Problema de ruido en la fuente de alimentación en un sistema de medición

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Esto puede ser un poco largo para explicar, pero en realidad un ruido de la fuente de alimentación está afectando las mediciones de un sistema. Trataré brevemente de explicar el sistema y el problema del ruido con varias fotos. Esto está directamente relacionado con mi pregunta anterior: Cómo verificar, observar o verificar la fuente del ruido de la línea de CA

Estoy usando este [sistema] [1] junto con este [módulo] [2] (LA SECCIÓN 4 muestra COMPONENTES ELECTRÓNICOS). Este es un sistema de escáner de presión. Básicamente, los módulos ZOC amplifican y multiplexan 64 canales de presión (frecuencia de muestreo de 500Hz para cada canal) y envían la salida de voltaje analógica del canal en particular (elegida por un código de decodificador enviado desde el sistema) a la RAD_unit que luego convierte este voltaje a digital mediante sus ADCs y los envía a una PC.

Aquí está la ilustración básica de la configuración del sistema:

[! [introduzca la descripción de la imagen aquí] [3]] [3]

Todo el sistema se alimenta de una toma de corriente de CA mediante una regleta de alimentación.

Dependiendo del día, de la hora del día o de la alimentación del sistema a través de diferentes tomas de corriente de CA, obtuve una magnitud diferente de ruidos de punta en mis mediciones. A continuación se muestra esta diferencia. Ambos voltajes en el eje vertical representan los datos del sensor y se escalan con el factor 100 (por ejemplo, 10 en el eje de presión vertical es 0.1 voltios). Aquí hay una comparación de dos medidas donde la parte inferior es cuando hay ruido puntiagudo:

[! [introduzca la descripción de la imagen aquí] [4]] [4]

Más adelante verifiqué las salidas de la fuente de alimentación de + -15VCC (RPM100 en la ilustración anterior) que alimenta el módulo y los sensores, y descubrí que hay un ruido similar al de las mediciones.

Aquí es cómo la fuente de alimentación se conecta al módulo:

[! [introduzca la descripción de la imagen aquí] [5]] [5]

Y aquí hay algunas capturas de pantalla de las medidas de + 15V de la fuente de alimentación a GND del alcance en el acoplamiento de CA:

Una situación muy ruidosa:

En la vista FFT:

Una situación menos puntiaguda / ruidosa:

[! [introduzca la descripción de la imagen aquí] [8]] [8]

Y aquí cuando casi no hay ruido significativo (la brecha es un artefacto del alcance):

Pregunta :

Me parece que hay una gran correlación entre el ruido de medición y el ruido de la fuente de alimentación. La fuente de alimentación es muy antigua, tiene al menos una década, pero es especial y alimenta todas las unidades con su conector especial.

1-) ¿Qué tipo de ruido de fuente de alimentación puede ser? Obviamente es efectuado por las líneas AC)

2-) Para una solución rápida, estoy planeando cortar el cable y colocar tapas de 100 nF entre +15 V a GND y -15 V a GND. ¿Crees que puede ser una solución? Y si fuera así, ¿estaría bien 100nF?

    
pregunta user1234

2 respuestas

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Sus exploraciones de osciloscopio son útiles. Veo grupos de picos de ruido que se repiten a intervalos de 10 milisegundos. Esto sugiere un motor cepillado funcionando a 6000 rpm. Su base de tiempo del osciloscopio es lo suficientemente precisa como para los 10 ms. La tasa de repeticiones ciertamente no está relacionada con 60 Hz. frecuencia de línea

Pero a partir de la gráfica FFT, esos picos de ruido tienen un contenido de frecuencia constante de aproximadamente 68 kHz. Hay muchos picos en esa gráfica FFT porque el ruido es discontinuo. Según lo sugerido por Ali Chen, las fuentes de ruido a esta frecuencia podrían emanar de suministros de conmutación, o posiblemente un balasto de luz defectuoso. ¿Quizás una combinación de los dos? ... ¿Un motor accionado por una fuente de alimentación modulada en ancho de pulso (PWM a 68 KHz)?

    
respondido por el glen_geek
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Para volver a formular la pregunta, el sistema tiene la siguiente estructura:

  1. un grupo de sensores de presión se combinan en el bloque analógico "ZOC33", con el multiplexor direccionable en una única salida analógica;

  2. El bloque "RADBASE" contiene el convertidor ADC a USB1.1.

  3. El enlace analógico entre el muxer analógico ZOC33 y el ADC tiene una longitud de 10 pies (3 m). Si bien el enlace analógico tiene una conexión a tierra analógica separada (-OUT) que está separada de la conexión a tierra digital y de retorno de potencia, la línea analógica + OUT no tiene ningún escudo.

El sistema parece estar distribuido en un área de 20-30 pies, y falta el cableado general de conexión a tierra.

La salida de la escala máxima es + -2.5V, y el "ruido" episódico observado es de 100mV (en comparación con el supuesto "normal" de 20mV), o alrededor del 4%, que es demasiado para (supongo) un 12- bit ADC.

Mi conjetura es que el problema está relacionado con el cableado a tierra no profesional en todo el sistema de adquisición de datos, que tiene bucles a tierra, y por lo tanto es susceptible a la interferencia externa de algunos equipos eléctricos pesados (motores / bombas, soldadores, etc.) cercanos , o emisiones de radio. La correlación entre el ruido en los rieles eléctricos y el ruido en los canales ADC es probable porque todo el sistema recibe EMI, y todos los terrenos están rebotando en todas partes.

La solución al problema es contratar a un ingeniero profesional experimentado para examinar la configuración completa, verificar / monitorear la calidad de la red de suministro de CA, identificar fuentes de EMI de alta potencia y sugerir el esquema de conexión a tierra correcto (o filtros de alimentación en CA) para todo el sistema de adquisición de datos.

P.S. Desde el espectro de potencia del ruido (imagen FFT), parece que el edificio tiene una fuente de alimentación de alta potencia de conmutación mal diseñada que funciona a 80 kHz, con bordes extremadamente afilados. Y sentado en la red de Floor2 AC.

    
respondido por el Ale..chenski

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