Cảm biến điện áp đầu ra tăng bất ngờ

Tôi đang sử dụng cảm biến hạt Shinyei PPD-60PV ​​trong một sản phẩm và tôi đã nhận thấy điều gì đó rất kỳ quặc khi thử nghiệm và tôi không biết làm thế nào để giải thích nó. Nó được kết nối với bảng WildFire bằng cách nối cáp với bảng bộ điều hợp giao diện. WildFire được cung cấp bởi 5V thông qua cổng USB. PPD-60PV ​​có hai kết nối 5V / GND được tạo thông qua bảng bộ điều hợp giao diện và đầu ra tương tự được nối với đầu vào A7 ADC của WildFire bằng bảng bộ điều hợp giao diện.

Sản phẩm của tôi hỗ trợ hai chế độ hoạt động cơ bản: (1) Kết nối Wi-Fi và (2) Ngoại tuyến. Những gì tôi đã phát hiện ra là ở chế độ Wi-Fi, đầu ra tương tự của cảm biến PPD-60PV ​​dường như tăng lên khoảng một volt. Điều tôi phát hiện ra (và hết sức thu hẹp triệu chứng xuống) là sự tăng điện áp này xảy ra dần dần (trong vài giây), chỉ sau khi ESP8266 kết nối với mạng Wi-Fi. Nó cũng phục hồi dần dần về giá trị cơ bản bình thường (trong một khoảng thời gian tương tự) khi đặt lại ESP8266 (và do đó ngắt kết nối nó khỏi mạng Wi-Fi).

Các thí nghiệm chẩn đoán tiếp theo cho thấy rằng sự tăng điện áp này trên đầu ra analog của cảm biến xảy ra ngay cả khi tôi ngắt kết nối đầu ra analog khỏi WildFire hoàn toàn để các kết nối 5V / GND tại chỗ và thăm dò nó bằng máy hiện sóng.

Ngoài ra, nếu tôi có hai cụm được cắm vào cùng một nguồn điện, với một trong số chúng ở chế độ Wi-Fi và một trong số chúng ở chế độ ngoại tuyến, đơn vị chế độ ngoại tuyến biểu hiện hiện tượng tăng điện áp. Sự gia tăng chắc chắn là có, và cũng đáng chú ý là nó ở mức độ thấp hơn so với khi thiết bị ở chế độ Wi-Fi, ví dụ 600mV - 700mV.

Thiết bị ngoại tuyến được kết nối với nguồn điện bị cô lập (ví dụ: bộ pin) không gặp phải tình trạng tăng điện áp, ví dụ: mặc dù gần với thiết bị được kết nối Wi-Fi.

Tôi tự hỏi liệu có thể đó là sự cố điện trở trên mặt đất không, nhưng mọi thứ đều có độ dài khá ngắn ở đây và tôi đã đo điện trở từ cả hai kết nối mặt đất cảm biến trở lại mặt đất WildFire ở mức 0,2 ohms và tôi đã đo tổng dòng điện của hệ thống tại khoảng 300mA (hiển thị trên màn hình LCD của nguồn điện 5V để bàn thông thường). Điều đó chắc chắn không giải thích cho sự gia tăng 1V theo như lý luận của tôi.

Tôi hiểu rằng đầu ra tương tự PPD-60PV ​​là đầu ra đệm có trở kháng thấp, nhưng điều đó không hoàn toàn rõ ràng từ biểu dữ liệu. Hiện tại tôi đang bị mắc kẹt / bối rối và tôi không biết phải làm gì tiếp theo.

Vì vậy, đối với câu hỏi đã bỏ qua của tôi. Điều gì có thể là nguyên nhân sâu xa của những gì tôi đang quan sát ở đây? Bạn có lời khuyên nào cho những gì tôi có thể làm tiếp theo để giải quyết vấn đề này?

Nếu hệ thống của bạn sử dụng photodiode để phát hiện, nó được gắn vào bộ khuếch đại / tích hợp khuếch đại tương đối cao và trường điện từ mạnh (wifi) có thể dẫn đến điện áp xoay chiều được điều chỉnh bởi tiếp giáp diode và xuất hiện trên đầu ra. Nếu đây là vấn đề của bạn, bạn có thể giải quyết nó bằng cách tăng khoảng cách từ bộ phát wifi hoặc che chắn bổ sung xung quanh photodiode. Tôi cá là cảm biến của bạn đã che chắn xung quanh photodiode rồi.

Vì một số lý do, cảm biến hạt có xu hướng thu nhiễu tần số cao từ băng tần 2.4Ghz. Vì bạn không có bất kỳ kiểm soát nào đối với bố trí PCB hoặc mạch của cảm biến hạt, các tùy chọn bạn có cho điều khiển EMI sẽ bị hạn chế. Có một vài điều bạn có thể làm.

1) Hãy cho nhà sản xuất biết. Có một cơ hội từ xa rằng họ có thể giúp bạn giải quyết vấn đề

2) Bảo vệ thiết bị
Đầu tiên đặt thiết bị vào vỏ kim loại chỉ có lỗ cho tín hiệu tương tự và tín hiệu nguồn. Vỏ kim loại tốt nhất sẽ được làm từ đồng, sử dụng băng đồng để đóng các lỗ không cần thiết. Nhôm có thể làm việc nhưng không phải là vật liệu che chắn tốt. Có hai cách tín hiệu 2.4Ghz có thể ảnh hưởng đến cảm biến của bạn. Một được tiến hành phát thải thông qua các dây nguồn và dây tương tự kết nối với bảng, cách khác là thông qua không khí.

Nếu bạn đặt vỏ kim loại (không có lỗ trừ nguồn và tín hiệu tương tự), và bạn vẫn nhận được tín hiệu tăng. Điều này sẽ gợi ý rằng tín hiệu đang đi qua các dây. Nếu nó đi qua dây dẫn, sau đó tăng độ tự cảm bằng cách thêm ferrites và bộ lọc tụ điện. Ferrites làm tăng độ tự cảm của dây và có thể được thêm vào bên ngoài dây. Tín hiệu tần số cao luôn đi theo đường dẫn có độ tự cảm thấp nhất, việc tăng độ tự cảm sẽ "thay đổi đường truyền hiện tại" của tín hiệu tương tự như cách tăng điện trở làm giảm dòng điện trong trường hợp tải điện trở song song.

Nếu bạn không gặp vấn đề với khí thải được tiến hành, thật tuyệt. Cảm biến hạt sẽ không thể hoạt động mà không cần tiếp cận với không khí. Vì vậy, sau đó bạn sẽ cần thử nghiệm nhiều hơn với việc đặt các lỗ vào hộp để cho phép luồng không khí đủ trong khi chặn tín hiệu tần số cao. Nối đất hộp có thể giúp ích, thử nghiệm nối đất ở các điểm khác nhau, một số sẽ tốt hơn những điểm khác. Vì tôi không thể thấy thiết lập của bạn, tôi không thể nhận xét vị trí tốt cho mặt đất.

Vấn đề EMI mất kiểm tra và kiên nhẫn, chúc may mắn.

Có vẻ như vấn đề của bạn được tiến hành EMI (không được chiếu) từ mô-đun WiFi. Hãy thử chặn bất kỳ dòng RF nào trong nguồn và tín hiệu dẫn bằng hạt ferrite. Vẫn tốt hơn, xây dựng bộ lọc mạng pi cho mỗi đạo trình bằng cách thêm các tụ điện vào mặt đất ở hai bên của hạt.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Giữ tất cả các khách hàng tiềm năng, đặc biệt là về phía ESP8266, càng ngắn và trực tiếp càng tốt.

Cảm biến có thể bị ảnh hưởng bởi bức xạ RF. Tôi đã thấy hiệu ứng này tại nơi làm việc trên nhà máy sản xuất hàng loạt sản phẩm.

Một cách để kiểm tra là

a) kết nối nguồn với cảm biến

b) giám sát đầu ra của máy kiểm tra chạy bằng pin

c) sử dụng bộ pin USB LiPo riêng biệt để cấp nguồn cho ESP8266 và đặt nó ở chế độ kết nối Wifi. Do không có kết nối dây vật lý giữa ESP8266 và bộ cấp nguồn cảm biến / đa bộ cảm biến, nên mọi tác động chỉ có thể thông qua bức xạ RF

d) khoảng cách khác nhau giữa ESP8266 và cảm biến, từ 3 mét đến vài centimet

e) quan sát nếu tăng điện áp xảy ra khi khoảng cách nhỏ

EMC Mẫn cảm là một vấn đề được biết đến. Thông thường các sản phẩm điện tử được sản xuất hàng loạt phải trải qua thử nghiệm Độ nhạy EMC như một phần của quy trình chứng nhận. xem wikipedia "Kiểm tra độ nhạy của trường bức xạ thường liên quan đến nguồn năng lượng xung RF hoặc EM công suất cao và ăng ten bức xạ để hướng năng lượng vào nạn nhân hoặc thiết bị tiềm năng được thử nghiệm (DUT)."

Máy phát thử nghiệm tạo ra cường độ trường tại xxx V / mét và quét trên một dải tần số rộng. Ví dụ, EN61000-6-3 là 30 MHz, 230 MHz, 30 dBuV / m và 230 MHz, 1 GHz, 37 dBuV / m.