Signalers känslighet - Guide?

[fosfor]

Hej!

Någon som vet en bra guide, eller bra infosida med information om signalers olika känslighet till sin omgivning.
Tänker primärt på 3.3V, 5V och 24V.

Hur känsliga dessa är bredvid t.ex. 24V ledningar med hög ström.
Avstånd, skärmning, rekommendationer, sätt att testa/mäta osv.

I nuläget håller jag på med signaler till en Arduino (5V), och ska köra motorer med hög ström i kablar precis bredvid.
Men detta kommer att bli knepigare framöver, då även 24V signaler kommer blandas in i leken med mera.

[Nerre]

Frågan är lite konstigt ställd, för känsligheten mot störningar beror inte direkt på spänningen utan snarare impedansen hos utgångar och ingångar. Hög impedans ger väl oftast högre känslighet eftersom det krävs mindre mängd laddning för att förändra spänningen.

Men är det sen fråga om spikar så påverkar det ju om det är kapacitiva eller induktiva delar i kretsen (vid avstörning sätter man ju dit drosslar och kondingar för att få bort störningarna).

[fosfor]

Oki, men jag tänker mig fält runtomkring?

Har varit med om förr att kort, bl.a. med relän betett sig konstigt i miljöer där det finns mycket annan elektronik i närheten.
Där vi fick skärma kort, vilket löste problemet.

Men jag skulle helt enkelt vilja hitta en bra sida som går in lite mer på detta, med exempel och sådant.

[Nerre]

Ja men det är just det, fälten är antingen magnetfält som inducerar ström i andra ledningar eller elektriska fält (som överför laddning via kapacitiv koppling).

Felet du gör är att du tänker i spänning (volt). Men elektricitet i det små handlar lika mycket om laddning (coloumb).

Om en viss mängd laddning överförs mellan två objekt uppstår en spänning mellan dem. Laddning per tidsenhet (d.v.s. coloumb per sekund) brukar kallas "ström" och mäts i ampere. Magnetfält inducerar ström i ledningar.

Det är ett väldigt komplext område.

[Krille Krokodil]

24 V ingångar har typiskt en impedans på under 10k så att de belastar med ett par mA/10-tal mW.

[jesse]

Vad är det för typ av 5V signaler du tänker på? Analoga, digitala, SPI, I2C, UART eller annat? Frekvens?

[E Kafeman]

Det finns ingen sida som kan visa det du frågar efter.
"signalers olika känslighet till sin omgivning" kan formuleras som, hur mycket av en signal som matas in i en kabel kommer fram i andra änden och hur mycket kommer fram som du inte medvetet matat in.
Svaret är att störningar kan ha tillkommit i obegränsad mängd och det finns inget som säjer att ursprunglig signal alls når andra änden.
Detta då du bara så långt funderat över halva delen av signal-överföringen. Den andra halvan av signalöverföringen som är precis lika viktig är signalens retur-ström, antingen via med andra signaler gemensam jord eller via egen returkabel och därmed hur loop-arean ser ut. Förenklat, stor loop-area och reaktiva förluster i jorden, som alltid finns, bestämmer hur mycket av din signal som kommer fram resp hur mycket andra signaler som nu finns på kabeln.
Är kabeln helt ensam med sin jord/returledare är den mindre känslig för sin omgivning, är det flera kablar som delar returen, ja då går det inte bara se på en viss kabel om det kommer att komma fram någon signal alls.
Hjälper det om varje kabel skärmas? Beror på vad som du betraktar som en störning. Är signalen en termometerskala 0-100 grader som överförs som 0-5 Volt eller en on off-signal för att styra en motor på 5V?
I fallet med termometer är störningar på 50 mV kanske för mycket. För motorn kan den överleva korta transienter på 1000V på kabeln utan att det nämnvärt påverkar motorvarvet.

Om man vill veta i förväg vilka medel som behövs för en fungerande kabel-installation för att både kraft och signaler ska trivas är väldigt komplicerat. Erfarenhet och några enkla grundregler om kabelförläggning kan man ändå komma rätt långt med.
Det finns en hel del bra sådana grund-tips på nätet (och några riktigt urusla tips också). Här en sida med bra råd: http://www.smar.com/en/technical-articl ... automation
Vill man ha handfasta råd på svenska , rekommenderar jag en bok skriven av Sten Benda/ABB: https://www.studentlitteratur.se/#97891 ... ik+(e-bok)
Den finns även som e-bok. Sten har en stor del av sitt liv varit den som planerat hur man överför mixat småsignal och kraftledningar i miljö med besvärliga jordförhållanden, såsom havsbaserade borrriggar där det dräller av just dessa ytterligheter och där en felsignal kan betyda katastrof.

[gkar]

Pratar vi yttre påverkan kan du ta en titt i ETSI EN 301 489-1

https://www.etsi.org/deliver/etsi_en/30 ... 20101v.pdf

Eller ställ mer specifika frågor!

[jesse]

Det är antagligen jätteenkelt att besvara din fråga, men den är fel ställd och därför får du konstiga svar. Beskriv vad det är för signaler du vill skydda så kan du få tips. Men "5 volt" och "24 volt" säger ingenting.

[4kTRB]

5V logik (TTL) har sämre störmarginaler än CMOS-logik (4000-kretsar).
Byggde för länge sedan en timer till förstoringsapparat med CMOS och den flippade
helt ur när frysboxen strax intill mörkrummet slog till och från.

[fosfor]

Hej!

Ok för att förtydliga och jag ska försöka förklara vilka signaler.

Jag har 5V signaler från en Arduino Mega, de ska gå i kablar mellan 1 till 2 meter till ganska starka och stora 24V och 12V motorer.
Motorerna drivs av en rätt rejäl H-brygga. Signalerna går till brytare och magnetbrytare mest.
Signalerna ska gå i samma kablage som strömmen till motorerna, som kan nå upp till 32 Ampere.

Vidare så har jag ett annat styrkort som fungerar tillsammans med Arduino kortet, den har relän, men signaler på 24V.
Även dessa signaler kommer gå i samma kablage som starkströmmen till motorerna.

≥ Det är alltså en maskin som kan styra ett par motorer ≤
Det jag är orolig för är att starkströmmen från motorernas ledningar ska påverka signalerna in till Arduinon.

Hoppas detta klargör ett och annat.
Vad tror ni

[E Kafeman]

Dels måste man skydda så inte transienter når CPU, då det kan bränna in och utgångar dels så måste signalerna kunna överföras i fungerande skicka i bägge riktningarna?
Avkoppling kan hålla ner transienter något samt att man matchar impedanserna i signalledningarna. Nogrann-jordplanering givetvis.
Ett enkelt sätt att till stor del underlätta problem relaterat till destruktiva reaktiva förluster och dålig jordplanering är att använda optokopplare för åtminstone de rena I/O-signalerna. Då kan man bryta jordslingor på ett enkelt sätt.
Alternativ till optisk koppling kan vara RF. Det är nästan billigare med radio-överföring någon meter än att kosta på kablar och dess PCB-anslutningar i resp ände.
Hur mycket jobb man ska lägga ner på att få ett system som är driftsäkert under varierande förhållanden resp att systemet trots nedlagt jobb inte fungerar helt driftsäkert är en kunskapsfråga.
Det är bra att du frågar och inhämtar information, för att bygga på din egen kunskap, men skiter det sej och det är kritisk funktion så kan det bli dyr erfarenhet att kunskapen inte räckte ända fram.

Det jag skulle rekommendera är att du ritar på papper ett schema över ledningarna och skärmarna och hur resp lednings möjliga jordning ser ut. Då kan man enklare hitta om småsignal delar jord med en relädrivare och liknande samt se till att även skärm-strömmar är korrekta. Man kan då enklare se om t.ex. en kabel skärm ska anlutas i ena eller bägge ändarna samt vilken ände som gäller, när det är lämpligt med stjärnjord eller distribuerad jordning. Vad gäller motorströmmen så kan även den avkopplas och filtreras via t.ex. ferriter för att minska kopplingen till signalledningar,

[gkar]

Vill du göra det enkelt för dig, så gör inte så som du tänkt.

Ha längre avstånd mellan dina kraftledningar och din finsignaler.
Se sedan till att de inte delar GND/returer.

Halft överkurs i frågeställningen, men så du bör göra:
Det man normalt gör är att se till att olika signaltyper, kraft till motor eller signaler, använder olika frekvensintervall. Sedan filtrera man bort så att man inte skickar ut frekvenser man inte behöver, och så filtrerar man bort på insignaler så att man inte tar emot frekvenser man inte behöver.

På de områden då olika system överlappar i frekvensdomän, kan man då få problem. Där måste man se till att man har tillräckligt låg koppling till varandra, tex annan kabeldragning, separata jordad, diffade signaler mm.

* Så, filtrera allt du kan.
* Skilj fysiskt, avstånd tex på finsignaler och kraft eller annat.
* Differentiella signaler kan vara bra.
* Akta dig för att dela jord/GND/returer.

[4kTRB]

Vissa prylar är i sin natur svåra att isolera från yttre störning. De kanske helt enkelt måste vara oisolerade annars funkar det inte, sensorer och detektorer.

[jesse]

Om du har en brytare som är ansluten till GND och som matas med 5V via ett pull upp-motstånd:
Det normala är att man leder lite högre ström genom brytarna om man tror att det är störningar runt om. Det gör man genom att sänka pull-up motståndet. Kanske upp till 5mA i värsta fall. På ingången sätter du först en transientskyddsdiod avsedd för 5V spänning (t.ex. ELFA som skyddar mot ESD. Sedan har du ett RC-filter som plockar bort konstiga störningar (och fungerar även som avstudsare för brytare). Kanske kan 10k+100n passa. Om signalerna måste vara snabba - öka strömmen , sänk värdet på R och C. Om det är långsamma signaler kan man öka R och C.