예기치 않은 센서 출력 전압 상승


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제품에 Shinyei PPD-60PV ​​미립자 센서를 사용하고 있는데 테스트에서 매우 이상한 점을 발견했으며 설명 방법을 모르겠습니다. 인터페이스 어댑터 보드에 케이블을 연결하여 WildFire 보드에 연결됩니다. WildFire는 USB 포트를 통해 5V로 전원이 공급됩니다. PPD-60PV에는 인터페이스 어댑터 보드를 통해 2 개의 5V / GND 연결과 인터페이스 어댑터 보드를 통해 WildFire의 A7 ADC 입력에 연결된 아날로그 출력이 있습니다.

본 제품은 (1) Wi-Fi 연결 및 (2) 오프라인의 두 가지 기본 작동 모드를 지원합니다. 내가 발견 한 것은 Wi-Fi 모드에서 PPD-60PV ​​센서의 아날로그 출력이 약 1 볼트 증가한 것으로 보입니다. 내가 발견 한 것은 (그리고 놀랍게도 증상을 좁히는 것) ESP8266이 Wi-Fi 네트워크에 연결된 후에 만이 전압 상승이 다소 점진적으로 (몇 초에 걸쳐) 발생한다는 것입니다. 또한 ESP8266을 재설정 할 때 (따라서 Wi-Fi 네트워크에서 연결을 끊을 때) 유사한 기준 기간 동안 점진적으로 정상적인 기준값으로 복구됩니다.

추가 진단 실험에 따르면 WildFire에서 아날로그 출력을 모두 분리 하고 5V / GND 연결을 그대로두고 오실로스코프로 프로브 해도 센서의 아날로그 출력 에서이 전압 상승이 발생합니다 .

또한 동일한 전원에 두 개의 어셈블리가 연결되어 있고 그 중 하나는 Wi-Fi 모드이고 다른 하나는 오프라인 모드 인 경우 오프라인 모드 장치에 전압 상승 현상이 나타납니다. 확실히 상승하고 있으며, 기기 자체가 Wi-Fi 모드 (예 : 600mV-700mV)에있을 때보 다 낮은 수준입니다.

분리 된 전원 (예 : 배터리 팩)에 연결된 오프라인 장치 는 Wi-Fi 연결 장치에 물리적으로 근접하더라도 전압 상승이 발생하지 않습니다.

접지 경로 저항 문제 일지 궁금했지만 모든 길이가 매우 짧으며 센서 접지 연결에서 WildFire 접지까지의 저항을 각각 0.2 ohms로 다시 측정하고 시스템의 총 전류를 측정했습니다. 약 300mA (기존 벤치 탑 5V 전원 공급 장치의 LCD에 표시). 그것은 내 추론이 진행되는 한 1V 상승을 설명하지는 않습니다.

PPD-60PV ​​아날로그 출력은 임피던스가 낮은 버퍼 출력이지만 데이터 시트에서 완전히 명확하지는 않습니다. 나는 지금 막 갇히고 당황하고 다음에 무엇을 해야할지 모르겠습니다.

그래서 내 외로운 질문에. 내가 여기서 관찰하고있는 근본 원인은 무엇입니까? 이 문제를 해결하기 위해 다음에 할 수있는 일에 대해 어떤 조언이 있습니까?


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센서가 EMI에 민감 할 수 있습니다.
Spehro Pefhany

OP가 절연 전원 공급 장치에 대해 언급 한 내용으로 인해 EMI 또는 필드가 의심 스럽다. @SpehroPefhany Vicatcu, 오실로스코프의 5V 공급을 관찰 했습니까? 전압 강하 스파이크가있는 공급 전압과 직접 관련이있는 센서의 전압 참조 회로에 관한 것으로 의심됩니다. USB 전원의 선형 범위는 좁습니다. 참조 회로에 수동 필터링이있는 경우 느린 반응을 설명 할 수 있습니다. 동일한 장애가 발생하는 경우 배터리 구동 장치의 Wi-Fi 모드에 대해서는 언급하지 않습니다.
Ayhan

회로도 또는 PCB 도면 그림과 같은 설정에 대한 자세한 정보를 제공하십시오. 선반 구성품을 사용하는 경우 블록 다이어그램을 게시하십시오. 또한, 센서의 시간 상수는 얼마입니까 (변화에 얼마나 빨리 반응 할 수 있습니까) 감사
Voltage Spike

@vicatcu-안녕하세요-멋진 문제 설명입니다. "다음에 무엇을할지 [...]"에 대한 조언은 무엇입니까?- "누락 된"(또는 적어도 언급되지 않은) 테스트가 있는데, 그 결과는 근본 원인을 찾기 위해 진행될 것입니다. 그러나 이전의 두 가지 의견에 대한 답변 (긍정적이거나 부정적)이 없으면 추가 도움이 필요하지 않거나 문제를 해결했을 수도 있습니다. 더 이상 필요없는 제안에 시간을 낭비하지 않으려면 업데이트 할 수 있습니까? 감사. (또한 사용 가능한 전원 수와 사용 가능한 '범위 및 각 채널 수에 대한 자세한 정보가 도움이 될 것입니다.)
SamGibson

현충일과 다른 것들로 진행되는 타이밍이 좋지 않아 다시 돌아 올게요
vicatcu

답변:


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시스템이 감지를 위해 포토 다이오드를 사용하는 경우, 상대적으로 높은 이득 증폭기 / 통합기에 연결되며 강한 전자기장 (wifi)으로 인해 다이오드 접합에 의해 정류되어 출력에 나타나는 유도 AC 전압이 발생할 수 있습니다. 이것이 문제라면 Wi-Fi 송신기와의 거리를 늘리거나 포토 다이오드 주변의 추가 차폐를 통해 문제를 해결할 수 있습니다. 센서에 포토 다이오드 주변이 이미 차폐되어 있습니다.


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어떤 이유로 입자 센서는 2.4Ghz 대역에서 고주파 노이즈를 발생시키기 쉽습니다. 미립자 센서의 PCB 레이아웃 또는 회로를 제어 할 수 없으므로 EMI 제어에 대한 옵션이 제한됩니다. 당신이 할 수있는 몇 가지가 있습니다.

1) 제조업체에 알리십시오. 그들이 문제를 해결하는 데 도움이 될 수있는 원격 기회가 있습니다

2) 장치 차폐
먼저 아날로그 및 전원 신호 구멍이 있는 금속 외함에 장치 를 설치하십시오. 가장 좋은 금속 인클로저는 구리로 만들어졌으며 구리 테이프를 사용하여 불필요한 구멍을 막으십시오. 알루미늄은 작동 할 수 있지만 차폐 물질만큼 좋지는 않습니다. 2.4Ghz 신호가 센서에 영향을 줄 수있는 두 가지 방법이 있습니다. 하나는 보드에 연결된 전원 및 아날로그 와이어를 통해 방출되고 다른 하나는 공기를 통해 방출됩니다.

금속 외함 (전원 및 아날로그 신호를 제외하고 구멍 없음)을 설치해도 여전히 신호가 상승합니다. 이것은 신호가 전선을 통과하고 있음을 나타냅니다. 와이어를 통과하는 경우 페라이트 및 필터 커패시터를 추가하여 인덕턴스를 늘리십시오. 페라이트는 와이어의 인덕턴스를 증가시키고 와이어의 외부에 추가 될 수 있습니다. 고주파 신호는 항상 가장 낮은 인덕턴스의 경로를 취하며, 인덕턴스를 증가 시키면 병렬 저항 부하 상황에서 저항이 전류를 감소시키는 방식과 유사하게 신호의 "전류 경로를 변경"합니다.

전도 배출에 문제가 없다면 위대합니다. 미립자 센서는 공기에 접근하지 않으면 작동 할 수 없습니다. 따라서 고주파 신호를 차단하면서 충분한 공기 흐름이 가능하도록 상자에 구멍을 뚫는 실험을 더 많이해야합니다. 상자를 접지하면 도움이 될 수 있습니다. 다른 지점에서 접지하는 것으로 실험 해보십시오. 설정 내용을 볼 수 없으므로지면에 대한 좋은 입장에 대해서는 언급 할 수 없습니다.

EMI 문제는 테스트와 인내심, 행운이 필요합니다.


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알루미늄을 쉽고 확실하게 납땜 할 수있는 방법이 있다면 훌륭한 EMI 차폐막을 만들 수 있습니다.
Sam

시간이 다되어 감에 따라이 답변에 현상금을 수여 할 것이라고 생각합니다. 그러나 질문이 끝날 때까지 어떤 속도로든 질문을 계속 열어 두겠습니다. 페라이트 코어를 통해 케이블을 센서에 전달하는 것은 시도하지 않은 흥미로운 아이디어입니다. 그러한 물건을 기성품으로 어디에서 얻을 수 있는지 확실하지 않지만 살펴볼 것입니다.
vicatcu

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당신의 문제가 있음을 나타납니다 실시 와이파이 모듈에서 EMI를 (방사되지 않음). 페라이트 비드로 전원 및 신호 리드에서 RF 전류를 차단하십시오. 또한 비드 양쪽의 접지에 커패시터를 추가하여 각 리드에 대해 파이 네트워크 필터를 구성하는 것이 더 좋습니다.

개략도

이 회로 시뮬레이션CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도

모든 리드, 특히 ESP8266 쪽을 최대한 짧고 직접 유지하십시오.


ESP8266이 해당 센서에 직접 연결되지 않았습니다. 센서와 별도의 마이크로 컨트롤러 (ATmega1284p)는 5V로 전원이 공급되고, ATmega1824p는 센서 및 ESP8266에 연결되며, ESP8266은 5V에서 LDO를 통해 파생 된 3.3V로 전원 공급됩니다.
vicatcu

예, 이해합니다 "Your Circuit"이라고 표시된 상자는이 모든 것을 포함합니다. 요점은 레귤레이터를 통한 접지선이나 전력조차도 스트레이 RF 간섭을 전달할 수 있다는 것입니다. pi 네트워크 필터는 ESP8266에만 국한됩니다.
Dave Tweed 님이

아, 무슨 말인지 알겠는데 ... 불행히도 현재 관리 할 수없는 WildFire를 다시 돌리는 것이 필요합니다. 확실히 v4.1을 고려할 가치가 있습니다. 나는 지상과 직렬로 사용되는 페라이트 비드를 본 적이 없다.
vicatcu

케이블 전체에 페라이트 링을 놓을 때 발생하는 것과 동일합니다.
Dave Tweed

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센서는 RF 방사선의 영향을받을 수 있습니다. 공장 대량 생산 제품에 대한 작업에서이 효과를 확인했습니다.

테스트하는 한 가지 방법은

a) 전원을 센서에 연결

b) 배터리 작동 식 멀티 테스터로 출력 모니터링

c) 별도의 USB LiPo 배터리 팩을 사용하여 ESP8266에 전원을 공급하고 Wifi 연결 모드로 설정하십시오. ESP8266과 센서 / 센서 전원 공급 장치 / 멀티 테스터 사이에 물리적 인 와이어 연결이 없기 때문에 모든 영향은 RF 방사를 통해서만 가능합니다

d) ESP8266과 센서 사이의 거리는 3 미터에서 몇 센티미터로 다양

e) 거리가 작을 때 전압 상승이 발생하는지 관찰

EMC 취약성은 알려진 문제입니다. 대량 생산 된 전자 제품은 인증 프로세스의 일부로 EMC 취약성 테스트를 거치는 것이 일반적입니다. Wikipedia 참조 "방사선 감수성 테스트에는 일반적으로 고출력 RF 또는 EM 펄스 에너지 소스와 잠재적 인 희생자 또는 테스트 대상 장치 (DUT)에서 에너지를 유도하는 방사 안테나가 포함됩니다."

테스트 트랜스미터는 xxx V / meter에서 전계 강도를 생성하고 넓은 주파수 범위에서 스위프합니다. 예를 들어, EN61000-6-3은 30MHz—230MHz, 30dBuV / m 및 230MHz—1GHz, 37dBuV / m입니다.

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