Aumento inesperado del voltaje de salida del sensor

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Estoy usando un sensor de partículas Shinyei PPD-60PV en un producto y he notado algo muy extraño en las pruebas, y no sé cómo explicarlo. Se conecta a una placa WildFire mediante el cableado a una placa adaptadora de interfaz. El WildFire funciona con 5V a través de su puerto USB. El PPD-60PV tiene dos conexiones de 5V / GND realizadas a través de la tarjeta adaptadora de interfaz, y una salida analógica que está conectada a la entrada ADC A7 de WildFire a través de la tarjeta adaptadora de interfaz.

Mi producto admite dos modos fundamentales de funcionamiento: (1) Wi-Fi conectado y (2) Desconectado. Lo que descubrí es que en el modo Wi-Fi, la salida analógica del sensor PPD-60PV parece aumentar en aproximadamente un voltio. Lo que descubrí (y reduje con esmero el síntoma) fue que este aumento de voltaje ocurre de forma gradual (durante varios segundos), solo después de que el ESP8266 se conecta a una red Wi-Fi. También se recupera a un valor de referencia normal gradualmente (durante un período de tiempo similar) al reiniciar el ESP8266 (y, por lo tanto, desconectarlo de la red Wi-Fi).

Otros experimentos de diagnóstico revelan que este aumento de voltaje en la salida analógica del sensor se produce incluso si desconecto la salida analógica del WildFire por completo dejando las conexiones 5V / GND en su lugar y las pruebo con un osciloscopio.

También si tengo dos conjuntos conectados a la misma fuente de alimentación, uno de ellos en modo Wi-Fi y uno de ellos en modo fuera de línea, la unidad en modo fuera de línea muestra el fenómeno de aumento de voltaje. El aumento ciertamente está allí, y también es digno de mención que es en menor grado que cuando la unidad está en modo Wi-Fi, por ejemplo. 600mV - 700mV.

Una unidad fuera de línea conectada a una fuente de alimentación aislada (por ejemplo, una batería) no experimenta el aumento de voltaje, por ejemplo. a pesar de la proximidad física a una unidad conectada a Wi-Fi.

Me pregunté si tal vez era un problema de resistencia en el camino de tierra, pero aquí todo es bastante corto, y medí la resistencia de ambas conexiones de tierra del sensor a la tierra de WildFire a 0,2 ohmios cada una, y medí la corriente total de el sistema a aproximadamente 300 mA (se muestra en la pantalla LCD de una fuente de alimentación de mesa de trabajo de 5 V convencional). Eso ciertamente no representa un aumento de 1V en lo que respecta a mi razonamiento.

Mi entendimiento fue que la salida analógica PPD-60PV es una salida con búfer de baja impedancia, pero eso no está completamente claro en la hoja de datos. Estoy un poco atorado / perplejo en este momento, y no estoy seguro de qué hacer a continuación.

Por lo tanto, en mi triste pregunta. ¿Cuál podría ser la causa raíz de lo que estoy observando aquí? ¿Qué consejo tienes sobre lo que podría hacer a continuación para llevar este problema al suelo, por así decirlo?

    
pregunta vicatcu

4 respuestas

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Si su sistema usa un fotodiodo para la detección, está conectado a un amplificador / integrador de ganancia relativamente alta, y los campos electromagnéticos fuertes (wifi) pueden dar lugar a voltajes de CA inducidos que se rectifican mediante la unión del diodo y aparecen en la salida. Si este es su problema, puede resolverlo aumentando la distancia desde su transmisor wifi o blindaje adicional alrededor del fotodiodo. Apuesto a que su sensor ya tiene algo de protección alrededor del fotodiodo.

    
respondido por el John Birckhead
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Por alguna razón, el sensor de partículas es propenso a captar ruido de alta frecuencia de la banda de 2.4GHz. Como no tiene ningún control sobre la disposición de la PCB o el circuito del sensor de partículas, las opciones que tiene para el control de EMI estarán restringidas. Hay algunas cosas que puedes hacer.

1) Hágale saber al fabricante. Existe una posibilidad remota de que puedan ayudarle con el problema

2) Blindar la unidad
Primero ponga la unidad en un caja metálica con solo orificios para las señales analógicas y de potencia. La mejor carcasa de metal estaría hecha de cobre, use cinta de cobre para cerrar cualquier agujero innecesario. El aluminio puede funcionar pero no es tan buen material de protección. Hay dos formas en que las señales de 2.4 Ghz podrían afectar su sensor. Uno se lleva a cabo las emisiones a través de los cables de alimentación y analógicos que se conectan a la placa, la otra forma es a través del aire.

Si coloca un gabinete de metal (sin orificios, excepto la potencia y la señal analógica), y aún así se incrementa la señal. Esto sugeriría que la señal está llegando a través de los cables. Si pasa a través de los cables, aumente la inductancia agregando ferritas y condensadores de filtro. Las ferritas aumentan la inductancia del cable y se pueden agregar al exterior del cable. Las señales de alta frecuencia siempre toman la ruta de la inductancia más baja, aumentando la inductancia "alterará la ruta actual" de la señal de manera similar a la forma en que la resistencia creciente disminuye la corriente en la situación de una carga resistiva paralela.

Si no tiene un problema con las emisiones conducidas, excelente. El sensor de partículas no podrá funcionar sin acceso al aire. Entonces, necesitará más experimentación con la colocación de agujeros en la caja para permitir un flujo de aire suficiente y bloquear las señales de alta frecuencia. Poner a tierra la caja puede ayudar, experimente con conectarla a tierra en diferentes puntos, algunos serán mejores que otros. Como no puedo ver tu configuración, no puedo comentar una buena posición para el suelo.

Los problemas de EMI requieren pruebas y paciencia, buena suerte.

    
respondido por el laptop2d
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Parece que su problema es realizado EMI (no irradiado) desde el módulo WiFi. Intente bloquear cualquier corriente de RF en los cables de potencia y señal con las cuentas de ferrita. Aún mejor, construya un filtro de red pi para cada cable agregando también condensadores a tierra a ambos lados de la cuenta.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Mantenga todos los cables, especialmente en el lado ESP8266, lo más cortos y directos posible.

    
respondido por el Dave Tweed
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El sensor puede verse afectado por la radiación de RF. He visto este efecto en el trabajo en el producto de producción en serie de la fábrica.

Una forma de probar es

a) conecte la alimentación al sensor

b) monitorear la salida mediante un multi-tester operado por batería

c) use un paquete de baterías LiPo USB por separado para alimentar el ESP8266 y póngalo en modo conectado a Wifi. Como no hay una conexión de cable física entre el ESP8266 y el sensor / suministro de alimentación del sensor / multi-probador, cualquier efecto solo puede ser a través de la radiación de RF

d) varía la distancia entre el ESP8266 y el sensor, dice, de 3 metros a unos pocos centímetros

e) observe si el aumento de voltaje ocurre cuando la distancia es pequeña

La susceptibilidad de EMC es un problema conocido. Es común que los productos electrónicos producidos en masa pasen por las pruebas de sensibilidad de EMC como parte del proceso de certificación. see wikipedia "Las pruebas de susceptibilidad de campo radiado generalmente involucran una fuente de alta potencia de energía de pulsos de RF o EM y una antena radiante para dirigir la energía a la víctima potencial o dispositivo bajo prueba (DUT) ".

El transmisor de prueba crea la intensidad de campo en xxx V / metro y realiza un barrido en un amplio rango de frecuencias. Por ejemplo, EN61000-6-3 es de 30 MHz, 230 MHz, 30 dBuV / m, y 230 MHz, 1 GHz, 37 dBuV / m.

    
respondido por el EEd

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