei einen 
technisch, physikalischen Thema -vernünftige Diskussionen basierend auf 
verschiedenen Auslegungen und Verständnis, aber emotionale Ausbrüche und 
persönliche Angriffe bei so einen Thema..?!)

von Hennes (Gast)


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Und übersehen:

Was ist eine "saubere Erde"?
Die Clowns können sich jetzt gerne zurückhalten. Bilder von 
irgendwelchen Bodenproben oder den Kleingarten dürfen gerne auf den 
lokalen Festplatten bleiben- es dürfte wohl klar sein was ich in diesen 
Zusammenhang mit Erde meine...
Wie stellt man in der Praxis überhaupt in vorhinein eine "saubere" aber 
fast noch wichtiger eine "dreckige" Erde fest?

von Joachim B. (jar)


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HildeK schrieb:
> Beidseitig.

kann kontraproduktiv sein weil es Brummspannungen gibt und zu GND 
Ausgeichsströme fliessen, ich lege im Zweifel den Schirm immer nur 
einseitig auf da wo GND sicher vorhanden ist!

Bestes Beispiel immer wieder Antennenanlagen wo der Schirm auf PE liegt 
und einen erheblichen R Unterschied zu PE an anderer Stelle aufweist, 
leider ist der Schirm auch Rückleiter für die Antenne und dort trennen 
kann stören!

Es gibt ja auch dc getrennte Versorgungen dort den Schirm auflegen 
bringt da  nichts.

von Anja (Gast)


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Hallo,

nach der "reinen Lehre" ist der Schirm immer Gehäusepotential, also ein 
Tunnel zwischen 2 faradayschen Käfigen in dem die Verbindungsleitungen 
liegen. Ohne Metallgehäuse braucht man über einen "Schirm" gar nicht 
nachzudenken.

Mit Schaltungs-Gnd hat das zunächst auch gar nichts zu tun. In einem 
Geräteverbund sollte es maximal eine einzige direkte Verbindung zwischen 
Gnd und Gehäusepotential geben. Das ist aber aus EMV-Gründen nicht 
erforderlich sondern maximal eine Anforderung aus dem Personenschutz = 
Erdung.

Antennentechnik ist in dem Sinn keine geschirmte Leitung. Es gibt hier 
auch genügend Probleme mit Brummschleifen und entsprechende 
"Mantelstromfilter" die den Schirm galvanisch (z.B. mittels 
HF-Übertrager) auftrennen.

Gruß Anja

von Joachim B. (jar)


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Anja schrieb:
> Es gibt hier
> auch genügend Probleme mit Brummschleifen und entsprechende
> "Mantelstromfilter" die den Schirm galvanisch (z.B. mittels
> HF-Übertrager) auftrennen.

stimmt, mit Mantelstromfilter gibts durch die Auftrennung vom Schirm 
auch Probleme, das habe ich nicht vergessen als Firmenfunk ins Kabel 
einstörte.

von Karl B. (gustav)


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Hennes schrieb:
> Was ist eine "saubere Erde"?

Hi,
auf der Baustelle hatten wir zwei Gelb-grüne zu verlegen.
Die "saubere" Erde oder Elektronikerde hat eigene Sammelschiene.
Musste mit Extra Label versehen werden, um Verwechslungen zu vermeiden.

Zitat:
"...Elektronikerde (engl. electronic earth) und saubere Erde (engl. 
clean earth)
Diese beiden Begriffe bezeichnen einen unbeeinflussten (potentialfreien) 
Erdungsleiter – vergleichbar mit dem Schutzleiter PE eines IT-Systems – 
zur Sicherung der Funktionsfähigkeit insbesondere elektronischer 
Einrichtungen und der EMV.
starke Erde (engl. power earth) und schmutzige Erde (engl. dirty earth)
Hierbei handelt es sich in beiden Fällen um einen Potential führenden 
("unsauberen") Erdungsleiter – vergleichbar mit dem betriebsmäßig Strom 
führenden PEN-Leiter in einem TN-C-System..."
/Zitat
Quelle:
https://www.elektropraktiker.de/nachricht/was-bedeutet-im-bereich-der-elektrotechnik-der-begriff-erde/

ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> HildeK schrieb:
>> Beidseitig.
>
> kann kontraproduktiv sein weil es Brummspannungen gibt und zu GND
> Ausgeichsströme fliessen, ich lege im Zweifel den Schirm immer nur
> einseitig auf da wo GND sicher vorhanden ist!

Wenn natürlich der Sensor auch noch selber geerdet ist, dann mag es 
wieder anders aussehen. Aber für einen isoliert hängenden Sensor nach 
10m Kabel bleibe ich bei meiner Aussage - ich habe da meine Erfahrungen 
zwischen den beiden Varianten ...
Wo sind da Brummschleifen? GND im Kabel vom Schirm laufen schön 
parallel.

Mein Beispiel:
Steuergerät - 10m Kabel (VCC, GND, LVDS diff. ≈600MBit/s) - Kamera im 
Metallgehäuse, verbunden mit dem Schirm.
Ohne Verbindung von Schirm und GND auf der Kameraseite (Empfehlung von 
der Vorgängervariante) bin ich mit Pauken und Trompeten durch die 
EMV-Prüfung gefallen.

von Zeno (Gast)


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HildeK schrieb:
> Beidseitig.
> Sonst wirkt der Schirm wie ein an der Tischkante eingeklemmtes Lineal,
> das du auf der frei hängenden Seite anregst. Gibt EMV-Probleme.

Dennis E. schrieb:
> Der Schirm wird an jeder Seite verbunden. Es gibt EMV Ratgeber, die
> etwas anderes behaupten aber das ist in der Regel grober Unfug.

Nein der Schirm wird nur einseitig mit Masse respektive GND verbunden, 
es sei denn man nutzt den Schirm selbst als Masseleitung, was 
gelegentlich aus Sparsamkeitsgründen gemacht wird.
Wenn man es richtig, so wie der TO, macht und eine separate 
GND(Masse)-Leitung zieht, dann wird der Schirm nur einseitig geerdet.
Wird bei separater Masseleitung der Schirm beidseitig mit Masse 
verbunden, dann baut man eine super Erdschleife. Warum das so ist mögen 
die beiden Kandidaten hier mal in der einschlägigen Literatur nachlesen.

Genau dieses beidseitige Anschließen des Schirms ist in der NF-Technik 
oftmals die Ursache für unerklärlichen Brumm.
Ich habe seinerzeit selbst Anlagen in Betrieb genommen, wo zwischen 
Steuerschrank und Maschine 8m Kabel dazwischen waren und da wurden 
Schirme generell nur einseitig angeschlossen. Alles andere endete 
regelmäßig im Disaster.

von Zeno (Gast)


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Karl B. schrieb:
> Hi,
> Signalrückführung aber nicht über den Schirm, ...

Gerade erst gelesen, Karl war schneller und hat es völlig korrekt 
erklärt.

von Zeno (Gast)


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Karl B. schrieb:
> Hi,
> auf der Baustelle hatten wir zwei Gelb-grüne zu verlegen.
> Die "saubere" Erde oder Elektronikerde hat eigene Sammelschiene.
> Musste mit Extra Label versehen werden, um Verwechslungen zu vermeiden.

Genauso wird das gemacht. Bei den von mir erwähnten Anlagen wurde das so 
gemacht. Es wurde peinlichst darauf geachtet das PE und GND nur an einem 
Punkt miteinander verbunden waren. Zu diesem Zweck gab es im 
Steuerschrank eine spezielle Potentialschiene wo die erfolgte.

von Gordon N. (Gast)


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Zeno das ist grober Unfug.

von Karl B. (gustav)


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Zeno schrieb:
> Nein der Schirm wird nur einseitig mit Masse respektive GND verbunden,

Hi,
ich mache das bei Audiokabeln oft so:
das andere Ende des äußeren Schirms mit R/C-Glied gegen GND abschließen. 
Dann habe ich keinen ausgeprägten DC-Pfad mehr. Aber HF-mäßig ist das 
Ganze abgeblockt.
Beispiel:
Trotz Audio-Trenntrafo brummte es weiter.
Das Gehäuse des Trenntrafos braucht auch ein definiertes Potenzial.
An eine GND-Verbindung einen 1 kOhm Widerstand und 0,1µF Kondensator:
Brummen weg.
Bei den Phantomspeisungs-Mikros läuft über den Schirm die Rückführung.
Da muss man beide Seiten des Schirms auf das jeweilige GND legen, sonst 
bleibt Mikro stumm.

Bei dem Beispiel mit dem Messfühler hat @HildeK wohl Recht.
Besser Doppelabschirmung. Eine hat beidseitige GND-Verbindung, äußerer 
Schirm nur eine Verbindung zum Hauptgehäuse.

ciao
gustav

von Zeno (Gast)


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HildeK schrieb:
> Wo sind da Brummschleifen? GND im Kabel vom Schirm laufen schön
> parallel.

Schon mal davon gehört, das so ein Leiter und auch der Schirm selbst 
einen ohmschen Widerstand haben?

Lese mal hier https://dewiki.de/Lexikon/Erdschleife nach, da ist das 
Problem des TO genau beschrieben.

von Zeno (Gast)


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Gordon N. schrieb:
> Zeno das ist grober Unfug.

Nö, das sind mindestens 10 Jahre Erfahrung im Anlagenbau und weitere 30 
Jahre Erfahrung im Serviceaußendienst. Bei uns werden Spannungen im 
unteren Millivoltbereich (1-5mV) über mehrere Meter übertragen. Parallel 
zu diesen Kabeln laufen Versorgungskabel und Kabel über die Leistung 
übertragen wird u.a. für die Ansteuerung von Motoren die per PWM 
geregelt werden.

Ich weis schon wovon ich rede. So wie ich es beschrieben habe 
funktioniert es 100%ig. Ich weis aber auch das es hier jede Menge 
Schlauberger gibt die es generell besser wissen, die dürfen es gern 
anders machen und dann stundenlang Fehler suchen. Ist mir aber 
letztendlich egal, denn jeder muß auf seine Art glücklich werden.

von Karl B. (gustav)


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Hi,
im eine passende Fundstelle im Internet:
Zitat:
"...Kabelschirme und Stahlschutzschläuche einseitig oder beidseitig 
auflegen? Kabelschirme und Stahlschutzschläuche sollen, wenn möglich 
beidseitig aufgelegt werden. Früher galt die Regel, Kabelschirme nur 
einseitig aufzulegen, um Ausgleichsströme (Erdschleifen) zu vermeiden. 
Heute erfordert die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) meist das 
Gegenteil, also das beidseitige Auflegen. Deshalb müssen 
Ausgleichsströme, verursacht durch örtliche Potentialunterschiede, die 
Schirm, Kabel und Elektronik zerstören könnten, durch geeignete 
Maßnahmen verhindert oder klein gehalten werden. Ausgleichströme, die 
über Abschirmungen fließen, sollten möglichst vermieden werden. 
Folgendes ist unbedingt zu beachten:  Bei Kabellängen unter 25 m kann 
dies normalerweise ohne besondere Maßnahmen erfolgen, weil bei solch 
kurzen Entfernungen keine erheblichen Potentialunterschiede zwischen den 
Auflagepunkten zu erwarten sind. Bei Kabellängen über 25 m sind die 
örtlichen Erd- und Potentialverhältnisse zu prüfen. Werden dabei 
Potentialunterschiede festgestellt, die Ausgleichsströme verursachen 
können, sind folgende Maßnahmen abzuwägen: Stromtragfähigkeit des 
Schirms überprüfen, d.h. durch Messungen und Berechnungen feststellen, 
ob der zu erwartende Ausgleichsstrom Schirm und Kabel schädigen könnte. 
Ist der zu erwartende Ausgleichsstrom zu groß, um über den Schirm 
abgeleitet zuwerden, muss entweder zwische den unterschiedlichen 
Potentialen eine stromtragfähige Ausgleichsleitung verlegt werden oder 
eine Seite des Kabelschirms nicht direkt aufgelegt, sondern kapazitiv 
(10 ... 100 nF bipolar) an den Schirmauflagepunkt angekoppelt werden. 
Die Wirksamkeit dieser Maßnahme muss jedoch überprüft werden..."
/Zitat
Quelle:
https://www.bkvibro.com/fileadmin/mediapool/Internet/Grounding_recommendations/Erdung_def.pdf

ciao
gustav

von Joachim B. (jar)


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HildeK schrieb:
> Wenn natürlich der Sensor auch noch selber geerdet ist, dann mag es
> wieder anders aussehen. Aber für einen isoliert hängenden Sensor nach
> 10m Kabel bleibe ich bei meiner Aussage

ja da macht es nichts wenn beidseitig geschirmt ist, aber wenn der 
Sensor nicht isoliert ist und GND extra mitgeführt wird laufen da 2 
Signals auf Schirm und GND Leitung und das kann Potenzialunterschiede 
provozieren, siehe mein Beispiel mit der Koax Antennenleitung!
Niemand weiss wie hoch die Potenzialunterschiede sein können und was auf 
PE alles noch so an Störungen befindet. Im Labor kann das schlimm 
werden, eigene Erfahrungen wenn der Gebäude Erder weit weg ist.
Die Erfahrungen muss jeder selber machen! Aber man sucht sich einen Wolf 
auch wenn man vermeindlich alles richtig gemacht hat.

also Schirm mit GND extra da sollte der Schirm nur passend einseitig 
aufgelegt werden sonst ist er kein Schirm, jeder 
https://de.wikipedia.org/wiki/Faradayscher_K%C3%A4fig arbeitet 
einseitig!

: Bearbeitet durch User
von Gordon N. (Gast)


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Zeno dann hoffe ich keiner kommt drauf was du da fabriziert hast und das 
sendet unglücklich auf bestimmten Frequenzen. Dann bist du rechtlich im 
Arsch.

von HildeK (Gast)


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Zeno schrieb:
> Lese mal hier https://dewiki.de/Lexikon/Erdschleife nach, da ist das
> Problem des TO genau beschrieben.

Nein, denn genau da ist was völlig anderes beschrieben. Ein zweiter Weg 
über Erde, die einen ganz anderen räumlichen Verlauf hat und damit eine 
Antenne aufspannt.

Selbiges Problem auch bei Antennen (um die es hier überhaupt nicht 
geht), da ist der Mast über ein extra Kabel an einer zweiten Stelle 
geerdet - und dann ggf. nochmals über das angeschlossene Gerät. Eine 
schöne, große Schleife. Wo ist die hier beim geschirmten Kabel, wo innen 
und außen GND verlegt sind?

Hat der TO überhaupt gesagt, ob sein Sensor hier digitale Signale 
abliefert oder analoge Millivolts? Ist der Sensor völlig erdfrei 
montiert oder gibt es noch eine weitere Verbindung?

Zeno schrieb:
> Schon mal davon gehört, das so ein Leiter und auch der Schirm selbst
> einen ohmschen Widerstand haben?

Ja, und ich kann dann auch den Gesamtwiderstand berechnen.

von Zeno (Gast)


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Gordon N. schrieb:
> Zeno dann hoffe ich keiner kommt drauf was du da fabriziert hast und das
> sendet unglücklich auf bestimmten Frequenzen. Dann bist du rechtlich im
> Arsch.

Ja Du bist halt der Größte! Bravo - solche Leute braucht das Land. 
Nebenher habe ich mir das so nicht ausgedacht - bin ja schließlich kein 
Konstrukteur. Habe leider oft genug die leidvolle Erfahrung machen 
müssen, wenn sich mal einer nicht an die Vorgaben der Konstruktion 
gehalten hat und den Schirm beidseitig aufgelegt hat. Da kommt dann 
besondere Freude bei der Fehlersuche auf, wenn der Fehler dann nur 
sporadisch auftritt, weil z.B. in der Nachbarhalle gerade der Kran 
angeworfen wird. Das tückische an der Sache ist ja das es funktionieren 
kann aber eben nicht muß.
Bei einem Kabel wo Motorsignale übertragen werden ist das sicherlich 
wurscht ob der Schirm beidseitig aufgelegt wird, bei einem Signalkabel 
wo nur ein paar Millivolt übertragen werden eben nicht.

HildeK schrieb:
> Selbiges Problem auch bei Antennen (um die es hier überhaupt nicht
> geht), da ist der Mast über ein extra Kabel an einer zweiten Stelle
> geerdet - und dann ggf. nochmals über das angeschlossene Gerät. Eine
> schöne, große Schleife. Wo ist die hier beim geschirmten Kabel, wo innen
> und außen GND verlegt sind?
HF ist eine ganz andere Baustelle. Da gelten ganz andere Erdungsregeln. 
Schau einfach mal in ein altes Röhrenradio, da sind Masseverbindungen im 
HF-Teil auf dem kürzesten Wege ausgeführt im NF-Teil sieht es da ganz 
anders aus. Da wird die Masseleitung als getrennter Draht geführt und 
der Schirm ist nur einseitig angeschlossen und diese Leitungen sind 
meist nicht allzu lang, so das es dort nur geringfügige 
Potentialunterschiede gibt. Warum hat man das wohl so gemacht? Denk mal 
drüber nach.

von Zeno (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> ja da macht es nichts wenn beidseitig geschirmt ist, aber wenn der
> Sensor nicht isoliert ist und GND extra mitgeführt wird laufen da 2
> Signals auf Schirm und GND Leitung und das kann Potenzialunterschiede
> provozieren, siehe mein Beispiel mit der Koax Antennenleitung!
> Niemand weiss wie hoch die Potenzialunterschiede sein können und was auf
> PE alles noch so an Störungen befindet. Im Labor kann das schlimm
> werden, eigene Erfahrungen wenn der Gebäude Erder weit weg ist.
> Die Erfahrungen muss jeder selber machen! Aber man sucht sich einen Wolf
> auch wenn man vermeindlich alles richtig gemacht hat.
>
> also Schirm mit GND extra da sollte der Schirm nur passend einseitig
> aufgelegt werden sonst ist er kein Schirm, jeder

Ja, so wie Du es schreibst ist es richtig, aber die Schlauberger hier im 
Forum meinen es besser zu wissen.

Es gibt nur zwei Ausnahmen wo der Schirm beidseitig aufgelegt wird:
1. Wenn mann magnetische Störeinstrahlungen fernhalten will
2. Bei doppelt geschirmten Kabeln wird der äußere Schirm beiseitig 
aufgelegt.

Wer mag darf ja gern nochmal hier 
https://www.demvt.de/publish/viewfull.cfm?objectID=ba9a79ef_e081_515d_743bd049d75d4b30 
nachlesen.

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