Störningar från USB 3.0 - slår ut GPS på drönare

[granberget]

Kort bakgrund:
Jag jobbar på ett bolag som utvecklar mjukvara för drönare.
Vi har utrustat våra drönare med ett gäng Intel Realsense-kameror(RGB-video + djupdata). Dessa går via USB 3.0 och skickar väldigt mycket data, vilket skapar mycket störningar.

Utrustning ombord på drönaren
Drönaren har ett batteri på 24V.
Det sitter en DC-DC converter(24V-12V) som ger ström till datorn ombord och en DC-DC (24V-5V) som ger ström till USB-hubbarna.
Varje kamera kan dra upp till 900mA(vi har 7st) vilket är anledningen till att även hubbarna måste vara strömsatta.
Drönaren har en egen DC-DC converter (24V-9V) som ger ström åt flygkontrollern och därmed även GPS'en.

Datorn är kopplad till både hubbar och flygkontroller via RS232.

USB 3.0 är ju redan känt för att avge mycket störningar.
Vi har haft konsulter för att försöka lösa problemet, utan lycka.
Förutom GPS-störningarna får vi dessutom kraftiga störningar på radiokontrollen som även den går på 2,4GHz...


Vad jag provat hittills

• Ferritringar på varenda usb-kabel - verkar göra viss nytta, löser inte problemet och väger för mycket.
• Flytta GPS - signalen blir ju exponentiellt bättre när avståndet till störningarna ökar, vi vill dock hålla det så kompakt som möjligt och inte flyga runt med en flaggstång.
• Jordplan under GPS - Testat olika former på detta, gör stor skillnad. Den vi har idag är bulkig och stor men lätt (Om denna kopplas till nolla på batteriet dör GPS-en)
• Skärm mellan gps och hubbar - en tunn aluminiumskiva som är kopplad till nolla på batteriet, har gett viss förbättring
• Toroidring på strömkabel från DC-DC converter - Viss förbätttring

Vore fint att hitta exakt vart felet kommer ifrån och åtgärda på rätt sätt istället för att flytta runt GPS etc.

Hur går jag vidare i felsökning?
Har fått förslaget att isolera jordpunkter från varandra med filter(LC filter antar jag?).
Antar att man borde kunna kolla i scopet och försöka se störningarna som slår ut GPS'en? (Om man nu lyckas se så höga frekvenser)

Har en tanke om avkopplingskondensatorer nära batteriet, skulle detta kunna vara till nytta?

[mrfrenzy]

Det första jag skulle prova är att strömförsörja det som blir stört (gps) eller det som stör (hub/kamera) från ett eget batteri.

Minskar störningarna eller inte?

Då vet man ifall problemet är ledningsbundet eller inte.

[Hedning]

Skärma är bra - absorbenter är bättre.

T.ex. Emerson & Cuming har massvis med skärmmaterial och absorbenter.
En absorbentskiva under GPS-antennen käkar upp störningar, metallplan
bara flyttar energin åt annat håll i bästa fall, i värsta fall blir det sämre.

Dra USB-ledningar inne i kolfiberrör som oxo absoberar skapligt.
Absorbenten Eccosorb är som svart maräng och väger nästan inget och precis
som kolfiber är de varken bra ledare eller isolatorer. Dom är utsmetade förluster.

Det finns skärmmaterial som ledande lacker (silver = svindyrt) och vävda
skärmstrumpor som går att använda om man redan konstruerat in sig i ett
hörn och "eftertankens kranka" slår till.

HF-störningar är som anden i flaskan - nedrans svårt att ta kål på när de väl
sluppit ut.

[tecno]

Jag har tunt dubbelsidigt laminat om du vill skapa skärmburk.

[4kTRB]

Såg ett program om Voyager och där NASA åkte till butiken
och inhandlade vanlig alufolie som de sedan lindade in
vissa prylar i. Fungerade kanonbra.

[AndLi]

Jag har tunt dubbelsidigt laminat om du vill skapa skärmburk.

Är koppar verkligen bra att bygga skärmburar med?
Försökte bygga en låda med kopparplåt och koppartejp. Men den dämpa föga...

[rvl]

Då vet man ifall problemet är ledningsbundet eller inte.

Tycker också det låter som en bra början att utesluta / få bort allt ledningsburet innan man går vidare. Spänningsmatningen är inte den enda potentiella ledningsburna störningskällan. Här var en tråd nyligen där GPSmodultilverkaren rekommenderade (unobtainium)filter på dataledarna. Så det lönar sig också att undersöka.

[kricka]

Vore väl bra att gå på med spektrumanalysator samt en närfältsprob, och försöka se vad som stör och hur.
Sedan bygga filter, samt avskärma och ta del för del. Kan bli mycket olika blandningar av flera störkällor.

[Glattnos]

Är detta också din tråd? https://communities.intel.com/thread/114549

Annars ser det ut som att en bättre GPS-modul och skärmning av USB-kontakterna var lösningen. Tydligen finns det mindre kontakter som ger mindre störningar.

Jag tänkte att om ni bygger seriöst och vill få det optimalt så är det kanske möjligt att göra en integrerad lösning där man inte avänder kontakter eller kanske ens kablar? Sparar ju vikt också, men jag har ingen aning om hur det ser ut så det kanske är omöjligt

[granberget]

Tack för mycket input allesammans!

Det första jag skulle prova är att strömförsörja det som blir stört (gps) eller det som stör (hub/kamera) från ett eget batteri.
Minskar störningarna eller inte?
Då vet man ifall problemet är ledningsbundet eller inte.

Detta har testats i viss utsträckning, kan definitivt gå en djupare runda på det här.

Skärma är bra - absorbenter är bättre.

T.ex. Emerson & Cuming har massvis med skärmmaterial och absorbenter.
En absorbentskiva under GPS-antennen käkar upp störningar, metallplan
bara flyttar energin åt annat håll i bästa fall, i värsta fall blir det sämre.

Dra USB-ledningar inne i kolfiberrör som oxo absoberar skapligt.
Absorbenten Eccosorb är som svart maräng och väger nästan inget och precis
som kolfiber är de varken bra ledare eller isolatorer. Dom är utsmetade förluster.

Har en beställning sedan januari hos ELFA på skärmflätor som dom inte lyckats leverera ännu...
Eccosorb verkar intressant. Har skickat iväg mail till två firmor som säljer på offert. Du vet ingen onlinebutik som har på lager i Sverige?

Kollade på Emerson & Cuming, finns säkert massor av saker att testa där ifrån!

Såg ett program om Voyager och där NASA åkte till butiken
och inhandlade vanlig alufolie som de sedan lindade in
vissa prylar i. Fungerade kanonbra.

HAHA, vi gjorde exakt sådär i höstas på förra generationen av vår drönare, det gjorde faktiskt susen! 4 lager aluminiumfolie som vi la ovanpå sensorer/hubbar och kopplade till jord gav oss fin GPS-täckning.

Är detta också din tråd? https://communities.intel.com/thread/114549

Inte min tråd, men har följt den och liknande trådar under en tid. Vi har försökt det mesta som nämnts i dessa, dock saknas ofta konkreta metoder som gett tydliga resultat.
Att bygga en mer integrerad lösning hade varit fint men vi vill hålla det flexibelt för att enkelt kunna byta plattform/drönare etc.

[swirve]

Gäller ju att mäta (specka, närfältsprob, strömprob etc) för att fastställa vad som stör och hur. Beroende på hur det stör får man attackera olika, filtrera, skärma och så vidare. Har ni ingen möjlighet att mäta är det som att famla i mörkret.
Låter som ni haft fel konsulter om de inte löst det...

[elshorto]

Skär upp skärmade kablar och kolla att jorden är ansluten runt hela kabeln och inte bara med en tråd. Det ställde till det för mig i EMC-labbet en gång. Tydligen ganska vanligt eftersom det var det första testaren föreslog att jag skulle kolla.
Hubbarna känns ju lite svårskärmade också, öppna och kolla. Glöm inte att kolla strömkabeln, är det inte filter eller skärm på den så kan den fungera som antenn.

Får du lov att lägga upp en bild på er skapelse så kan det kanske hjälpa oss att hjälpa dig. Får du inte dela med dig av hela systemet så täck det som är hemligt eller lägg ut bilder på de delar som inte är hemliga.

Vill du ha riktiga proffs på EMC så ring: http://www.emcservices.se/
Kan vara aningen dryga men det får man ta när man jobbar med experter.