Защита от помех и экранирование, Как лучше всего экранировать провода от датчика Опции

[syoma]

Привет.
В общем такая ситуация - есть плата, упраляющая контакторами, реле и IGBT, работающие при напряжении 3000В. Токи до 600А, дроссели и конденсаторные батареи соответственно присутствуют . Все находится в шкафу около 2 на 2м. Короче по помехам ситуация страшная. Плохо и то что в этих условиях приходится мерять токи и напряжения всего 9 датчиков. Токи меряем датчиками Холла, а напряжения - датчиками напряжения, принцип которых мне точно неизвестен, но похоже тоже как - то по принципу Холла. Все от ABB и обеспечивает гальваническую развязку. Выходы - ток до 50мА, а питание +-15В
Управление IGBT - оптическими линиями.

Прикол в том, что после прочтения кучи книг по ЭМС я до сих пор не понимаю как лучше всего все это хозяйство защитить от помех.

В данный момент сделал так: Плата стоит в отдельном металлическом шкафу. Питание платы от гальванически изолированного ИП +24В, который стоит в другом шкафу за 2м от нее. На плате стоят DC/DC конвертеры на +-15В. Выходная земля этих ИП соеденена с корпусом шкафа. Если не соединять -то еще хуже.
Датчики соединены с платой витыми парами в экране - питание +-15В в отдельном экране, сигнал в отдельном или вместе с одним проводом питания, как получилось. Расстояние от платы до датчиков по проводам до 5м. Экран подключается к земле на общей рейке в шкафу, где находится плата. Шкаф в свою очередь уже заземлен к силовому шкафу толстым проводм.

После всего этого помехозащищенность слабенькая. При срабатывании контакторов - выбросы на входе платы значительные. Про IGBT я вообще не говорою. Плата сама по себе сделана грамотно, и все что не надо отфильтровывает, но быстроизменяющиеся сигналы тоже нужно измерять, а изза помех это не всегда выходит.

Я подозреваю что я что-то делаю не так, но не могу понять что.
Самое большое подозрение на датчики с токовым выходом - как его правильно защитить? Может надо экран к датчику подключать, но я не знаю куда - 0 у него нет. И стоит ли заземлять экран от датчиков на корпус шкафа? Земля там вроде "грязная"? Может плату зря заземлил?
Короче помогите со всем этим разобраться пожалуйста.

Спасибо

[Mik174]

А если такой вариант: на каждом датчике непосредсвенно рядом ставить платку с маленьким микроконтроллером и АЦП, пусть он меряет, а с основной платой весь обмен идет в цифре.
Так сделано в торговых кофейных автоматах, что на улицах стоят. Там внутри сделано что-то типа несложной сети, один мастер, все слейвы, по формату похоже на RS485, только уровни напряжений порядка 24 вольт.

Все платы соединены 6 проводами в параллель. Протокол называется MDB, если интересно, могу подробней про него рассказать.
Два из этих проводов - питание (по стандарту от 36 до 48В), каждая плата имеет на борту стабилизатор, т.е. по питанию уже в нее меньше всего залезет.

Если нужна высокая точность измерений, то можно соответствующую платку поместить в металлический корпус.

[syoma]

А если такой вариант: на каждом датчике непосредсвенно рядом ставить платку с маленьким микроконтроллером и АЦП, пусть он меряет, а с основной платой весь обмен идет в цифре.
Так сделано в торговых кофейных автоматах, что на улицах стоят. Там внутри сделано что-то типа несложной сети, один мастер, все слейвы, по формату похоже на RS485, только уровни напряжений порядка 24 вольт.

У меня токи должны мерятся с частотой 1Msps. И их несколько. Плюс задержка имеет большое значение. Поэтому послед. интерфейс на проходит. Для медленных сигналов - у нас еще порядка 18 термодатчиков в одном месте напихано, будем использовать МК и CAN. CAN также пойдет еще на обмен между несколькими девайсами.

Если мне говорят, что "устройство питается +-15В", то я это всегда понимаю так, что для питания используются 3 провода: +15В, -15В и общий.

Устройство питается от +-15В. То есть на датчике 3 клеммы. 1 клемма + 15В, 2 клемма -15В и 3-клемма - Выход. Общей клеммы нету. Но для измерения нужно выход датчика подключать через нагрузочное сопротивление на 0В. Посмотрите описание стандартных токовых датчиков Холла от LEM, например.

Очень странно, что в устройстве с двуполярным питанием экран подключен не к общему проводу, а к одному из проводов питания.

С этим я уже разобрался - так сделанно только в датчиках тока и только для того, чтобы на результат измерения не влияли броски напряжения в измеряемом проводнике изза емкостной связи.

Возможно, вы имели в виду, что помеха пролазит по емкостным связям? Если вы так думаете, то вряд ли это правильная догадка. Помеха скорей всего пролезает в основном за счет плохой конфигурации земель.

Ну, у меня IGBT коммутирует напряжение до 3000В. То есть это означает что на шинах(которые по всему шкафу) напряжение скачет от 0 до 3000В за 3-4мкс. И так до 2000 раз в секунду.
Что ж это за тип помехи?

Если вы видите этот импульс на входе платы, значит вы видите его осциллографом. Как подключен осциллограф? Особенно важно - куда подключена его земля при измерении?

Земля осциллографа была подключена к аналоговой земле платы недалеко от АЦП. Помеха появлялвсь на входе АЦП и по амплитуде была больше диапазона АЦП. Например вход АЦП от 0 до 2В, а помеха была до 3 Вольт.
Также была возможность смотреть выход АЦП с помощью лог. анализатора. В момент помехи показывало 111111 и т.д. То есть сигнал за пределами измерения АЦП.
С окрашенными шкафами я тоже сталкивался, но мы используем буржуйские, там вроде с этим все нормально, по крайней мере под защитным заземлением все чисто и все панели заземлены проводами, а не только за счет монтажа.
А так вроде все нормально. Единственное что изза помех осциллографом не всегда можно увидеть сигнал, но больше проблемм было в том, что на платах стояли неправильно рассчитанные антиалиазинговые фильтры, частоты которых были больше частоты выборки, вот АЦП всякую фигню и ловили. Пришлось на месте платы перепаивать.
После этого я решил на время завязать с борьбой с помехами - и так все еормально работает, а простых путей улучшения я пока не вижу.