Форум: Техническая поддержка

Добрый день!

Имеем крейт с модулем LTR51 с установленными субмодулями H-51FL. Используется для измерения частоты с датчиков ДЧВ-2500 и ТПР. Передающие каналы с датчиков разведены по такой схеме: каналы с датчиков ДЧВ-2500 идут в индивидуально экранированных парах с нагруженными сопротивлениями 2 кОм (нормированы при такой нагрузке), кабели с датчиков ТПР подключаются к клеммнику ADAM, там же установлены нагрузочные сопротивления номиналом 3 кОм (датчик нормирован при такой нагрузке) и от его разъема ADAM идет кабель с витыми парами и общим экраном длиной 6 метров, затем кабели с датчиков ДЧВ-2500 и ТПР объединяются в одном разъеме DB-37. Неэкранированный участок в разъеме длиной 20-25 мм.
При работе датчиков ДЧВ-2500 видим отклик в виде наводки на каналах отведенных под датчики ТПР. При работе всех датчиков видим наложение сигналов. Развели каналы датчиков ДЧВ-2500 и ТПР на 2 модуля LTR51, проблема исчезла.
Посоветуйте решение этой проблемы с использованием только одного модуля.

Здравствуйте,  Руслан Маратович.
Я не могу сходу найти документацию (РЭ, паспорт) на указанные Вами датчики, поэтому не могу оценить электрические свойства этих источников сигналов для модуля LTR51.
Исходя из того, что Вы пишете:
1. Если в цепи источника сигнала  LTR51 есть нагрузка (нагрузочный резистор), то оптимальное его положение - на стороне входа LTR51, а не где-то в середине кабеля.
2. Входы LTR51 - с общей землёй с единой общей землёй для 16-ти каналов измерения на стороне LTR51. Это значит, что  для того, чтобы при соединениях "с общей землёй" было минимальное межканальное влияние, нужно, чтобы:
- Либо все источники сигналов (измерительные цепи датчики) были бы изолированные для отсутствия сквозных токов по общим проводам.
- Либо, если источники сигналов не изолированные, цепь AGND от LTR51  и цепи сигнального заземления всех датчиков отдельными максимально короткими проводами были заземлены в в одну точку - единую точку схождения цепей сигнального заземления Вашей измерительной системы.
Читайте на эту тему:  http://www.lcard.ru/download/lcardconnects.pdf
3. Допускаю, что неоптимальная настройка уровней срабатывания счётной логики LTR51 также может способствовать повышенному межканальному влиянию при измерениях LTR51 при наличии в его каналах аддитивных перекрёстных помех внешнего происхождения (по отношению к LTR51). При настройке уровней порогов в зоне максимальных скоростей нарастания сигнала подобное межканальное влияние должно минимизироваться. Внутреннего межканального влияния у LTR51 практически нет.
4. По поводу "наводки электромагнитных полей" (как термин в заголовке этой темы): о влиянии полей нет смысла говорить, пока не будут устранены кондуктивные взаимные помехи ("помехи проводимости"), о которых шла речь в п. 2., поскольку "помехи проводимости" отчасти и создают эти поля. К  тому же, чтобы оценивать влияние полей между измерительными цепями, нужно знать, кроме полной электрической схемы, геометрические параметры расположения всех проводников, точек заземления в измерительной системе,  типы используемых проводов и кабелей.

Замечание чуть в сторону: Системная интеграция - инженерная задача разработки на уровне системы - эта статья для тех, кто думает, что создать измерительную систему - это просто соединить один прибор с другим...

Добрый день уважаемый Александр.
Высылаю Вам схему подключений при которой у нас возникали проблемы с помехами.
http://www.lcard.ru/forums/img/members/316/Skhema.jpg
Помехи появляются только по каналам измерения с датчиков ТПР по форме и частоте совпадающей с выходной частотой датчиков ДЧВ-2500.
По каналам измерения с датчиков ДЧВ-2500 проблем с помехами нет. При разведении каналов измерения датчиков ТПР и ДЧВ-2500 на 2 модуля LTR51 (т.е. измерение частоты с ТПР выполняется на одном модуле, а с ДЧВ на втором модуле) проблема исчезла.
Установка нагрузочных резисторов в разъеме довольно трудоемкая задача, в виду катастрофически малого объема места под их размещение, также это действие приведет к не универсальности измерительного канала (будет отсутствовать возможность быстро "перекинуть" датчик на другой канал или поставить на его место датчик с другими нагрузочными характеристиками). Ближе разместить нагрузочные резисторы нет возможности.
Датчик ДЧВ-2500 имеет две независимые обмотки дублирующие друг друга.
Измерительные цепи с датчиков ДЧВ-2500 и ТПР гальванически изолированы.
РЭ на датчик ТПР: http://www.oaoapz.com/upload/iblock/59a … 0031TO.doc
Выдержка из РЭ на ДЧВ-2500: http://www.lcard.ru/forums/img/members/ … REh-l5.jpg

Руслан Маратович.
Уточните:
- Какие типы кабелей используются в приведённой схеме измерений?
- Куда заземляете экраны кабелей?
- Какой крейт LTR используете (LTR-U-1?) и куда он заземлён?
В любом случае, я могу уже  подтвердить, что электрофизически подобное подключение крайне проблематично. По сути, высокоомные по своей природе индукционные датчики у вас нагружены на несимметричную линию с неполностью экранированными каналами друг относительно друга, к тому же с "неэкранированным участком...длиной 20-25 мм" и со слабой резисторной  нагрузкой (далеко от входа LTR51).  Для улучшения ситуации нужны кардинальны меры: качественное поканальное экранирование, перенесение резисторов нагрузки на вход LTR51.
Экран кабеля должен быть сплошной (ленточный, а не плетёный).
Если качество экранирования кабелей улучшить нельзя, то кардинально можно улучшить ситуацию, если применить либо активные буферные повторители с дифференциальным входом и выходом с общей землёй, либо развязывающие трансформаторы на входе LTR51, которые позволят кабельные пары подключить по симметричной схеме. Но с трансформаторами всегда будет фундаментальная проблема ограничения полосы частот пропускания снизу.

В качестве слабой меры (без гарантии, что это решит проблему) можно попробовать все экраны кабелей заземлить в одной точке только на стороне LTR51, и туда же подключить отдельным коротким проводом AGND от LTR51.

Отредактировано Гарманов Александр (01.11.2017 18:51:04)

Вообще, подобный  высокоомный симметричный индукционный датчик, подключенный через длинный симметричный не полностью экранированный кабель, требует симметричного входа измерительного прибора (например, дифференциального с симметричной нагрузкой на входе). На этом форуме уже обсуждалось  подключение дифференциального входа (LTR22, LTR24) к подобному источнику сигнала ( http://www.lcard.ru/forums/viewtopic.ph … 152#p57152 ). Сделать симметричный вход для LTR51 можно либо как я писал выше, либо заказать в L-Card разработку модификации  LTR51 c симметричным дифференциальным входом (технически это возможно).

В принципе, при наличии значительного заказа,  мы могли мы бы взяться за разработку недорогих многоканальных преобразователей напряжения (повторителей или усилителей) с дифференциальным входом  и  низкоомным выходом "с общей землёй" для установки на DIN-рейку (в кросс-шкаф). Подобные преобразователи решили бы Вашу проблему.

В свете Ваших данных о подключении, проблема не могла исчезнуть. Вы её просто не заметили.

Используемые типы кабелей: от датчиков до кросс шкафа Belden 9318 https://edesk.belden.com/products/techd … f/9318.pdf;
                                                для датчиков ДЧВ-2500 от кросс шкафа до стойки измерительной - Belden 9318;
                                                для датчиков ТПР от кросс шкафа до стойки измерительной - lappkabel unitronic lihch(tp) 16x2x0.25 https://lapprussia.lappgroup.com/online … format=pdf.
В кросс шкафе все экраны объединены на шине 3х10 мм, шина соединена через корпус кросс шкафа с выделенной сигнальной землей, в стойке измерительной экраны "посажены" на разъемы, которые подключаются к разъемам модулей крейта, крейт соединен с корпусом стойки, который в свою очередь соединен с выделенной сигнальной землей. Экраны со стороны датчиков "посажены" на их корпус, корпуса соединены с металлической конструкцией, которая заземлена (заземление конструкции не связано с сигнальной землей).
Модель используемого крейта: LTR EU-16-1.
Какие активные буферные повторители с дифференциальным входом и выходом с общей землёй Вы можете порекомендовать? Если я правильно понял их применение избавит нас от переноса нагрузочных резисторов.

Возможно и не заметили, хотя это и сложно представить, но мы можем поставить эксперимент и выслать Вам результаты.

Да, избавит, если повторители будут иметь низкоомный выход  (около 50 Ом), при этих условиях перекрёстные влияния в вашем 5-метровом кабеле уменьшатся, а его дифф. вход при условии симметричного подключения улучшит качество приёма сигнала от 30-метрового симметричного кабеля.  Подбор оборудования сторонних производителей  - это не задача техподдержки. Предлагайте варианты (со ссылкой на документацию) - я мнение выскажу.

Мне результаты не требуются. Из моего анализа физической причины уменьшения перекрёстного влияния при Вашей схеме при переходе от схемы с одним LTR51 к схеме с двумя LTR51 следует, что суммарная синхронная (когерентная) помеха на отдельно взятый канал (от всех остальных каналов в кабеле) в среднем уменьшилась примерно в 1,5-2 раза.  Такое улучшение недостаточно, с моей точки зрения, если занимаетесь серьёзной задачей. Понятно, что  LTR51 - это пороговое устройство и сразу не видно на сколько уровень помех близко находится к порогу. И понятно, что даже при малом запасе Вам может показаться, что всё стало идеально работать... Если серьёзно оценивать запас по помехоустойчивости, то нужно делать эксперименты для разных уровней срабатывания LTR51 и собирать статистику - только в этом случае можно утверждать, что проблему решили (и с каким запасом по уровням срабатывания LTR51)

Отредактировано Гарманов Александр (02.11.2017 11:50:45)

Алгоритм определения  "запаса по уровням срабатывания".
При аддитивной помехе от соседних каналов, если U1 - размах напряжения полезного сигнала, а U2- размах помехи (для наихудшего случая когерентной и синфазной помехи от соседних каналов), то для правильного срабатывания LTR51 необходимо, чтобы:
Условие 1. Разность напряжений порогов срабатывания LTR51 была больше U2.
Условие 2. Разность напряжений порогов срабатывания LTR51 была меньше U1.
Условие 3. Полусумма напряжений порогов была близка к нулю (поскольку теоретически постоянная составляющая от индукционного датчика нулевая).
И "запас по уровням срабатывания" определяется отношением размера (по напряжению) возможной зоны установки любого порога (когда LTR51 срабатывает правильно) к размаху полезного сигнала.

Для проведения экспериментов по определению реального запаса помехоустойчивости  нужно взять для рассмотрения канал с наименьшим размахом полезного сигнала, на все остальные каналы подавать синфазный сигнал максимальной возможной частоты (с ростом частоты перекрёстные помехи будут расти). Сдвигая пороги срабатывания, статистически определять "запас по уровням срабатывания", как описано выше.

Позвольте внести мои "5 копеек".
Руслан Маратович, вероятно, если правильно настроить пороги срабатывания LTR51 согласно предыдущему сообщению от Гарманова Александра, то не потребуется вносить никакие изменения в схему подключения и согласования.

Существенное преимущество LTR51 по помехоустойчивости перед большинством обычных частотомеров состоит в наличии возможности независимой установки обоих порогов гистерезиса входной схемы селекции по уровню сигнала. Но это преимущество таковым является только  при оптимальной установке порогов. Можно себе представить, что в неком (далёком от оптимального) случае настроек порогов это преимущество может обратиться и в недостаток.
Кстати, я не припомню ни одного прибора-частотомера, имеющего дифференциальный вход. LTR51, как и остальные, имеет "вход с общей землёй", а большие перекрёстные помехи в длинном кабеле при схеме "с общей землёй" - это объективный физический факт, который нужно сразу учитывать при выборе схемы подключения.
Кроме того, LTR51 - многоканальный  и имеет групповую гальваноразвязку входов (в отличие от многих частотомеров). И ведь гальваноразвязка реально работает:  например, два LTR51 на 8 каналов работают лучше в вышеописанной схеме, чем один на 16. При отсутствии гальваноразвязки такого улучшения бы не наблюдалось...