Tegangan Output Sensor Tidak Terduga Naik

Saya menggunakan sensor partikel Shinyei PPD-60PV ​​dalam suatu produk dan saya perhatikan ada sesuatu yang sangat aneh dalam pengujian, dan saya tidak tahu bagaimana menjelaskannya. Ini terhubung ke papan WildFire dengan cara pemasangan kabel ke papan adaptor antarmuka. WildFire ditenagai oleh 5V melalui port USB-nya. PPD-60PV ​​memiliki dua koneksi 5V / GND yang dibuat melalui papan adaptor antarmuka, dan output analog yang dihubungkan ke input A7 ADC dari WildFire melalui papan adaptor antarmuka.

Produk saya mendukung dua mode operasi mendasar: (1) Wi-Fi terhubung, dan (2) Offline. Apa yang saya temukan adalah bahwa dalam mode Wi-Fi, output analog dari sensor PPD-60PV ​​tampaknya naik sekitar satu volt. Apa yang saya temukan (dan susah payah mempersempit gejalanya ke) adalah bahwa kenaikan tegangan ini terjadi agak bertahap (lebih dari beberapa detik), hanya setelah ESP8266 terhubung ke jaringan Wi-Fi. Ini juga pulih ke nilai dasar normal secara bertahap (selama periode waktu yang sama) setelah mengatur ulang ESP8266 (dan karenanya memutuskan koneksi dari jaringan Wi-Fi).

Eksperimen diagnostik lebih lanjut mengungkapkan bahwa kenaikan tegangan pada output analog dari sensor ini terjadi bahkan jika saya melepaskan output analog dari WildFire secara bersamaan meninggalkan koneksi 5V / GND dan menyelidikinya dengan osiloskop.

Juga jika saya memiliki dua rakitan yang dicolokkan ke sumber daya yang sama, dengan satu di antaranya dalam mode Wi-Fi, dan satu di antaranya dalam mode offline, unit mode offline menunjukkan fenomena kenaikan tegangan. Kenaikannya tentu ada di sana, dan juga patut dicatat bahwa itu pada tingkat yang lebih rendah daripada ketika unit itu sendiri dalam mode Wi-Fi, misalnya 600mV - 700mV.

Unit offline yang terhubung ke sumber daya yang terisolasi (mis. Paket baterai) tidak mengalami kenaikan tegangan, misalnya meskipun secara fisik dekat dengan unit yang terhubung Wi-Fi.

Saya bertanya-tanya apakah mungkin itu masalah resistansi jalur tanah, tapi semuanya cukup pendek di sini, dan saya mengukur resistansi dari kedua koneksi ground sensor kembali ke ground WildFire masing-masing 0,2 ohm, dan saya mengukur total arus sistem pada sekitar 300mA (ditampilkan pada LCD catu daya 5V konvensional benchtop). Itu jelas tidak memperhitungkan kenaikan 1V sejauh alasan saya.

Pemahaman saya adalah bahwa output analog PPD-60PV ​​adalah output buffered impedansi rendah, tapi itu tidak sepenuhnya jelas dari datasheet. Saya agak macet / bingung saat ini, dan saya tidak yakin apa yang harus saya lakukan selanjutnya.

Jadi, lanjut ke pertanyaan menyedihkan saya. Apa yang bisa menjadi akar penyebab dari apa yang saya amati di sini? Nasihat apa yang Anda miliki tentang apa yang mungkin saya lakukan selanjutnya untuk mendorong masalah ini, seolah-olah?

Jika sistem Anda menggunakan fotodioda untuk deteksi, ia dilampirkan ke amplifier / integrator gain yang relatif tinggi, dan medan elektromagnetik yang kuat (wifi) dapat menghasilkan tegangan AC yang diinduksi oleh persimpangan dioda dan muncul pada output. Jika ini adalah masalah Anda, Anda dapat menyelesaikannya dengan meningkatkan jarak dari pemancar wifi Anda atau perisai tambahan di sekitar fotodioda. Saya yakin sensor Anda memiliki beberapa pelindung di sekitar fotodioda.

Untuk beberapa alasan, sensor partikel rentan mengambil noise frekuensi tinggi dari band 2.4Ghz. Karena Anda tidak memiliki kendali atas tata letak PCB atau sirkuit sensor partikel, opsi yang Anda miliki untuk kontrol EMI akan dibatasi. Ada beberapa hal yang bisa Anda lakukan.

1) Biarkan pabrikan tahu. Ada kemungkinan kecil bahwa mereka dapat membantu Anda dengan masalah tersebut

2) Lindungi unit
Pertama-tama, letakkan unit di dalam selungkup logam dengan hanya lubang untuk sinyal analog dan daya. Selungkup logam terbaik akan dibuat dari tembaga, gunakan pita tembaga untuk menutup lubang yang tidak perlu. Aluminium bisa bekerja tetapi bahan pelindungnya tidak sebagus itu. Ada dua cara sinyal 2.4Ghz dapat mempengaruhi sensor Anda. Salah satunya adalah emisi yang dilakukan melalui daya dan kabel analog yang terhubung ke papan, cara lain adalah melalui udara.

Jika Anda meletakkan penutup logam (tidak ada lubang kecuali untuk daya dan sinyal analog), dan Anda masih mendapatkan kenaikan sinyal. Ini akan menunjukkan bahwa sinyal melewati kabel. Jika melewati kabel, maka tingkatkan induktansi dengan menambahkan ferrites dan filter kapasitor. Ferrite meningkatkan induktansi kawat, dan dapat ditambahkan ke bagian luar kawat. Sinyal frekuensi tinggi selalu mengambil jalur induktansi terendah, meningkatkan induktansi akan "mengubah jalur saat ini" dari sinyal yang serupa dengan cara meningkatkan resistensi mengurangi arus dalam situasi beban resistif paralel.

Jika Anda tidak memiliki masalah dengan emisi yang dilakukan, bagus. Sensor partikel tidak akan dapat beroperasi tanpa akses ke udara. Jadi, Anda akan perlu lebih banyak eksperimen dengan meletakkan lubang di kotak untuk memungkinkan aliran udara yang cukup sambil memblokir sinyal frekuensi tinggi. Membumikan kotak mungkin membantu, bereksperimen dengan membumikannya di beberapa titik yang berbeda akan lebih baik daripada yang lain. Karena saya tidak dapat melihat pengaturan Anda, saya tidak dapat mengomentari posisi yang baik untuk alasan tersebut.

Masalah EMI mengambil tes dan kesabaran, semoga sukses.

Tampaknya masalah Anda dilakukan EMI (tidak terpancar) dari modul WiFi. Cobalah memblokir arus RF apa pun pada kabel daya dan kabel sinyal dengan ferit. Lebih baik lagi, buat filter jaringan-pi untuk setiap lead dengan menambahkan kapasitor ke ground di kedua sisi bead.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Pertahankan semua arahan, terutama di sisi ESP8266, sesingkat dan setepat mungkin.

Sensor mungkin terpengaruh oleh radiasi RF. Saya telah melihat efek ini bekerja pada produk produksi massal pabrik.

Salah satu cara untuk menguji adalah

a) hubungkan daya ke sensor

b) memantau output dengan multi-tester yang dioperasikan dengan baterai

c) menggunakan baterai LiPo USB yang terpisah untuk memberi daya pada ESP8266 dan memasukkannya ke mode terhubung Wifi. Karena tidak ada koneksi kabel fisik antara ESP8266 dan sensor / sensor powersupply / multi-tester, efek apa pun hanya dapat melalui radiasi RF

d) jarak yang bervariasi antara ESP8266 dan sensor, kata, dari 3 meter hingga beberapa sentimeter

e) amati jika kenaikan tegangan terjadi ketika jaraknya kecil

Kerentanan EMC adalah masalah yang diketahui. Sudah umum bagi produk elektronik yang diproduksi secara massal untuk menjalani pengujian Kerentanan EMC sebagai bagian dari proses sertifikasi. lihat wikipedia "Pengujian kerentanan medan radiasi biasanya melibatkan sumber energi RF atau EM berdaya tinggi dan antena pemancar untuk mengarahkan energi pada korban potensial atau perangkat yang sedang diuji (DUT)."

Pemancar uji menciptakan kekuatan medan pada xxx V / meter dan menyapu rentang frekuensi yang luas. Sebagai contoh, EN61000-6-3 adalah 30 MHz— 230 MHz, 30 dBuV / m dan 230 MHz— 1 GHz, 37 dBuV / m.