Несподіваний підйом напруги на виході датчика

Я використовую датчик твердих часток Shinyei PPD-60PV ​​у продукті, і я помітив щось дуже дивне при тестуванні, і не знаю, як це пояснити. Він підключений до плати WildFire шляхом підключення до плати інтерфейсного адаптера. WildFire працює від 5В через USB-порт. PPD-60PV ​​має два підключення 5V / GND, виконані через плату адаптера інтерфейсу, і аналоговий вихід, який підключається до входу АЦП A7 WildFire за допомогою плати адаптера інтерфейсу.

Мій виріб підтримує два основні режими роботи: (1) Підключено Wi-Fi та (2) Офлайн. Я виявив, що в режимі Wi-Fi аналоговий вихід датчика PPD-60PV, схоже, зростає приблизно на вольт. Я виявив (і ретельно звузив симптом до того), що цей підйом напруги відбувається дещо поступово (протягом декількох секунд), лише після того, як ESP8266 підключиться до мережі Wi-Fi. Також він поступово (через аналогічний проміжок часу) відновлює нормальне базове значення після скидання ESP8266 (і, отже, відключення його від мережі Wi-Fi).

Подальші діагностичні експерименти виявляють, що це підвищення напруги на аналоговому виході датчика відбувається, навіть якщо я взагалі відключую аналоговий вихід від WildFire, залишаючи 5В / GND-з'єднання на місці, і пробую його осцилографом.

Крім того, якщо у мене є два пристрої, підключені до одного джерела живлення, причому одна з них знаходиться в режимі Wi-Fi, і одна з них в режимі офлайн, блок офлайн-режиму демонструє явище підвищення напруги. Зростання, безумовно, є, і також слід зазначити, що це в меншій мірі, ніж тоді, коли сам прилад знаходиться в режимі Wi-Fi, наприклад, 600mV - 700mV.

Автономний блок, підключений до ізольованого джерела живлення (наприклад, акумуляторної батареї), не відчуває підвищення напруги, наприклад, незважаючи на фізичну близькість до підключеного до мережі Wi-Fi пристрою.

Мені було цікаво, чи це може бути проблема опору наземного шляху, але тут все досить коротких довжин, і я виміряв опір обох датчиків заземлення датчика назад до землі WildFire по 0,2 Ом кожен, і я виміряв загальний струм системи на близько 300 мА (відображається на РК-дисплеї звичайного 5В напруги живлення на стільниці). Це, звичайно, не пояснює зростання на 1 В, наскільки я міркую.

Я розумів, що аналоговий вихід PPD-60PV ​​- це буферний вихід низького опору, але це не зовсім зрозуміло з таблиці. Я на даний момент застряг / здивований, і не знаю, що робити далі.

Отож, до мого недолюдного питання. Що може бути першопричиною того, що я спостерігаю тут? Яку пораду ви маєте щодо того, що я можу зробити далі, щоб вирішити цю проблему на перший план?

Якщо ваша система використовує фотодіод для виявлення, він приєднаний до підсилювача / інтегратора відносно високого посилення, а сильні електромагнітні поля (wifi) можуть призвести до індукованих напруг змінного струму, які виправляються діодним переходом і з'являються на виході. Якщо це ваша проблема, ви можете вирішити її, збільшивши відстань від вашого передавача wifi або додаткового екранування навколо фотодіоду. Я думаю, що у вашого датчика вже є екранування навколо фотодіоду.

Чомусь датчик частинок схильний приймати шум високої частоти з діапазону 2,4 ГГц. Оскільки ви не маєте ніякого контролю над компонуванням друкованої плати або ланцюгом датчика твердих часток, ваші параметри для управління EMI будуть обмежені. Ви можете зробити кілька речей.

1) Повідомте виробника. Існує віддалений шанс, що вони можуть допомогти вам у вирішенні проблеми

2) Екран приладу
Спочатку покладіть пристрій у металевий корпус із лише отворами для аналогових та силових сигналів. Кращий металевий корпус був би зроблений з міді, використовуйте мідну стрічку, щоб закрити зайві отвори. Алюміній може працювати, але не є таким хорошим екрануючим матеріалом. Є два способи, як 2,4 ГГц сигнали можуть впливати на ваш датчик. Один проводиться викидами через силові та аналогові дроти, які підключаються до плати, інший - через повітря.

Якщо ви поставите металевий корпус (жодних отворів, крім живлення та аналогового сигналу), ви все одно отримаєте сигнал підвищення. Це дозволило б припустити, що сигнал проходить через дроти. Якщо його потрапляє через дроти, то збільшуйте індуктивність, додаючи ферити і конденсатори фільтру. Феррити підвищують індуктивність дроту, і їх можна додавати назовні на дріт. Сигнали високої частоти завжди йдуть по шляху найнижчої індуктивності, посилення індуктивності "змінить поточний шлях" сигналу, аналогічно тому, як збільшуючий опір зменшує струм у ситуації паралельного резистивного навантаження.

Якщо у вас немає проблем з проведеними викидами, чудово. Датчик твердих часток не зможе працювати без доступу повітря. Тож тоді вам знадобиться більше експериментувати із введенням отворів у коробку, щоб забезпечити достатній потік повітря при блокуванні високочастотних сигналів. Заземлення коробки може допомогти, експериментуйте із заземленням її в різних точках, деякі з них будуть кращими за інші. Оскільки я не бачу ваших налаштувань, я не можу прокоментувати гарну позицію щодо місця.

Проблеми з ІМС потребують тестування та терпіння, удачі.

Здається, що ваша проблема проводиться EMI (не випромінюється) від модуля WiFi. Спробуйте заблокувати будь-які радіочастотні струми у силових та сигнальних провідниках з феритовими намистинами. А ще краще побудувати фільтр пі-мережі для кожного відведення, додавши також конденсатори на землю з обох боків бісеру.

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Зберігайте всі відводи, особливо на стороні ESP8266, максимально короткими та прямими.

На датчик може впливати радіочастотне випромінювання. Я бачив такий ефект під час роботи над заводським масовим виробництвом.

Один із способів тестування - це

а) підключити живлення до датчика

б) контролювати вихід за допомогою акумуляторного мультитестера

в) використовувати окремий акумуляторний пристрій USB LiPo для живлення ESP8266 та перевести його в режим підключення до Wi-Fi. Оскільки між ESP8266 і датчиком / датчиком живлення / мультітестером не існує фізичного провідного з'єднання, будь-який ефект може бути лише через радіаційне випромінювання

г) змінюється відстань між ESP8266 і датчиком, наприклад, від 3 метрів до декількох сантиметрів

д) спостерігайте, чи відбувається підвищення напруги, коли відстань невелика

Сприйнятливість до ЕМС - відома проблема. Як правило, для масового виробництва електронних продуктів проходити тестування на чутливість EMC в рамках процесу сертифікації. див. Вікіпедію "Тестування на радіаційне сприйнятливість до поля, як правило, включає потужне джерело імпульсної енергії РЧ або ЕМ та випромінюючу антену для спрямування енергії на потенційного жертву або пристрій, що випробовується (DUT)."

Тестовий передавач створює напруженість поля при xxx В / метр і прочищає в широкому діапазоні частот. Наприклад, EN61000-6-3 становить 30 МГц— 230 МГц, 30 дБуВ / м і 230 МГц— 1 ГГц, 37 дБуВ / м.