Unerwarteter Anstieg der Sensorausgangsspannung

Ich verwende einen Shinyei PPD-60PV-Partikelsensor in einem Produkt und habe beim Testen etwas sehr Seltsames festgestellt, und ich weiß nicht, wie ich es erklären soll. Die Verbindung zu einer WildFire- Karte erfolgt über eine Verkabelung mit einer Schnittstellenadapterkarte. Der WildFire wird über seinen USB-Anschluss mit 5 V versorgt. Der PPD-60PV ​​verfügt über zwei 5V / GND-Anschlüsse über die Schnittstellenadapterplatine und einen Analogausgang, der über die Schnittstellenadapterplatine mit dem A7-ADC-Eingang des WildFire verbunden ist.

Mein Produkt unterstützt zwei grundlegende Betriebsarten: (1) Wi-Fi-Verbindung und (2) Offline. Was ich entdeckt habe ist, dass im Wi-Fi-Modus der analoge Ausgang des PPD-60PV-Sensors um etwa ein Volt zu steigen scheint. Was ich entdeckte (und das Symptom sorgfältig einschränkte), war, dass dieser Spannungsanstieg etwas allmählich (über mehrere Sekunden) erfolgt, erst nachdem der ESP8266 eine Verbindung zu einem Wi-Fi-Netzwerk hergestellt hat. Beim Zurücksetzen des ESP8266 (und damit Trennen der Verbindung zum Wi-Fi-Netzwerk) wird allmählich (über einen ähnlichen Zeitraum) ein normaler Basiswert wiederhergestellt.

Weitere diagnostische Experimente zeigen, dass dieser Spannungsanstieg am Analogausgang des Sensors auch dann auftritt , wenn ich den Analogausgang vom WildFire trenne und die 5V / GND-Anschlüsse an Ort und Stelle lasse und ihn mit einem Oszilloskop prüfe.

Auch wenn ich zwei Baugruppen an dieselbe Stromquelle angeschlossen habe, von denen sich eine im Wi-Fi-Modus und eine im Offline-Modus befindet, zeigt die Offline-Modus-Einheit das Spannungsanstiegsphänomen. Der Anstieg ist sicherlich da und es ist auch bemerkenswert, dass er in geringerem Maße als im Wi-Fi-Modus des Geräts selbst ist, z. B. 600 mV - 700 mV.

Bei einem an eine isolierte Stromquelle (z. B. einen Akku) angeschlossenen Offline-Gerät tritt kein Spannungsanstieg auf, z. B. trotz physischer Nähe zu einem mit Wi-Fi verbundenen Gerät.

Ich habe mich gefragt, ob es sich möglicherweise um ein Problem mit dem Erdungswiderstand handelt, aber hier ist alles ziemlich kurz. Ich habe den Widerstand von beiden Sensormasseanschlüssen zurück zur WildFire-Erdung bei jeweils 0,2 Ohm gemessen und den Gesamtstrom des Systems bei gemessen ca. 300 mA (angezeigt auf dem LCD eines herkömmlichen 5-V-Tischnetzteils). Das ist meiner Argumentation nach sicherlich kein Anstieg um 1 V.

Ich habe verstanden, dass der analoge Ausgang PPD-60PV ​​ein gepufferter Ausgang mit niedriger Impedanz ist, aber das geht aus dem Datenblatt nicht ganz hervor. Ich bin im Moment ziemlich ratlos und nicht sicher, was ich als nächstes tun soll.

Also weiter zu meiner verlorenen Frage. Was könnte die Hauptursache für das sein, was ich hier beobachte? Welchen Rat haben Sie, was ich als nächstes tun könnte, um dieses Problem sozusagen auf den Boden zu bringen?

Wenn Ihr System eine Fotodiode zur Erkennung verwendet, wird diese an einen Verstärker / Integrator mit relativ hoher Verstärkung angeschlossen, und starke elektromagnetische Felder (WLAN) können zu induzierten Wechselspannungen führen, die durch den Diodenübergang gleichgerichtet werden und am Ausgang auftreten. Wenn dies Ihr Problem ist, können Sie es lösen, indem Sie den Abstand zu Ihrem WLAN-Sender vergrößern oder die Fotodiode zusätzlich abschirmen. Ich wette, Ihr Sensor hat bereits eine Abschirmung um die Fotodiode.

Aus irgendeinem Grund neigt der Partikelsensor dazu, hochfrequentes Rauschen aus dem 2,4-GHz-Band aufzunehmen. Da Sie keine Kontrolle über das Leiterplattenlayout oder den Schaltkreis des Partikelsensors haben, sind die Optionen für die EMI-Steuerung eingeschränkt. Es gibt einige Dinge, die Sie tun können.

1) Lassen Sie den Hersteller wissen. Es besteht die Möglichkeit, dass sie Ihnen bei dem Problem helfen

2) Schirmen Sie das Gerät ab.
Legen Sie das Gerät zuerst in ein Metallgehäuse mit nur Löchern für die Analog- und Stromversorgungssignale. Das beste Metallgehäuse besteht aus Kupfer. Verwenden Sie Kupferband, um unnötige Löcher zu verschließen. Aluminium kann funktionieren, ist aber kein so gutes Abschirmmaterial. Es gibt zwei Möglichkeiten, wie die 2,4-GHz-Signale Ihren Sensor beeinflussen können. Zum einen werden Emissionen über die Strom- und Analogkabel geleitet, die mit der Platine verbunden sind, zum anderen über die Luft.

Wenn Sie ein Metallgehäuse einsetzen (keine Löcher außer Strom und Analogsignal), erhalten Sie immer noch einen Signalanstieg. Dies würde darauf hinweisen, dass das Signal durch die Drähte gelangt. Wenn es durch die Drähte kommt, erhöhen Sie die Induktivität durch Hinzufügen von Ferriten und Filterkondensatoren. Ferrite erhöhen die Induktivität des Drahtes und können an der Außenseite des Drahtes hinzugefügt werden. Hochfrequenzsignale nehmen immer den Weg der niedrigsten Induktivität ein. Durch Erhöhen der Induktivität wird der Strompfad des Signals "verändert", ähnlich wie durch Erhöhen des Widerstands der Strom in der Situation einer parallelen ohmschen Last verringert wird.

Wenn Sie kein Problem mit leitungsgebundenen Emissionen haben, großartig. Der Partikelsensor kann ohne Luftzugang nicht betrieben werden. Dann müssen Sie mehr mit dem Einsetzen von Löchern in die Box experimentieren, um einen ausreichenden Luftstrom zu ermöglichen und gleichzeitig Hochfrequenzsignale zu blockieren. Das Erden der Box kann hilfreich sein. Experimentieren Sie mit dem Erden an verschiedenen Stellen. Einige sind besser als andere. Da ich Ihr Setup nicht sehen kann, kann ich keine gute Position für den Boden kommentieren.

EMI-Probleme erfordern Tests und Geduld, viel Glück.

Es scheint , dass Ihr Problem wird durchgeführt EMI (nicht ausgestrahlt) von dem WiFi - Modul. Versuchen Sie, HF-Ströme in den Strom- und Signalleitungen mit Ferritperlen zu blockieren. Besser noch, konstruieren Sie ein Pi-Netzwerkfilter für jede Leitung, indem Sie auch Kondensatoren zur Erdung auf beiden Seiten der Perle hinzufügen.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Halten Sie alle Kabel, insbesondere auf der ESP8266-Seite, so kurz und direkt wie möglich.

Der Sensor kann durch HF-Strahlung beeinträchtigt werden. Ich habe diesen Effekt bei der Arbeit an Massenproduktionsprodukten gesehen.

Eine Möglichkeit zum Testen ist

a) Schließen Sie die Stromversorgung an den Sensor an

b) Überwachung der Ausgabe durch einen batteriebetriebenen Multitester

c) Verwenden Sie einen separaten USB-LiPo-Akku, um den ESP8266 mit Strom zu versorgen, und versetzen Sie ihn in den Wifi-Modus. Da zwischen dem ESP8266 und dem Sensor / Sensor-Netzteil / Multitester keine physikalische Kabelverbindung besteht, kann jeder Effekt nur durch HF-Strahlung erzielt werden

d) Variieren Sie den Abstand zwischen dem ESP8266 und dem Sensor von 3 Metern bis zu einigen Zentimetern

e) Beobachten Sie, ob ein Spannungsanstieg auftritt, wenn der Abstand klein ist

Die EMV-Anfälligkeit ist ein bekanntes Problem. Es ist üblich, dass massenproduzierte elektronische Produkte im Rahmen des Zertifizierungsprozesses EMV-Empfindlichkeitstests durchlaufen. siehe Wikipedia "Bei der Prüfung der Empfindlichkeit gegenüber Strahlungsfeldern handelt es sich normalerweise um eine Hochleistungsquelle für HF- oder EM-Impulsenergie und eine Strahlungsantenne, um die Energie auf das potenzielle Opfer oder zu prüfende Gerät (DUT) zu richten."

Der Testsender erzeugt eine Feldstärke von xxx V / Meter und streicht über einen weiten Frequenzbereich. Beispielsweise beträgt EN61000-6-3 30 MHz - 230 MHz, 30 dBuV / m und 230 MHz - 1 GHz, 37 dBuV / m.