Störungen in Digitalschaltung durch hohe Lastspitzen. Lösungsvorschläge?

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Störungen in Digitalschaltung durch hohe Lastspitzen. Lösungsvorschläge?
Suche nach: digitalschaltung (22)

    







BID = 740194

Fiffi

Gerade angekommen


Beiträge: 16
 

  


Hallöle.

Ich habe ein recht hartnäckiges Problem mit einer eigenbau Schaltung und vielleicht könnt ihr mir neuen Input geben.

Schaltung:

Elektrik zur Verknüpfung von Lichtschranken für eine vierspurige Carrera-Bahn.
Alle Teile der Elektrik sind in einen Baugruppenträger (lose Verkabelung, d.h. keine Backplane) untergebracht.

Jede Spur hat eine Lichtschranke an Start/Ziel.
Dazu parallel verläuft die Pitlane, in der im Abstand von 20cm zwei weitere Lichtschranken verbaut sind. Zwischen diesen Lichtschranken kann getankt werden, d.h. wird die erste LS überfahren wird ein FF gesetzt und ein Dauersignal geht zum PC, auf dem eine Slotracing-Software läuft. Wenn die zweite LS überfahren wird bekommt dieses FF einen Reset um den Tankvorgang zu beenden.
Die Runden werden durch überfahren der LS an Start/Ziel oder beim Überfahren der Reset-LS in der Pitlane gezählt.

D.h. ich habe 4x drei Lichtschranken in dem Baugruppenträger.
Außerdem Stromabschaltungen, die per Relais der Bahn (für jede Spur getrennt) den Strom abschalten.

Mein Problem:

Ich habe Autos die bei Vollgas beim Start das 5A Netzteil in die Strombegrenzung bringen.
Und bei diesen hohen Lastspitzen habe ich sporadische (aber häufige) Störungen auf der Platine, die die Signale der Lichtschranken verknüpf.
D.h. sporadisch wird das Tanksignal gesetzt oder ganz einfach ein Rundensignal an den PC geschickt (ohne das die entsprechende Lichtschranke aktiviert wurde).

Details zur Elektronik:

Die Auslöung kommt mit Sicherheit nicht von den Lichtschranken, da ich für die Ausgangssignale der LS Leds habe (und diese nicht leuchten).
Für den Status der FFs und der Signale zum PC habe ich ebenfalls Leds und die leuchten im Fehlerfall ebenfalls sporadisch auf.

Die Spannungsversorgung der Digitalsektion übernimmt ein 7805 in Standartbeschaltung, von dort über ein Kabel zur Digitalplatine (weil der Regler woanders verbaut ist). Versorgt wird die Elektrik aus einem externen 2,5A Netzteil (stabilisiert). Dieses Netzteil versorgt nur die Elektrik, die Autos und die Stromabschaltungen werden aus vier anderen Netzteilen versorgt.
FFs jeweils 1/2 74HC02
Monoflops zur Sicherstellung einer minimalen Impulszeit des PC-Signals: CD4528

Es sind keine IC-Eingänge oder Ausgänge unbelegt. Die Pegel passen und entsprechen TTL-Pegel (gemessen und mit TTL-Tester gecheckt).

Fehlerquelle und Beseitigung??

Wie gesagt bekomme ich bekomme Ausgangssignale an den FFs oder den 4528 wenn die Autos Lastspitzen produzieren.
Massepotential ist allerdings bei Fahr- und Elektriknetzteilen (und PC-Parallelport) verbunden.

Ich tippe auf Spikes, die mir die 5V-Versorgungsspannung der Digitalplatine kurz herunterziehen und beim "Wiedereinschalten" werden die IC-Ausgänge eben kurz wahllos gesetzt.
Ich habe das Oszi drangehängt, aber der Impuls ist zu kurz um ihn am Analogoszi zu sehen; aber wenn es ein Fehlsignal gibt, leuchtet die Trigger-Led am Oszi auf.
Eventuell könnten sich aber trotzdem auch die Set/Reset-Signale was einfangen... keine Ahnung. Der TTL-Tester ist dafür wohl zu langsam.

Ich habe schon einen größeren Elko an die 5V gehängt um vielleicht ein Einbrechen zu verhindern aber das hat nichts gebracht.
Eventuell kommt ja auch ein Signal über Masse und zieht das Groundpotential kurz hoch (was ja denselben Effekt haben dürfte).

Da der Motor nicht zu entstören ist (der ist mobil und es ist kein Platz und man kann nicht davon ausgehen, dass jedes Fahrzeug entstört ist) könnte man vielleicht "vor" den Bahnanschlüssen, d.h. an den Bananenbuchsen an denen die kabel zur Bahn (= zum Motor) gehen etwas zur Entstörung machen (damit die Störsignale nicht in den Baugruppenträger "rein" kommen)?

Oder sonstige Entstörmaßnahmen für die Digitalplatine?
5V "absichern", stabilisieren? (Spulen, RC-Glied? Da habe ich kaum Ahnung)?
Vielleicht die Pegel an den IC-Eingängen "absichern" (wenn es doch über die Eingangssignale kommt)?

Ich kann die Digitalplatine komplett verkabelt aus dem Baugruppenträger herausnehmen und in Betrieb nehmen, messen, umbauen, testen... kein Thema.

Vielleicht habt ihr ja eine Idee was ich da ausprobieren könnte!?

Besten Dank schonmal!

Roland


BID = 740255

Kleinspannung

Urgestein



Beiträge: 13356
Wohnort: Tal der Ahnungslosen

 

  


Zitat :
Fiffi hat am 11 Jan 2011 22:20 geschrieben :


Ich habe Autos die bei Vollgas beim Start das 5A Netzteil in die Strombegrenzung bringen.

Vielleicht habt ihr ja eine Idee was ich da ausprobieren könnte!?


Schon mal ein Netzteil ausprobiert,das bei 5A nicht nen Herzkasper bekommt?

_________________
Manche Männer bemühen sich lebenslang, das Wesen einer Frau zu verstehen. Andere befassen sich mit weniger schwierigen Dingen z.B. der Relativitätstheorie.
(Albert Einstein)

BID = 740274

Fiffi

Gerade angekommen


Beiträge: 16

Hallo.


Zitat :
Schon mal ein Netzteil ausprobiert,das bei 5A nicht nen Herzkasper bekommt?


Das 5A Netzteil ist nur für die Motoren.
Das Versorgungsnetzteil für die Elektronik ist längst nicht an der Leistungsgrenze.
Ich habe auch schon ein anderes Netzteil probiert und auch die Digitalplatine aus einem Labornetzteil versorgt: hat nichts gebracht. Deswegen auch der Verdacht dass es über die Masse kommen können.

Roland

BID = 740277

Ltof

Inventar



Beiträge: 9323
Wohnort: Hommingberg


Zitat :
Fiffi hat am 11 Jan 2011 22:20 geschrieben :

Vielleicht habt ihr ja eine Idee was ich da ausprobieren könnte!?

Ich habe nur kurz überflogen, was Du da zusammengestrickt hast. Wenn ich das richtig sehe, hast Du bislang keine Maßnahmen zur Verbesserung der Störfestigkeit eingebaut.

Das Thema ist unerschöpflich:
http://de.wikipedia.org/wiki/St%C3%B6rfestigkeit_%28EMV%29
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektr.....hkeit

Eigentlich ist das hoffnungslos, aber vielleicht hilft das:
Besorge Dir bei Pollin einen Sack voll verschiedener Klappferrite (250001, 250021, 250022 usw.) und setz die auf alle möglichen Leitungsbündel. Und vielleicht ein paar Varistoren in der Nähe der Einspeisung an den Fahrbahnen und und und...

Ansonsten: Viel Glück!
("EMV ist ein Ar...loch!")

Vielleicht hast Du aber auch nur die Blockkondensatoren vergessen.

Schaltplan?

Gruß,
Ltof

_________________
„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

BID = 740316

Bartholomew

Inventar



Beiträge: 4681


Zitat :
Massepotential ist allerdings bei Fahr- und Elektriknetzteilen (und PC-Parallelport) verbunden.

Drossel einbauen.


Zitat :
Ich habe schon einen größeren Elko an die 5V gehängt um vielleicht ein Einbrechen zu verhindern aber das hat nichts gebracht.

100nF-Vielschicht-Keramikkondensator direkt neben jeden IC an die Versorgungsspannung.


Zitat :
Vielleicht die Pegel an den IC-Eingängen "absichern" (wenn es doch über die Eingangssignale kommt)?

Aber selbstverständlich! Immer! Siehe oben.


Gruß, Bartho

BID = 740472

Fiffi

Gerade angekommen


Beiträge: 16

Hallöle.

Vielen Dank für eure Tipps!

Blockkondensatoren habe ich drin weil ich da in der Vergangenheit schon "ohne" Probleme hatte (das Platinendesign ist halt bei Hobbyplatinen meistens nur zweckmäßig

Die Feritte werde ich im Auge behalten, da komme ich garantiert an welche ran und kann das mal ausprobieren.

Spule in die +Leitung: Das kenne ich noch aus den Kfz Basteleien, da waren die eigentlich immer drin weil das Bordnetz auch ziemlich verseucht ist. Leider habe ich da nicht soooo die Ahnung und blöderweise kaum bis nix Zuhause um etwas ausprobieren zu können.
Die Spulen habe ich mir gestern etwas genauer angeschaut weil ich auch etwas zum Thema "Motor entstören" gesucht habe und da wurde auch beschrieben wie man sich welche (für höhere Ströme) selber wickeln kann.
Und so kam ich wieder auf die "Motorenseite", von der die Störungen ja kommen.

In einem Modellbauforum habe ich dann einen interessanten Beitrag gelesen. zuerst ging es ums entsören von normalen Bürstenmotoren und dann wurde darauf eingegangen dass diese Entstörmaßnahmen bei Brushless-Motoren nicht anwendbar sind.
Und irgendwas habe ich von Tantal-Ekos gelesen... und das habe ich heute ausprobiert:
Zuerst wollte ich einen 10uF Tantal-Elko an die Ausgangsbuchsen für die Bahnleiter anklemmen, weil das näher komme ich ja nicht zum Motor hin (wenn ich im Baugruppenträger bleiben will/muß).
Aber das geht nicht, weil ich davor eine 4fach Relais-Fahrtrichtungsumschaltung drin habe und dann die Polarität der Ausgangsspannung nicht mehr zur Einbaulage des Elkos paßt.
Und so ist der eben vor die Umschaltrelais gewandert.
Einfach ein 10uF Tantal-Elko zwischen + und Masse der Fahrspannung (Ausgangsspannung der Handregler).

Und das hats gebracht: Die Störungen sind weg. Die Trigger-Led am Oszi bleibt auch aus (die Led hatte ich als Indikator wenn sich das Spannungssignal geändert hat).
Ich habe das ganze mehrmals am Tag laufen lassen und heute hats gefunzt.
Über die Betriebsspannung hatte ich nix mehr.
Allerdings hatte ich dann noch vereinzelt sporadisches Schalten der FlipFlops
Die Fehler hatte ich aber nur, wenn die Sensoren an die Lichtschranken angestöpselt waren! Und die Sensorkabel waren natürlich mitten in dem Haufen (Strom-)Kabel am Tisch.
Klar, da ist auch eine Masseleitung drin und auch darüber kann man sich was einfangen (da hatte ich auch an Ferrit-Ringe gadcht um da die Sensorkabel ein paarmal rumzuwickeln... auch wenns nicht hübsch ist).

Aber weil mir nichts besseres eingefallen ist und ich von den Tantal-Elkos noch welche hatte habe ich jeweils einen Elko an die Spannungsversorgung der Sensoren-Klinkenbuchsen gelötet.
Und dann war Schluß mit Störungen... den ganzen restlichen Tag.

Und hoffentlich bleibt das auch so. Ich werde das ganze noch am Tisch testen (ich habe zwei Rollenprüfstände am Tisch auf denen ich die Autos laufen lassen kann) und dann werde ich die Elektrik an der Bahn testen!

Momentan schaut es wirklich gut aus. Ich werde mal berichten ob es so bleibt.

Danke euch! Roland

PS: Man kann doch Bilder anhängen. Interessierts jemanden, dann mache ich mal ein Foto!?

BID = 740476

Bartholomew

Inventar



Beiträge: 4681


Zitat :
PS: Man kann doch Bilder anhängen. Interessierts jemanden, dann mache ich mal ein Foto!?

Aber selbstverständlich

BID = 740594

Fiffi

Gerade angekommen


Beiträge: 16

Hallo.

Na dann habe ich mal ein paar Schnappschüsse gemacht.

Bild 1: Der Baugruppenträger am Arbeitsplatz oben drauf zwei meiner Rollenprüfstände. Ohne die wäre das Testen auf Einstreuungen unter Realbedingungen kaum möglich.

Bild 2: Das ist die Digitalplatine, die die Probleme machte. Vorne ist eine 1/3 Karte von der Vorgängerversion, die mußte drinbleiben weil auf der aktuellen Version die Klinkenbuchsen versetzt sind und nicht mehr zur Frontplatte passen würden. Auf der Platine sind sehr viele Stecker; die einzelnen Funktionsblöcke können so nach Wunsch kombiniert werden. ich hatte im Vorraus auch noch keinen rechten Plan was und wie es genau funktionieren soll. Die Stecker haben noch einen weiteren Vorteil: Man kann alle Blöcke einzeln testen und leicht Signalpfade auftrennen.

Bild 3: Das sind jeweils zwei zweispurige Lichtschrankenplatinen hinter einer 60mm breiten Frontplatte. Hmmm, die Rückseite der Platinen schaut weit weniger sauber aus. Alle Platinen können ohne Löten komplett demontiert werden (alles gesteckt).

Bild 4: Die Rückseite des Baugruppenträgers ohne Rückwand. Es sind schon ein paar Leitungen drin. Und um die einzelnen Einschübe komplett rausziehen und in Betrieb nehmen zu können, sind alle Leitungen recht lang... und entsprechend chaotisch schaut es dann aus wenn die Strippen im Gehäuse herumflattern.

Bild 5: Auf den Rollenprüfständen: Kleine H0-Flitzer. Vielleicht liegt es auch an der immens hohen Motordrehzahl dass so viel Störungen entstehen. Die Räder sind im Durchmesser ziemlich klein und trotzdem sind die Teile sauschnell!

Ich hoffe die weiteren Tests bleiben ohne Fehler!
Viele Grüße!

Roland

BID = 740599

schimpl

Gelegenheitsposter



Beiträge: 81
Wohnort: Grünburg

Welches Netzgerät verwendest du für die Logik(-ICs) ?

Evebtuell nen 7805 nehmen und eine höhere Eingangsspannung (z.B. 10VDC). Dazu einen 1A Trafo + Gleichrichter und Glättungskondi mit Low ESR. Hat bei mir auch geholfen da ich zwar ein stabilisiertes Netzgerät hatte. Das hatte aber eine 1.5M Zuleitung und hat dadurch einiges Verloren und ist bei 500mA kurz ziehen schon auf 4.2V eingebrochen...


Naja ich sag mal China


Mfg Schimpl

[ Diese Nachricht wurde geändert von: schimpl am 13 Jan 2011 19:13 ]

BID = 740897

Fiffi

Gerade angekommen


Beiträge: 16

Hallo.

Netzteil ist 14V 2,2A.
Meine Stabilisierung dahinter ist mit einem 7805. Kondensator mit Low ESR... sagt mir auf die Schnelle ehrlichgesagt nix, mal gucken.

Blöderweise hatte ich heute wieder Probleme.
Und zwar nur wenn ich die Relais für die Fahrtrichtungsumschaltung aktiviert, d.h. Spannung drauf hatte.

Ich habe dann wieder mit Tantalelkos rumprobiert und auch mit 100nF auf der Digitalplatine... nichts.

Dann habe ich mich wieder an die Entstörung der Elektromotoren erinnert und soll man ja so nah wie möglich an den Motor, d.h. an die Störquelle ran.
Deswegen habe ich zwei 100nF auf der Fahrtrichtungsumschalplatine an die Erregerspulen angelötet... und seitdem ist wieder Ruhe.

Na hoffentlich bleibt das auch so. Und nächste Woche werde ich mich auch mal zwecks Ferritkernen umschauen.

Ciao, Roland.

BID = 740905

schimpl

Gelegenheitsposter



Beiträge: 81
Wohnort: Grünburg

Freilauf Dioden bei den Relais?

mfg Schimpl

BID = 740948

dl2jas

Inventar



Beiträge: 9914
Wohnort: Kreis Siegburg
Zur Homepage von dl2jas

Wenn nicht schon vorhanden, würde ich jedem Auto direkt am Motor 100 nF als Entstörung gönnen.

DL2JAS

_________________
mir haben lehrer den unterschied zwischen groß und kleinschreibung und die bedeutung der interpunktion zb punkt und komma beigebracht die das lesen eines textes gerade wenn er komplizierter ist und mehrere verschachtelungen enthält wesentlich erleichtert

BID = 741164

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Und zwar nur wenn ich die Relais für die Fahrtrichtungsumschaltung aktiviert, d.h. Spannung drauf hatte.
Wozu verwendest du überhaupt Relais?
Deren Abreißfunken sind arge Störquellen und deshalb müssen die Kontakte entstört werden.
Aus dem Bauch heraus würde ich dafür ca. 20 Ohm in Reihe mit 20...50nF, und diese Kombination dann parallel zum Kontakt, vorschlagen.

Außerdem hättest du besser nicht nur ein paar Monoflops, sondern die ganze Logik mit CMOS ICs der 4000er Serie aufgebaut. Die sind viel störfester als der TTL-Kram.
Alternativ kannst du die 74C-Serie verwenden. Diese ICs entsprechen i.W. der 4000er Serie, haben aber die gleiche Pinbelegung wie die 74er Serie.

Freifliegende Eingänge, wie sie bei 74ern zwar auch nicht erlaubt, aber dennoch oft zu finden sind, sind bei CMOS dann aber absolut verboten, wenn du nicht den Rest deines Lebens mit Fehlersuche verbringen willst.


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