Приветствую специалистов!
Столкнулся первый раз, прошу подсказок.
Опыт проектирования электронных плат управления более 5 лет, но столкнулся с проблемой ЭМС серьезно только сейчас:
Электрошкаф. Металлический корпус ширина 2м, высота 2м глубина около 80см.
В разных частях корпуса стоят:
- насос 220в (мощность менее 1кВт)
- датчики концевики разные
- пара разъемов Dallas iButton
- с десяток ЭМ клапанов =24в
- пара датчиков давления 5..20мА
Электрика 220в устанавливается в отдельном металл. ящике внутри изделия. К ней подводится 220в. Внутри УЗО, автоматы.
В другом ящике металл.(самое интересное) устанавливается:
- бесперебойник обычный бытовой около 500Вт
- блоки питания импульсные 24в, 12в (каждый 200Вт) - наподобие Meanwell
- плата процессорная (спроектирована мною) ядро STM32F217.

В отдельном ящике к которому идет кабель около 2м установлены:
- Дисплей OLED алфавитно-цифровой 4 строки 20 символов
- клавиатура матрица 4*4

На реальном оборудовании в течение суток все зависает по неизвесным причинам в случайное время на разных точках. (если без ватчдога в прошивке - или перезагружается если с ватчдогом).
Хочу докопаться до истины.
Доп.инфо:

плата процессорная - питание на процессор формируется так:
сначала Buck LM2673 до 5в. Затем линейный стабилизатор до 3.3в.

плата разведена с землями и сверху и снизу. Но трассы земель с одного разъема внешних устройств на другой могут проходить через землю процессора, т.е. две земли не отделены четко.

1. Соединение общего провода (- блоков питания) с шасси корпуса сделал в блоке рядом с блоком питания. Несколько уменьшило частоту зависания.
2. Дисплей и клавиатуру вешал на короткие кабели прямо рядом с платой. Проблема зависаний не исчезла. Это как понимаю наиболее проблемные линии так как напрямую от процессора наружу идут.

Куда копать еще?

Согласен полностью.
У нас в сертификационной конторе ферриты дают бесплатно если видят, что это может помочь. Ну так ферриты у них так и лежат, никому не помогает.
По опыту сертификации скажу, что ферриты максимум могут задавить отдельные частоты в диапазоне 10-300 МГц на 6 дБ.
Обычно подавление не превышает 3 дБ. Это хорошо видно по спектроанализатору.

Для примера, когда была проблема с излучением от 1 Вт DC/DC преобразователя, как показано на рисунке:

никакие ферриты и на входе и на выходе ее не смогли решить.

Поэтому рассказы от том, что одни только ферриты помогают улучшить показания АЦП на несколько разрядов отношу к области мифов.

как раз наносек. импульсы мы и подавали, жаль осциллограмм не осталось, когда с 2кВ до 200В помеха снижается, это сколько дБ?
частоты НСИ в каком диапазоне частот расположены?
а пускать помеху внутрь прибора это вы зря задумали- лучше всего сливать ее до входа в корпус или вообще не пускать.
как пример- есть некий прибор, не расчитанный на воздействия НСИ 2кВ, когда на него подаешь НСИ - ему плохо, через ЭМС фильтр он чувствует себя хорошо.
и даже снижение на 3 дБ может дать хороший бонус - все помехи, наведенные на п.п. приборы имеют последствия примерно квадратично зависящие от их напряжения.
такие мифы я не слышал.
ничего не могу сказать про излучения от ИБП.
одно могу сказать если сделано весьма неудачно, то фильтры точно не помогут., но ведь стаят их на провода от ИБП- посмотрите вокруг...

Одно только подключение земли щупа осциллографа уже может кардинально изменить всю помеховую картину, поэтому не стоит искать те осциллограммы.

зачем тогда осциллографы?

Интересно, как вы смотрели осциллографом наносекундные помехи амлитудой 2кВ? Дело в том, что высоковольтные щупы не обеспечивают большой полосы, с ними наносекундные помехи не увидишь. Даже обычный щуп 1:10, который держит всего несколько сотен вольт, гробит полосу примерно до 200 МГц, и только самые лучшие имеют полосу 500-600 МГц. А щупы 1:1000, которые держат 10-20 кВ, имеют полосу порядка 50-100 МГц. А у вас какой щуп был?

И в какой точке своего устройства вы видели помеху 2кВ, т.е. в точности равную амлитуде на выходе генератора на холостом ходу? Выходное генератора 50 Ом, далее идут емкостные клещи (скажем, 10 пФ), затем 3 метра кабеля (что есть довольно приличная индуктивность сама по себе), только после этого помеха попадает вам на вход. И вот в этой точке вы подключили высоковольтный щуп и увидели все те же 2 кВ без малейшего ослабления? А затем надели на кабель феррит, т.е. добавили сколько-то индуктивности кабелю, и в этой же точке сигнал уменьшился до 200В? Мне трудно в это поверить.

Индуктивность провода (кабеля) равна

L = (u0*len)/(8*п)

Для 3-метрового кабеля это составит примерно 0.15 мкГн. Ферритовое колечко TN13/7.5/5 с наружнам диаметром 13 мм, дыркой 7.5 мм и высотой 5 мм из материала с проницаемостью 2000, надетое на провод, добавит примерно 0.9 мкГн. Увеличение индуктивности заметное, но все-таки даже не в 10 раз.

может мои результаты не претендуют на скурпулезно поставленный эксперимент, но качественную каритну они дали.
результаты я не придумал ведь.
во 1-х щуп и осцилл. был на 300МГц, полоса не сильно большая, но качественно посмотреть все же можно, даже форма импульса НСИ в каком-никаком качестве видна.
потом, если включить осц. в режим пикового детектора, то ампл. напряжения он показывает неплохо даже если частота выше его максимума.
ну даже при полосе щупа в 300МГц, то она не представляет собой идеальный фильтр, а плавно спадает.
конечно, получалось не 2000,0001В и не 199,999В.
для проверки амплитуды вых. импульса мы подключали низкоомный делитель на вход осцилла, после колечка уже без делителя.
колечко, которое давило "круто"- собрано из 6 колец М2000 НМ 1-36 К45*28*12, накручено 8 витков.
когда подключали ВЧ феррит (конфигурация та же), ослабления почти не было- наоборот на выходе колебания той же амплитуды, но несколько периодов, думаю, что это связано с потерями в феррите + емкость входа прибора на землю, все это в куче и дает ослабление. другие типы материала колец и их количество в "трубе" давали разный результат.
земля осциллографа соединялась с землей прибора, ее подключение не влияло на ход испытаний.
ПС- от кондуктивных в полосе до 80МГц (выше не проверял сам, не могу казать) тоже неплохо помогает.

предварительно проверяли "фильтры" НСИ с ампл. 500В, тут подключали без внешнего делителя, щуп до 300В на входе, выбрали наиболее удачные, и их применяли.

в результате получали улучшение работы аппаратуры, которая "вылетала" по 1-му импульсу 1кВ (порт RS232) и после фильтров стояла не по 1-2 а по 10 минут даже не моргнув глазом, даже данные не нарущались.
конечно, вы правы одни "колечки" не спасут уж совсем плохо спроектированную аппаратуру, нужен комплекс мер, но тем не менее при желании можно сделать довольно неплохую подмогу для борьбы с помехами.

пс- в борьбе с кондуктивными помехами в полосе до 80МГц тоже помогает неплохо.

Надо полагать, что низкоомный делитель на входе осцилла существенно менял всю картинку, так что вы все-таки наблюдали не совсем то, что происходит на самом деле, когда осцилла нет. К тому же точка подключения к земле этого делителя тоже играла существенную роль, подключая их к разным точкам земли прибора вы скорей всего увидели бы заметно другие картинки. Собственно, ув. AlexandrY об этом уже говорил.

землю осцилла цепляли в разные точки- мало что менялось, тут вы правы все нужно делать очень внимательно и скурпулезно, но речь не о том чтобы привести какие-то характеристики для офф. протокла или документации речь о методе ну хоть не +-лопата, но совок допустим.
низкоомный шунт конечно шунтировал выход, но качественно картина думаю не менялась, т.к. постоянная времени емкость клещей-резистор шунта все же была много больше длительности НСИ.
как то все скатилось в оффтоп, автору то вообще все это надо?

+100 Интересно узнать у автора чем все закончилось, что помогло-то?

Емкость клещи-кабели порядка 10 пФ, длительность импульса 50 нс по уровню 0.5. Значит, "резистор шунта" (это входное делителя?) у вас был много более 5 кОм, я правильно вас понял? Удивляюсь, почему вы свой опыт описываете столь отрывочно и расплывчато, что все время приходится гадать, что же вы на самом деле меряли.


Если бы мы тут рассуждали не на темы EMC, это был бы оффтоп. Конкретная проблема ТС не является единственным топиком темы, которая носит весьма общее название "Моя проблема ЭМС".

это было больше года назад, результаты не протоколировали по все правилам, просто отметили что подходит, что нет, да и детали эксперимента вероятно мало кого интересуют, важен сам результат - если ферр. фильтры могут и используются на практике для подавления помех.
важно только от них этого "добиться" - например 1 кольцо М2000 ни при каких условиях не давало какого-либо заметного ослабления, а когда соединили их около 6 шт. в трубу, получили хорошее ослабление НСИ и конд. помех (на 12 и 20 МГц была проблема). ну и искать более подходящие марки феррита, позволяющие снизить габариты фильтра. ВСЕ.
по землям и прочему я уже говорил- пробрасывание их абы как мало поможет- нужно все продумывать, если плата контроллера плохо сделана, то от НСИ и кондуктивных помех будет сбоить 100%- индуктивность проводов PE (зеленые) такая, что от них мало толку...
вот и предлагаю бороться с НСИ наиболее эффективным из оставшихся способов

вот какие можно поглядеть: http://www.tdk.co.jp/tefe02/emc.htm#aname8
к примеру
http://www.tdk.co.jp/tefe02/e9a15_zcat_v.pdf - Large core size prevents saturation during large signal surges.
http://www.tdk.co.jp/tefe02/e9a15_zcat_v.pdf - Effective for EMS (Electromagnetic Susceptibility), immunity against surges/noise.
также стр. 11
http://www.epcos.com/web/generator/Web/Sec...cationNotes.pdf