Моя проблема ЭМС, Вопрос к гуру! Опции

[Firer]

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?

[Firer]

Уважаемые коллеги! Всем громадное спасибо за советы, что не пожалели время.
Закончены предварительные испытания.

Зависать все перестало.

Что было сделано:
1.На обратную сторону платы были напаяны толстые провода шунтирующие землю от каждого из внешних разъемов - к разъему ввода питания. Сечение около 1мм2.
2.На линии разъемов ЖКИ, клавиатуры (то что заводилось напрямую на ноги STM32F217 без всяких буферов) были напаяны TVS-диоды ESD5Z5.0T1G (мелкие заразы!)
3.На кабели разъемов ЖКИ, клавиатуры были повешаны ферритовые трансфлюкторы типа таких
http://www.chipdip.ru/product/k1nfr-08/

Сейчас буду по частям отрезать все доработки чтобы найти конкретно что существенно улучшило ситуацию.

[shf_05]

Сейчас буду по частям отрезать все доработки чтобы найти конкретно что существенно улучшило ситуацию.

ставлю на 3-е!

[alexPec]

ставлю на 3-е!

Пожалуй тоже соглашусь

[=AK=]

Пожалуй тоже соглашусь

А я нет. Ферриты хороши для борьбы с излучаемыми помехами. А для повышения устойчивости к внешним помехам они не очень эффективны.

[shf_05]

А я нет. Ферриты хороши для борьбы с излучаемыми помехами. А для повышения устойчивости к внешним помехам они не очень эффективны.

а как же всеми любимые коммон моде чоке? если помехи синфазные и достаточно высокочастотные самое то.
и тем более вешать ферр. фильтр у источника помех будет даже еще лучше...
земля тоже очень важна, но пробросив ее проводами сильно улучшить защиту от ВЧ помех (и импульсных помех) не удастся, если сбоит плата процессора от воздействия на порты ввода-вывода. тут имхо выход один не пустить помеху до этой платы и на будущее подумать о лучшей ее разводке.

[=AK=]

а как же всеми любимые коммон моде чоке? если помехи синфазные и достаточно высокочастотные самое то.

Неуместное сравнение. Если в common mode choke намотано хотя бы по 100 витков, то у него уже примерно на четыре порядка больше индуктивность, чем у феррита, надетого на провод.

Просто феррит на провoде в качестве барьера для помех мало что дает. Зато он сильно меняет волновое сопротивление, поэтому, надетый на середину провода, "разрезает" на две части виртуальную антенну, которой является этот провод. Из-за этого излучение можно заметно снизить.

[alexPec]

Просто феррит на провoде в качестве барьера для помех мало что дает. Зато он сильно меняет волновое сопротивление, поэтому, надетый на середину провода, "разрезает" на две части виртуальную антенну, которой является этот провод. Из-за этого излучение можно заметно снизить.

Ну не знаю, продеваем шлейф 16 жил (на нем 3 датчика термосопротивления) через ферритовое кольцо 10х6х4, даже без витка. Разница скажу я вам налицо. Без него при работающем частотнике невозможно что-то померять - температуры скачут с разбросом 40..60 градусов, продеваем через феррит возле измерительной платы - болтанка в пределах 0.2..0.3 градуса. Выяснили экспериментально, ничего не считали, тем не менее результат метода стабилен.
Ферриты в свое время подсмотрел в аппаратуре NEC - они эксперты в области ЭМС, читал, у них лаборатория для ЭМС измерений где-то в горах, с пониженным электромагнитным фоном. Так вот даже на свой программатор (не говоря уже о серьезной аппаратуре) они вешают ферриты с обоих концов на USB-кабель, и с обоих концов на кабель, идущий от программатора до целевой платы, а кабель этот 15 см.

PS

Они там поставлены, чтобы пройти по уровню излучаемых помех.

Устройство, не восприимчивое к внешнему излучению, как правило (в случае линий связи в частности) является очень плохим излучателем. Т.е. если антенна на прием плохая, то и на передачу никакая. Если ферриты снижают излучаемые помехи они автоматически снижают чувствительность линии к внешним помехам.

PPS Посмотрел файлик - конечно надо ферриты одевать, но это уж перебор. В случае тех картинок где все ферритами обвешано, излучение от рядомстоящей базовой станции будет на порядки выше. Зачем столько-то, например на питание??? Или сетевую витую пару?

[=AK=]

продеваем шлейф 16 жил (на нем 3 датчика термосопротивления) через ферритовое кольцо 10х6х4, даже без витка. Разница скажу я вам налицо. Без него при работающем частотнике невозможно что-то померять - температуры скачут с разбросом 40..60 градусов, продеваем через феррит возле измерительной платы - болтанка в пределах 0.2..0.3 градуса.

Очевидно, что вы этим колечком расстраиваете приемную антенну. А вот если ваше устройство сбоило на EFT тестах , то очень сомневаюсь, чтобы колечко вам сильно помогло, поскольку там помеха наводится не по эфиру, а через емкостные клещи.

Устройство, не восприимчивое к внешнему излучению, как правило (в случае линий связи в частности) является очень плохим излучателем.

Мощные источники помех (импульсные БП, искрящие контакты реле, тиристоры, и т.п) как правило сами невосприимчивы к помехам, как с ними быть?

ферриты снаружи- это для устойчивости аппаратуры к внешним воздействиям.

Какие у вас основания для этого утверждения?

[shf_05]

подаем помехи через емк. и инд. "клещи" - наносек. и кондуктивные. Поэтому поводу повторюсь- пробовали сами множество видов ферритов и конструкций (размер, число витков), были разные результаты, но с опр. типами практически удалось добиться существенного снижения уровня помех на выходе фильтра-входе ап-ры.
уважаемый =AK= я не спорю и не навязываю вам свое мнение, просто из моего опыта говорю для чего я применял ферр. фильтры, дело в том, что мои изделия не являются сами источниками мощных помех, а как раз подвергаются им. Конечно, применяя те же самые фильтры и т.п. вы защищаете "внешнюю среду" от помех, создаваемой аппаратурой, то же самое только наоборот я советую попробовать автору.
если вы подключаетесь к ап-ре, которая сильно излучает кондуктивные помехи, что делать? лезть в ап-ру или защищаться самому?
утверждение касается моего опыта, конечно, у этих "колечек" и др. назначение тоже есть, но если скажем дискретный вход, на котором по определению "ничего нет", потому что он вход, но тем не менее висит колечко- зачем? или на входе скажем счетчиков электроэнергии, термодатчиков, входах аудиоаппаратуры и т.п. - все это ведь не является источником помех.

про шлейф- имхо: неважно, как навелась помеха на шлейф по эфиру или через клещи- клещи кстати тоже используют эл.маг. связь как и эфир?
пс- мое мнение колечки следует применять для 1. предотвращения помехоэмиссии, 2. сопротивления синфазным помехам.

Прикрепленные файлы

 Use_Soft_Ferrites.pdf ( 409.42 килобайт ) Кол-во скачиваний: 78