Erdungsplatine zum Gehäuse

Ich entwerfe einen kleinen Sensor, der in ein kundenspezifisches Aluminiumgehäuse passt. Der Sensor verwendet einen CAN-Bus und ein langes Kabel, um ihn mit dem Host und der Stromversorgung zu verbinden. Die Abschirmung des Kabels wird das Gehäuse über den Stecker erden.

Sensor

Während der Entwicklung des Sensors wurde mir klar, wie wichtig es ist, das Gehäuse zu erden, da meine ADC-Messwerte sonst stärker verrauscht sind.

Mein Dilemma ist nun, dass wenn meine Kunden vergessen, die Abschirmung zu erden oder ein abgeschirmtes Kabel zu verwenden (was sie auch tun werden), die Leistung schlecht ist, da das Gehäuse schwebend bleibt.

Das Anschließen der Leistungserde an das Gehäuse (Abschirmung) im Inneren scheint ebenfalls eine schlechte Idee zu sein, da hierdurch eine Erdungsschleife entsteht.

Kann ich dieses Problem irgendwie umgehen? Eine AC-gekoppelte Abschirmung?

grounding shielding enclosure

— SensorMan
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Die AC-Abschirmungskopplung klingt problematisch, da sie eine AC-Erdungsschleife verursacht. Ich nehme an, Sie können keinen separaten inneren "Schild" oder eine billige Version davon integrieren, wie z. B. Schutzspuren und zusätzliche (leise) Bodenebenen.

— Pyramiden

Eine innere Abschirmung kann im aktuellen Design nicht realisiert werden. Ich bin nicht ganz sicher, warum ich dieses Problem habe, aber wenn ich es in das Gehäuse lege, wird alles noch schlimmer. Die AC-Kopplung wurde von mir in USB-Geräten verwendet. Sie verfügen über einen parallelen 1-Megawiderstand und eine 4,7-nF-Kappe zwischen Masse und Abschirmung am Gerät.

— SensorMan

Dies bedeutet, dass Ihr USB-Gerät, wenn dessen Abschirmung zusätzlich extern geerdet ist, über eine Erdungsschleife mit einer Impedanz von 1Meg || verfügt 4.7nF. Viel besser als ein Widerstand von praktisch Null, aber auch nicht perfekt. Haben Sie bereits versucht, welche empirischen Auswirkungen dieser Ansatz auf Ihren Prototyp hat?

— Pyramiden

Hallo Pyramiden, nein das habe ich nicht. Ich werde die 3 verschiedenen Ansätze testen und Sie wissen lassen :)

— SensorMan

Antworten:

Zwei Lösungen:

Legen Sie dem Sensor ein abgeschirmtes Kabel bei. Bringen Sie auf dem Sensor einen Aufkleber mit der Aufschrift: Geschirmtes Kabel erforderlich.
Nehmen Sie sich genügend Zeit, um zu verstehen, warum Ihre ADC-Messwerte empfindlich auf die fehlende Abschirmung reagieren. Vielleicht können Sie dies verbessern, indem Sie die Filterung der Signale auf den Innenleitern ändern?

Für ein Produkt wie dieses habe ich gute Ergebnisse beim Verbinden der Platinenmasse mit dem Gehäuse gesehen (ich bin nicht sicher, ob Sie dies getan haben, sehe aber keinen Grund, dies nicht zu tun).

Ich habe auch gesehen, dass diese Art von Produkt mit einem Vollmetallgehäuse und nur einem nach außen geschirmten Kabel sehr unempfindlich gegen ESD- und Berstprüfungen (CE) sowie sehr lautlos gegen elektromagnetische Störungen ist. Wenn es also nichts gibt, was ich nicht aufgegriffen habe, sollten Sie sich Sorgen machen, wenn dies nicht der Fall ist.

Viel Glück.

— Rolf Ostergaard
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Danke für deine Antwort Rolf. Ich habe die Möglichkeit, die Platinenmasse wie in der Abbildung gezeigt mit dem Gehäuse zu verbinden, aber ich mache mir nur Sorgen über die Bildung von Erdungsschleifen, da die Abschirmung dann auch über den Steckverbinder mit der Platinenmasse verbunden wird. Ich bin mir nicht sicher, ob ich Ihre Antwort richtig verstehe: Sie haben beide Arten der Erdung gesehen? 1) Platinenmasse mit Gehäuse verbunden. 2) Nur das abgeschirmte Kabel ist an das Gehäuse angeschlossen, und die Platine ist nicht angeschlossen. Ist das richtig? Welches würdest du dann empfehlen? Danke noch einmal.

— SensorMan

Ich sehe keinen Grund, die Platine nicht am Gehäuse zu erden. Und Sie müssen erklären, wo sich der "Ground Loop Ghost" befindet und welchen Schaden er anrichtet, damit ich verstehen kann, wenn ich mir Sorgen machen würde.

— Rolf Ostergaard

Ich denke, er meinte die Schleife, die durch Abschirmung und Erdung des Kabels gebildet wurde. Könnten Sie das bitte erklären?

— Richieqianle

Verbinden Sie Ihre Schaltungsmasse mit dem Gehäuse. Dies allein wird Ihren Stromkreis abschirmen. Erdungsschleife tritt auf, wenn Sie zwei Erdungspunkte mit unterschiedlichen Potentialen haben. Wenn Sie alles mit einem ausreichend dicken Kabel an dasselbe Gehäuse anschließen, tritt keine Erdungsschleife auf.

Versuchen Sie übrigens, das Rauschen an Ihrem ADC-Eingang zu messen, wenn keine Masse verfügbar ist. Ich bin mir ziemlich sicher, dass es sich um ein durch eine 50-60Hz-Stromleitung induziertes Rauschen handelt.

— Ali Alavi
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