ESP32 s WIFI - napájecí špičky

Zpráva

bgdgts · #1 Příspěvek od **bgdgts** » 12 bře 2019, 08:58

Zdravím,

má zde někdo zkušenosti s čipem ESP-WROOM-32 a použitím integrované WIFI? Jakmile ji zapnu, objeví se v celém zapojení šum a napěťové špičky, které ovlivní měření vstupního signálu (původní účel zapojení). Z AD převodníku přes sběrnici I2C se pak objevují nesmyslné hodnoty. Lze toto nějak eliminovat?

Původně jsem celé zapojení napájel pomocí DC-DC spínaného obvodu. Napěťové špičky byly tak vysoké a časté, že nešlo nic rozumně měřit. Po změně napájecího obvodu za LDO regulátor se špičky výrazně snížily. I tak ale čas od času zachytím nějakou nesmyslnou hodnotu na AD převodníku. Každá součástka má 100nF MLCC a 10uF tantal. Pomocí kódu lze relativně dobře tyto špičky vyfiltrovat, rád bych ale zjistil, zda není možné všemu předejít změnou zapojení - viz. obrázek.

Jen pro zajímavost. Přemístěním celého obvodu na jiné místo, nebo pouhým přiložením nějakého předmětu (rukou) k obvodu se počet a výška špiček mění. Je možné, že to je z důvodu různé síly WIFI signálu na který ESP čip reaguje... ?

Díky za rady k problému.

#2 Příspěvek od **Michal22** » 12 bře 2019, 09:12

Problémem může být šptaná topologie DPS.
Dej fotky tvého reálného výtvoru.

bgdgts · #3 Příspěvek od **bgdgts** » 12 bře 2019, 09:21

Na fotce s DPS toho moc vidět nebude (tišťák je oboustranný s fólií). ESP čip je na jednom kraji a napájecí obvod včetně zesilovače a převodníku na kraji druhém. V novém DPS bych chtěl rozšířit cestičky pro napájení, vzhledem k odběru ESP čipu v řádku 100-200mA. Zobrazovač displeje si taky dost vezme.

#4 Příspěvek od **Zaky** » 12 bře 2019, 10:22

Nepíšeš, s jakou šířkou pásma potřebuješ měřit, ale slušná praxe je dávat před převodník dolní propust, právě kvůli omezení rušení, ale taky kvůli aliasingu. Topologie, co se správného vedení zemí týká, není zase taková legrace, jak se může na první pohled zdát. Není to o tlustých dráhách, je to o tom, aby signálovou zemí netekl proud, který vždy pochopitelně vyvolává na jakémkoli odporu, tedy i odporu dráhy úbytek, který se přičítá k měřenému signálu. Pokud je kolem přítomno silné elmag. pole (třeba to od WIFI), tak může být nezbytné signálovou část stínit. Nebo vypnout WIFI, změřit, zapnout WIFI, pokud by to šlo takto.

bgdgts · #5 Příspěvek od **bgdgts** » 12 bře 2019, 11:07

Přerušování WIFI možné není. Měřím každých 10ms. Dolní propust je zajímavá možnost.

Do zesilovače vede výstup tenzometrického senzoru s lineárním průběhem. Ze zesilovače může lézt 0 až 3.3V (spočítané zesilovacím odporem). Neovlivní dolní propust výši signálu (linearitu) na vstupu převodníku? Jakou mezní frekvenci bych měl zvolit abych odfiltroval špičky? Signál, který se měří, bude mít max. 10 Hz.

Díky.

#6 Příspěvek od **Zaky** » 12 bře 2019, 11:14

Můžeš použít dva přístupy, kvůli aliasingu, v tom případě Nyquistův-Shannonův teorém praví, že do vstupu můžeš přivést maximálně kmitočet, který je polovinou vzorkovacího, když měříš každých 10 ms, tak je to 50 Hz, pokud je měřený signál výrazně pomalejší, tak může být mezní kmitočet nižší. Nezapomeň, že dolní propust prvního řádu není zrovna strmá, tak musíš mít v šířce pásma slušnou rezervu. Nevím, jak máš postavený program, jakou máš požadovanou přesnost, ani spoustu dalších detailů. Ale pokud to jde, měřil bych rychleji a průměroval a případně i zahazoval nereálně nesmyslné hodnoty, není to nijak složité napsat a výsledek je úplně jinde, než změřit jednu hodnotu a rovnou ji použít.

bgdgts · #7 Příspěvek od **bgdgts** » 12 bře 2019, 11:58

Je tedy schéma na obrázku v pořádku? Nevěděl jsem, zda napěťové špičky nesouvisí se špatným návrhem.

Momentálně měřím každých 10ms => 10 měření jdoucích za sebou (bez pauzy), odeberu nejnižší a nejvyšší hodnotu a poté zprůměruji. To je v mém případě jedno měření. S tímto jsem za cca 6 hodinové měření zjistil pouze jednu napěťovou špičku, která mi vytvořila chybnou hodnotu.

Rád bych se ale "pojistil" nějakou tou dolní propustí mezi zesilovačem a převodníkem. Kdybych použil 100kOhm a 100nF s mezní frekvencí 16Hz? Je to rozumné? Nezmění to výši signálu?

Díky

#8 Příspěvek od **PavelFF** » 12 bře 2019, 12:31

bgdgts píše:Je tedy schéma na obrázku v pořádku? Nevěděl jsem, zda napěťové špičky nesouvisí se špatným návrhem....

Nevím, jestli zrovna napěťové špičky, ale zdrojem špatných údajů můžou být i parazitní úbytky napětí na zemních vodičích, jak píše Zaky. Málokdo tomu věnuje pozornost, jaká je potřeba. Jelikož zesiluješ 300x , může desetina mV vyrobit velkou chybu.

Zjednodušeně řečeno bys měl země od každého modulu(i od zdroje +5V) vést hvězdicově do jednoho uzlu a tam je spojit. Uzel by měl být na modulu vstupního zesilovače. Země mají být co nejkratší, pokud možno silnější než signálové vodiče. Ale hlavní je ta hvězdicovost. Jinak se ti bude projevovat i rušení způsobené rozdílným počtem svítících segmentů na displeji. Pokud by segment svítil delší dobu než 10ms, ani průměrování by nemuselo pomoci.

V tvém případě chyba hrozí v podstatě jen v analogové části u prvních dvou modulů. Dál už je digitální provoz. Nesmíš připustit, aby se "digitální proud" vracel kusem země určené pro analogový provoz. Kdyby tekl úsekem země mezi modulem zesilovače a A/D převodníku, tak právě tam vznikne chyba.

ZdenekHQ · #9 Příspěvek od **ZdenekHQ** » 12 bře 2019, 17:39

Čím víc se podobných "modulů" vyskytuje, tím víc jsou s nima problémy. Něco AGND, DGND je už přežitek. I když je spodní chladící "ploška" procesoru použita jako GND, tak se nepájí, a podobný vylomeniny. Celej modul pak má jeden pin GND, někdy i dva, ale natvrdo spojený.

Já bojuju s Onion Omega (hrdě přivezeno z USA). Za všechny vadný čipy můžu já, ale že to hřeje jak kráva, když se na tom spustí pár věcí včetně WIFI nikoho netrápí. Odejde to jen tak během pár hodin provozu, nebo při nahrávání novýho SW. Kdoví, jestli ten čip nakonec není čínskej pajc.

Už jsem navrhoval podtaktování a podobný věci. Nakonec kdysi údajně byly viry, co prý dokázaly lokálně přehřát procesor. Tady vir není potřeba, stačí nahrát nějakej SW. :twisted:

ZdenekHQ · #10 Příspěvek od **ZdenekHQ** » 12 bře 2019, 18:04

Ještě jsem mrkl na ten AD - to jsi se asi zbláznil? 12-bit a "The VDD pin, with respect to VSS, provides power to the device as well as a voltage reference for the conversion process."

Tudy cesta fakt nevede. Zk....á zjednodušená doba, že všechno bude takto fungovat. Nebude.

#11 Příspěvek od **PavelFF** » 12 bře 2019, 20:09

V rámci objektivity je nutno přiznat, že A/D převodník má nepatrnou spotřebu. Jestli to dobře chápu kolem 1-2mA. A v datašítu je rovnou uveden vhodný zdroj napájení, což je zdroj referenčního napětí MCP1541 s +-50ppm teplotní stabilitou. Nelze použít 78L05, ale jinak to není problém.

ZdenekHQ · #12 Příspěvek od **ZdenekHQ** » 12 bře 2019, 20:15

Pokud se celý pětipinový čip napájí z referenčního zdroje, pak to (částečně) problém není. Ale tady ano, protože na těch 3.3V je superponováno všechno, co procesor vyrobí. Hajlzlík výrobce, kvůli nízké ceně přenáší problém dál.

Tady by měl mít přístrojový zes diferenciální výstup a převodník to samý na vstupu. Ale to jsem jinde...

#13 Příspěvek od **PavelFF** » 12 bře 2019, 22:50

bgdgts píše:Je tedy schéma na obrázku v pořádku? ...

Ve světle nových skutečností bys měl pro napájení A/D převodníku použít stabilní a SAMOSTATNÝ zdroj napájení. Důvodem je to, že napájecí napětí slouží jako referenční.

bgdgts · #14 Příspěvek od **bgdgts** » 13 bře 2019, 07:29

Původně jsem měl dvě napájecí větve - jednu pro ESP čip a druhou pro zbytek. Byly to DC-DC spínané stabilizátory AP1509. Rušení bylo velmi vysoké - pro měření nepoužitelné. Zapojení s jedním LDO lineárním stabilizátorem byl test, zda změna napájení pomůže.

Převodník AD budu v novém zapojení napájet přes přesnou napěťovou referenci 3.3V. Zaměřím se i na lepší rozmístění zemních vedení. S dolní propustí váhám - nerad bych případně negativně ovlivňoval signál mezi zesilovačem a převodníkem.

bgdgts · #15 Příspěvek od **bgdgts** » 13 bře 2019, 07:45

Ještě bych měl dotaz ohledně prokovů. Kolik mA je schopný jeden prokov "přenést" při 5V/3.3V?