Woher kommen diese 50Hz-Geräusche?

Schaltungsaufbau:

  1. Ein AC-DC-Stromrichter MeanWell 220V bis 5V . Der Ausgang beträgt 5V. Das Stromnetz läuft mit 50 Hz.

  2. Wir bauen DC-DC-Wandler (Power Module) mit mehreren Ordnungen von Tiefpassfiltern, um verschiedene DC-Spannungen bereitzustellen, die für unseren Hauptstromkreis benötigt werden: +5 V, +15 V, -15 V

  3. Der Hauptstromkreis verwendet die oben erzeugten Spannungen. Es liefert Steuersignale an sein Ziel und liest Rückkopplungssignale. Es verbindet sich mit dem Ziel durch 2,54 mm Dupont-Drähte, die etwa 0,3 Meter lang sind. Es passt die Steuersignale entsprechend den Rückkopplungssignalen an. Das Zielgerät hat einen rein differenziellen Empfänger und darf nicht durch Gleichtaktstörungen beeinflusst werden.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Problem:

  1. Die gesamte Schaltung läuft normal in unserem Firmenlabor. Der Stromkreis ist nicht mit Erde verbunden.

  2. Wenn es in einem Labor mit vielen Geräten (Oszilloskope, Signalgeneratoren usw.) verwendet wird, funktioniert es nicht mehr gut. Das Rückkopplungssignal sieht wie folgt aus, nämlich 50-Hz-Rauschen.Geräusche

  3. Wenn die Schaltungserde mit Erde verbunden ist, wird das 50-Hz-Rauschen stark reduziert. Es beginnt zu wirken.

  4. Es gibt immer noch 50-Hz-Geräusche, die in meinem Labor nicht existieren und die Geräteleistung beeinträchtigen.

Fragen

  1. Woher kommen die 50Hz-Geräusche?

  2. Warum werden die Geräusche reduziert, wenn der Stromkreis mit Erde verbunden wird?

  3. Wie kann man das 50-Hz-Rauschen vollständig entfernen?

Sie haben Ihr Land nicht in Ihrem Profil eingetragen, aber ich vermute, dass die 50 Hz von der Hintergrundstrahlung des Stromnetzes stammen. Es ist ein ziemlich häufiges Problem.
Danke für deine Antwort. Reduziert das Verbinden des Stromkreises mit Erde das 50-Hz-Rauschen? Und ja, das Stromnetz in meinem Land verwendet 50 Hz.
Ihre Frage beginnt mit der Erwähnung eines Netzteils, was darauf hindeutet, dass dies die Ursache sein könnte (?). Aber Ihre Schaltung hat möglicherweise andere empfindliche Punkte, lange Drähte, um das 50-Hz-Brummen aufzunehmen.
"Reduziert das Verbinden des Stromkreises mit Erde das 50-Hz-Rauschen?" Mal geht es, mal nicht, mal macht es keinen Unterschied! Es hängt alles von Ihrem Systemaufbau / Ihren Verbindungen / Schaltkreisen ab.
@FakeMoustache Das ist wahr! Wir verwenden lange Drähte, um unser Gerät mit seinem Ziel zu verbinden. Aber warum würde die Verbindung unserer Gerätemasse mit Erde die Geräusche stark reduzieren?
Es kann sein, dass durch diese langen Drähte ein 50-Hz-Strom fließt und Sie durch Anschließen an Masse diesen Strömen irgendwie einen anderen Weg geben, nicht mehr durch Ihre Drähte.
Durch die richtige Nutzung der Erdverbindung kann das Gleichtaktrauschen stark reduziert werden, insbesondere in Verbindung mit Y-Caps.
Alles, was ich sehe, ist ein Bild eines Signals und kein Schema und eine Aussage darüber, dass es nicht mehr gut funktioniert. Nichts weiter.
Du sagst auch etwas zu „The Circuit is testing in China“: 1. Welche Schaltung? Die Lieferung oder Ihre? 2. Wissen Sie, dass sie es getestet haben, oder sagen sie, dass sie es getan haben?
Einiges davon könnte auch Rauschen sein, das mit der Oszilloskopmasse gekoppelt ist.
Möglicherweise haben Sie Komponenten, die als Antennen oder Magnetschleifen fungieren, und möglicherweise ist eine gewisse Abschirmung erforderlich. Die Stärke des Rauschens von fast 1 V (sieht aus wie ~ 800 mV) ist super seltsam und sehr schlecht. Wenn Sie Lichtempfänger im Stromkreis haben, können es auch die Glühbirnen in Ihrem Büro sein, die je nach Standort mit 50 oder 60 Hz blinken - dies kann sowohl von Schaltkreisen als auch von HF-Strahlung aufgenommen werden.
@Andyaka Meinst du, der Teil "Schaltungsstruktur" ist nicht klar? Welche weiteren Informationen sollte ich bereitgestellt haben?
@Asmyldof Die gesamte Schaltung, einschließlich Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, Stromversorgungsschaltung und unserer Hauptschaltung. 2. Ich habe es mit ihnen getestet.

Antworten (3)

  1. Das 50Hz-Rauschen ist Netzbrummen. Jedes Mal, wenn Sie Geräusche mit der gleichen Frequenz wie Ihr Netzbrummen aufnehmen, gehen Sie davon aus, dass es vom Netz kommt (einmal, vielleicht zweimal im Leben ist es eine falsche Annahme, aber jedes andere Mal ist es richtig).

  2. So ziemlich die einzige Möglichkeit, aufgenommenes Rauschen (Netzbrummen, EMI / RFI, was auch immer) loszuwerden, besteht darin, es zu erden.

  3. Aus Ihrem aktualisierten Frageposten geht hervor, dass das Rauschen auf einem (möglicherweise langen) Kabel auftritt, das ein nicht differenzielles Signal trägt und als Datenrückmeldung von einem (netzbetriebenen?) "Slave" -Gerät kommt.

Entweder stammt das Brummen aus dem "Slave" -Gerät aufgrund von Stromversorgungsrauschen (wahrscheinlich aufgrund schlechter Verkabelung und anderer lauter Geräte im selben Stromkreis) oder es wird vom Kabel als EMI / RFI aufgenommen.

Wenn es als EMI/RFI aufgegriffen wird (ein Teil davon ist es mit ziemlicher Sicherheit), dann könnte das Umschalten auf differenzielle Signalisierung "es beheben".

Wenn es irgendwie vom "Slave" -Gerät kommt, muss möglicherweise eine 50-Hz-Filterung und / oder Erdung in diesem Gerät hinzugefügt werden, um das Rauschen zu eliminieren, bevor es auf die Datenleitung gelangt.

Könnten Sie bitte erklären, warum der Boden das aufgenommene Rauschen reduziert? Für die Filterung im Stromversorgungsmodul verwenden wir: LC-Filter (Hochfrequenzrauschen filtern) und LDO zum Filtern von Niederfrequenzrauschen. Für den Hauptstromkreis hat jeder OpAmp zwei Kappen (10 uF und 0,1 uF) an seinen Stromversorgungsschienen.
Zu 1., wenn es jemals die Frage gibt, ob dieses 50-Hz- (oder 60-Hz-) Brummen vom Netz kommt, lösen Sie Ihr Oszilloskop am Netz aus (normalerweise eine integrierte Option bei der Auswahl der Triggerquelle) und sehen Sie sich das Rauschen an. Wenn es eine Minute oder länger in Phase mit dem Trigger bleibt, können Sie von 98 % sicher auf 99,99 % sicher gehen, dass dies die Quelle ist.
Das Kurzschließen von @richieqianle gegen Masse hilft auf zwei Arten bei Netzrauschen. Netzstromgeneratoren, Strommasten im Freien, Transformatoren von Stromversorgungsunternehmen usw. sind alle mit der Erde verbunden und verwenden sie manchmal für den Blitzschutz, für eine Referenzspannung und sogar als „vierte Phase“/Nullleiter. Jedes Mal, wenn Sie Ihre Stromversorgung bei 220 V verwenden, verbinden Sie einen Stift mit einer stromführenden Phase und den anderen mit Masse, um den Stromkreis zu vervollständigen (anders in den USA). Das direkte Anschließen von Netzrauschen an Masse führt zu einem "Kurzschluss"
#2 Die Erde funktioniert effektiv wie ein riesiger Kondensator. Jedes Mal, wenn ein Blitz auf den Boden trifft, verringert er die Ladung dieses Boden-Luft-Wolken-Kondensators. Aufgrund der enormen Speicherkapazität der Kapazität des Planeten ist jedes Rauschen, das Sie in die Erde einbringen, von zu geringer Energie, um eine merkliche Änderung des Potentials zu verursachen, so dass das Rauschen effektiv in einem Kondensator gespeichert wird, der so groß ist, dass es "das ultimative" Low- Filter passieren.
Können Sie Ihr Gerät testen, wo es dieses 50-Hz-Brummen von uns aufnimmt, und feststellen, ob Sie das Brummen im Netzteilausgang oder nur im Hauptstromkreis finden, bitte?
Danke für deine Erinnerung. Ich werde das Experiment durchführen, wenn ich in Wochen Gelegenheit dazu hätte. Aber woher soll der Erdbezug kommen? Was ist, wenn das Labor unseres Kunden keinen Erdungspunkt hat?
Wenn Ihr Kunde in seinem Labor 220-V-Netzstrom hat, dann hat er Masse. yunhuanelectric.com/Clkj_Images/upfile/image/20130325/… Wenn die Stromversorgung in ihrem Labor korrekt verdrahtet ist, sollten Sie in der Lage sein, den Erdungsstift einer Steckdose als Erdungsreferenz zu verwenden. Wenn Sie eine schlechte Verkabelung vermuten, nehmen Sie ein Kabel mit, das im Freien von ihrem Labor bis zum Boden reichen kann; Stecken Sie ein Ende des Kabels mindestens 5-10 cm in den Schmutz und testen Sie dann mit einem Messgerät auf Wechsel- oder Gleichspannung zwischen dem anderen Ende dieses Kabels und dem "Erdungs" -Stift ihrer Steckdose (sollte 0 V Wechselspannung und <0,2 V betragen). VDC).
Wenn das Labor Ihres Kunden keinen zuverlässigen Erdungspunkt hat, würde ich dem Kunden empfehlen, einen Elektriker eine korrekte Erdung für sein Stromsystem installieren zu lassen, da eine schlechte Erdung #1 gefährlich für die gesamte Elektronik und #2 gefährlich für möglicherweise Stromschlag oder Stromschlag ist Menschen.
@RobhercKV5ROB Vielen Dank für Ihre vorherige Hilfe. Darf ich fragen, ob Stromquellen wie diese, bei denen Pin 3 mit Masse verbunden ist, zur Lösung dieses Problems beitragen würden? Ich könnte versuchen, Pin 3 (FG) des Ausgangs mit Pin 4 (Ausgang -V) zu verbinden. meanwell.com/mw_search/NES-15/NES-15-spec.pdf
Das mag helfen, aber nachdem ein paar "Auffrischer" Ihren Fragenbeitrag durchgelesen haben, bin ich mir ziemlich sicher, dass das 50-Hz-Brummen, das Sie aufnehmen, EMI / RFI ist, das von den "anderen lauten Geräten" im Labor ausgestrahlt wird. Während die Bereitstellung eines anderen Erdungspunkts dabei durchaus hilfreich sein kann, wäre eine zuverlässigere Lösung wahrscheinlich die Verwendung von Differenzsignalen auf dieser Leitung oder zumindest die Verschiebung aller Signalfrequenzen auf dieser Leitung hoch genug (z. B. mindestens mehrere KHz). um die Installation von Low-Pass-to-Ground- und High-Pass-Inline-Filtern in Ihrer Rückkopplungsleitung zu ermöglichen, um diese zu reduzieren/eliminieren (Forts.)
die Auswirkungen der aufgenommenen Interferenz auf dieser Leitung. Fügen Sie im Grunde einen 100-Hz-Cutoff-Tiefpassfilter zwischen Rückkopplung und Masse und dann einen 1-kHz-Cutoff-Hochpassfilter zwischen Ihrem "Hauptschaltkreis" -Gerät und der Rückkopplungsleitung hinzu. Auf diese Weise sieht jedes 50-Hz-Rauschen einen sehr niederohmigen Pfad zu Ihrer Masseverbindung und einen sehr hochohmigen Pfad zu Ihrem Dateneingang. Wenn Sie Gleichstrom durch dieselbe Leitung leiten, müssten Sie natürlich einen 50-Hz-zentrierten Bandpassfilter anstelle des 100-Hz-Tiefpassfilters verwenden.

Wie andere gesagt haben, sind die 50 Hz mit ziemlicher Sicherheit netzbezogen. Sie sagen, das Ziel hat einen Differentialempfänger, aber Sie sagen nicht, ob der "Hauptschaltkreis", der das Rückkopplungssignal vom Ziel empfängt, einen Differentialempfänger verwendet oder wie die Signalisierungspegel des Rückkopplungssignals sind. Selbst unter der Annahme einer Differenzschaltung hat jeder echte Differenzialempfänger einen begrenzten Gleichtaktbereich, den Sie leicht überschreiten könnten. Wenn Sie Ihre Systemerde mit der Erdung verbinden, wird das 50-Hz-Gleichtaktrauschen wahrscheinlich auf ein Niveau reduziert, das Ihr Empfänger tolerieren kann.

Schaltnetzteile wie das von Ihnen gezeigte haben im Allgemeinen einen Kondensator, der die Lücke zwischen der Primärseite (Netz) und der Sekundärseite (Ausgang) überbrückt (allgemein als "Y" -Kappe bezeichnet). Seine Funktion besteht darin, Störungen zu reduzieren, die von den Schaltkreisen der Stromversorgung erzeugt werden. Aufgrund dieses Kondensators und der parasitären Kapazität zwischen der Primär- und Sekundärseite des Transformators selbst kann der Ausgang der Stromversorgung eine sehr große (> 100 V) Wechselspannung in Bezug auf Erde überlagern. Dieses Wechselstromsignal hat eine relativ hohe Quellenimpedanz, da der Kondensator relativ klein ist, und hat daher bei der Netzfrequenz eine hohe Reaktanz. Aufgrund dieser hohen Impedanz stellt dies kein Sicherheitsrisiko dar (es sei denn, der Kondensator schließt kurz, weshalb für diese Funktion speziell ausgelegte Kondensatoren verwendet werden).

Wenn Sie in Ihrem Labor testen, ob sowohl der Hauptstromkreis als auch das Ziel in Bezug auf die Erdung schweben, dann reitet alles zusammen auf dieser Wechselstromkomponente, und es gibt kein Problem. Wenn Sie es in die reale Welt bringen und das Zielgerät eine Verbindung zur Erde hat (sogar eine kleine kapazitive Verbindung), haben Sie jetzt eine große Potentialdifferenz zwischen dem Hauptstromkreis und dem Ziel, und das Problem tritt auf. Indem Sie auch Ihren Hauptstromkreis mit Erde verbinden, reduzieren Sie die Potentialdifferenz zwischen dem Hauptstromkreis und dem Ziel erheblich, sodass Ihr Empfänger funktionieren kann.

Sie geben auch nicht viele Informationen über die Entfernung zwischen dem Hauptstromkreis und dem Zielgerät, die Art der verwendeten Verkabelung usw. Je mehr Informationen Sie angeben, desto bessere Antworten erhalten Sie wahrscheinlich.

Danke, dass du so eine tolle Antwort gegeben hast! 1. Der Empfänger ist Single-Ended. 2. Die Verbindung zwischen Hauptstromkreis und Ziel erfolgt über Dubont-Drähte, die im Diagramm im bearbeiteten Beitrag dargestellt sind. 3. Meinen Sie, dass durch Verbinden des Hauptstromkreises mit Erde ein Pfad für das große Wechselstromsignal bereitgestellt wird? Aber die Verbindung zur Erde erfolgt immer noch über 10-MOhm-Widerstände. Wie würde das helfen?
Kann ich das Leistungsmodul irgendwie erden? Ich möchte die Nutzung wirklich vereinfachen.
Und meinst du, der Y-Kondensator macht den Ausgang des Netzteils nicht mehr wirklich schwebend?
Aha! Der unsymmetrische Rückkopplungsempfänger macht dieses Szenario also noch wahrscheinlicher. Ich bin nicht vertraut mit dem, was Sie als 2,54-mm-DuPont-Drähte bezeichnen. Ich nehme an, 2,54 mm ist der Steckerabstand, aber ich weiß nicht, ob die Drähte verdrillt, abgeschirmt oder was auch immer sind. Wenn Sie einen Link zu einem Produktdatenblatt bereitstellen könnten, wäre dies hilfreich, aber ich denke nicht, dass dies der wichtigste Punkt ist. Das Verbinden des Hauptschaltkreises mit Erde bringt ihn auf ein ungefähr gleiches Potential wie das Ziel (dh beide haben ihre Schaltungsmassereferenz auf Erdpotential). 10MOhm kann ein zu hoher Widerstand sein. Möglicherweise müssen Sie weniger verwenden.
Ja, ich denke, das Verbinden der DC-Rückleitungsmasse mit Erde im Leistungsmodul würde funktionieren. Auf diesem Weg könntest du wahrscheinlich ein paar Kiloohm tolerieren, aber ich denke, 10 MB sind zu hoch. Achten Sie auch auf das Problem, dass, wenn jemand eine andere Wandwarze mit denselben Nennspezifikationen (Spannung und Strom) ersetzt, diese möglicherweise eine andere Y-Kappe hat und die Dinge wieder nicht mehr funktionieren. Sie müssen für den schlimmsten Fall entwerfen. Und ja, die Y-Kappe lässt den Wandwarzenausgang nicht wirklich schweben. Möglicherweise können Sie eine benutzerdefinierte Wandwarze mit einer kleineren Y-Kappe oder gar keiner bekommen, aber das ist keine gute Lösung.
Danke für deine bisherige Hilfe. Ich denke, Ihre Antwort hat die Antwort gegeben. Darf ich fragen, ob Stromquellen wie diese, bei denen Pin 3 mit Masse verbunden ist, zur Lösung dieses Problems beitragen würden? Ich könnte versuchen, Pin 3 (FG) des Ausgangs mit Pin 4 (Ausgang -V) zu verbinden. www.meanwell.com/mw_search/NES-15/NES-15-spec.pdf

Laut Reise-Websites und Wikipedia verwendet China 50-Hz-Strom. Jeder Wechselstrom gibt elektromagnetische Strahlung mit der gleichen Frequenz ab. Dies ist eine wahrscheinliche Quelle des Rauschens. Wenn Sie eine beliebige Schaltung auf die gleiche Weise testen, werden Sie wahrscheinlich das gleiche Rauschen finden. Versuchen Sie dies, bevor Sie nach anderen Lösungen suchen.

Woher kommen diese 50Hz-Geräusche?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 1v