スイッチング電源のノイズをどうにかしたいです どなたかアドバイスをお願いします！ 状況 カウンター基

スイッチング電源のノイズをどうにかしたいです
どなたかアドバイスをお願いします！

状況
カウンター基盤があります
icの電源にはdc24v→dc5vに降圧してます
カウンターとは別回路のスイッチをオンする度に、7セグの数字2桁が不意に狂った数になります、カウント中だったのにいきなり離れた数とか
1、2、3•••スイッチオン•••いきなり86とかなります
わけわかりません、どなたかお願いします

試しに基盤の電源をオフ状態で、基盤のグランドは接続、ic電源だけ接続した時も
一瞬不安定な数になります
悩みすぎて頭のネジが撮れそうです、どなたかお願いじす

No.1 回答者： 銀鱗 回答日時： 2018/08/06 22:26

誘導ノイズなら電源かカウンタ回路のどちらかをシールドする。

電源回路から伝搬するなら、電源出力にフィルタ回路を入れる。


・・・余談・・・
撮れたら見せて欲しい…頭のネジ。

この回答へのお礼

やってみます
誘導ノイズだと思います(＞人＜;)
あと補足のツッコミもありがとうごさいます、やっちまった感があります(＞人＜;)

お礼日時：2018/08/06 22:46

No.2 回答者： angkor_h 回答日時： 2018/08/06 22:28

スイッチングノイズが回路動作に影響を与える状態は、

そのスイッチング電源が故障状態である、と言うことになります。
故障位置が不明で、直せるか否かさえ解らないのであれば、交換しかありません。

この回答へのお礼

ありがとうございます、カウンターとは別の回路でリレーが動く時にカウンター回路にまで影響を及ぼしています
誘導ノイズだと思うんですが、とりあえず出口で積分回路やってみます

お礼日時：2018/08/06 22:48

No.3 回答者： air_supply 回答日時： 2018/08/06 23:36

電源のノイズならフィルター回路が有効です。

インダクタを挟んで電解コンデンサとセラミックコンデンサを組み合わせて設置します。いわゆるパイ型のフィルターです。

電解コンデンサは電源電圧を安定化し、比較的低い周波数のノイズを吸収します。インダクタは高い周波数成分を阻止し、セラミックコンデンサは高い周波数成分を吸収してアースにバイパスします。

前の質問では、DC24V のセンサ出力をそのまま分圧回路で 5V に電圧降下、そのままロジックに接続していましたね。このような回路では、DV24V 側からのノイズが乗り易いので、フォトカプラなどを使って絶縁し、パスコン等で更に雑音の混入を防止します。

ロジック回路とそれ以外の回路をできるだけ分離した方が良いでしょう。場合によっては、DC24V から DC5V を生成する際にも、絶縁型 DC-DC コンバーターなどを使いましょう。実際、そのような回路で DC-DC コンバーターを使って電源をアイソレーションしたことがあります。これは、パルスを伝達する回路で、正確にパルスを送らないとカウントが狂ってしまいます。オシロスコープを使って入力・出力のパルスをモニターして、変化のないことを確認しました。当然、ノイズの混入もありません。

その他には、金属製のシャーシに入れること、入力・出力のケーブルにはシールドケーブルを使うこと、グランドはしっかり取ることなどが必要です。

この回答へのお礼

ありがとうごさいます、フォトカプラ使おうと思います。

カウンター基盤に関係ないとこはSSRではなく産業用のパワーリレー使ってます、接点がオンする時に、数字が不安定になります。

わからないですが、コイルのサージ電圧がスイッチング電源を通って、ロジックまできてるのかなと考えてます。
何故なら、基盤の電源をオフにしても、リレーの接点で数が不安定になるからです(＞人＜;)原因が気になります(＞人＜;)

お礼日時：2018/08/07 00:28

No.4 回答者： angkor_h 回答日時： 2018/08/07 00:05

No.2です。

> 誘導ノイズだと思うんですが、
誘導ノイズとは空間伝搬ですから、積分回路が云々の対象ではありません。
影響を受ける側にその空間ノイズ(電磁波)を受信する部品が無いと影響を受けないので、
一般的な低速電子回路では普通はあり得ません。

それよりも、リレー動作が関係しているならば、
逆起電力吸収ダイオードの有無を確認してください。

No.5 回答者： air_supply 回答日時： 2018/08/07 01:04

ANo.3 です。

"カウンター基盤に関係ないとこはSSRではなく産業用のパワーリレー使ってます、接点がオンする時に、数字が不安定になります。"
→　リレーは ON/OFF 時にかなりのサージを発生させます。恐らく直流のリレーだと思いますが、リレーコイルと並列に整流用のダイオードを挿入します。これは、ON 時の額起電力を吸収するために入れるもので、必須と言っても良いでしょう。更に電源側に電解コンデンサを入れて、サージが発生しても吸収できるようにすると良いでしょう。

"わからないですが、コイルのサージ電圧がスイッチング電源を通って、ロジックまできてるのかなと考えてます。"
→　ロジック回路のリレーを介在させるのは、サージ、チャタリング、遅延があるので、あまりお薦めできません。入力回路はフォトカプラなどで外部と絶縁し、出力回路でもフォトカプラを使い、トランジスタアレイなどを駆動してリレーを ON/OFF するのは OK です。

徹底的にロジック回路とそれ以外を絶縁して下さい。そうしないと、雑音の混入は防げません。これは、実際産業機器で実装してきた経験に基づくものです。これでもかと言うくらいでやっと安定に動作します。本当ですよ！

No.6 回答者： air_supply 回答日時： 2018/08/07 01:20

ANo.5 です。

ミスタイプがありました。訂正してお詫びいたします。
誤　これは、ON 時の額起電力を吸収するために入れるもので、
正　これは、ON 時の逆起電力を吸収するために入れるもので、

バラックで組んでいる場合、線材の引き回しなどで動作が不安定になります。これを、アース面積が広い基板にすると、安定に動作することあります。これは、インピーダンスの問題になります。

これについては、上手い配線の方法を伝授するのは難しいので、慣れていただくしかありません。

仕事でロジック組んでいた時は、アースの配線を先に太い線材で行い、次に電源ラインをこれも太い線材で引き回し、信号ラインは、その後で交差しないように行います。部品の配置も、配線がなるべく交差しないように行うセンスが重要ですね。これは、プリント基板を作成するのにも通じるものがあります。

この回答へのお礼

ありがとうございます
もともと電解アルミはic電源前につけてたのですが、効果がありませんでした
次にパイ型にして、
0.1→1→2→3μFと入れても効果なしでした(＞人＜;)

次にパワーリレーなんですが、ダイオードをコイル電源と並列につけて電流を戻す作業をしましたが効果なしでした、
今日は全てのリレーにダイオードをかまします(＞人＜;)
でもダメならRCを並列に挟みます(＞人＜;)

お礼日時：2018/08/07 06:11

No.7 回答者： isoworld 回答日時： 2018/08/07 10:02

意味がよく分からない部分があります。

カウンター回路（その電源は２４Ｖから５Ｖに落としている）とは別にスイッチング電源を使ったスイッチ回路があり、両方が同じプリント基板に同居しているということでしょうか？　カウンター回路とスイッチ回路はグランドがつながっていますか？　全体像が不明です。

事情がよく分からない部分が多いのですが、試しに次の処置を講じて様子を見てください。
（１）スイッチの接点間に0.01μＦくらい（これはあくまでも試しにやる目安です）のセラミックコンデンサを入れてみる
（２）カウンター回路のＶcc（＋５Ｖ）とグランドの間に10μＦくらい（これはあくまでも試しにやる目安です）のタンタルコンデンサをなるべく短い配線で入れてみる
（３）カウンター回路のすべての入力はオープンのものはなく（たとえばプルアップ抵抗で）どこかにつながっている：確認　プルアップ抵抗などは小さめの値に変更する
（４）スイッチ回路の配線をカウンター回路（のとくに入力側）の配線と離す
（５）可能な範囲でカウンター回路の全体（ただしスイッチ回路を含まない）を（アルミのような）金属で遮蔽し、それをカウンター回路のグランドに落とす（試しにアルミ箔でやってみる）

No.8 回答者： air_supply 回答日時： 2018/08/07 14:22

ANo.6 です。

電源のノイズフィルタは、雑音に厳しい状況であれば、現状に対して効果があるとかないとかの問題ではなく、必ず入れておくものです。IC の電源端子に入れる 0.1μF のパスコンも同様な理由から入れておくべきものです。

"0.1→1→2→3μFと入れても効果なしでした(＞人＜;)"
→　0.1μF はセラミックコンデンサ、10μF は電解コンデンサを並列に入れます。これは、効果のあるなし以前に、電源部の安定化するために極めて重要です。入れても改善しないのは、他にもっと駄目な部分があるからです。

"次にパワーリレーなんですが、ダイオードをコイル電源と並列につけて電流を戻す作業をしましたが効果なしでした、今日は全てのリレーにダイオードをかまします(＞人＜;)"
→　これは、すべての直流リレーのコイルに入れる必要があります。例外はありません。ロジックと回路が別になっていても、逆起電力は電源ラインを激しく揺すりますので、全体に悪影響を及ぼし、何が起きるかわかりません。直流リレーを入れる回路では、逆起電力の発生を防止するダイオードを最初から入れて設計します。

交流リレーの場合は、CRによるサージ吸収素子やバリスタなどの過電圧吸収素子を使います。素子類の挿入場所は、リレーコイルに直接です。配線で距離を取ってしまっては意味がありません。リレーや電磁開閉器は、制御回路に対して強烈なサージ電圧を発生しますので、必ず対策を行います。

リレーの駆動電源の容量は足りているのでしょうか？ 電源ユニットから細い配線で引きまわしていると、インピーダンスが高くなり、一寸した負荷の ON/OFF で電圧降下を起こします。それに、リレーの逆起電力が加わると、かなりひどいことになる可能性があります。もし、一部のリレーしか対策をしていない状態でそうなるのであるなら、ダイオードの挿入はすぐにやった方が良いでしょう。

電源の配線にはｍ回路の消費電流に合わせた線材以上の太い線材を用いて下さい。これは、電源に対して配線のインピーダンスを下げることになり、電圧降下を起こしにくくなります。また、電源の配線は2本を良く捩ってツイストペアにしてください。ツイストペアは、内外の雑音を打ち消してくれます。

理想的には、ロジック回路とリレー回路は、分離して下さい。フォトカプラを使った小信号回路、DC-DC コンバータを使った電源回路等でアイソレーションして下さい。シャーシグランドは共通にせざるを得ませんが、電源電圧と共に回路内のグランドは、DC24V と DC5V は別々にすべきです。

No.9 回答者： m-jiro 回答日時： 2018/08/12 10:48

カウンター基板は工業用の既製品ですか？　御社の自作品ですか？　不必要なほど高速の回路にしていませんか？　

せいぜい毎秒10回程度の計数のために100MHzも計数できるユニットが使ってある、とか。性能過剰な場合は誤作動しやすいですね。
計数信号とGNDとの間に0.001μF程度のコンデンサを入れてみてください。コンデンサは必ずカウント基板のGNDに落してください。基板から遠く離れたケース(筐体)等に落したのでは効果がありません。
コンデンサの容量はもう少し大きい方が良いのですが大きいと前段回路のICを破壊することがあるのであまり大きくしないでください。コンデンサを入れたことで僅かでも変化があればしめたものです。悪化してもそこを攻めれば良いので対策が見えてきます。
さらに、カウンターの入力部にはシュッミットトリガー回路が入っていますか？　これが無いと計数信号の変化がゆっくりしたものであると誤作動します。
もうひとつ、計数信号の配線を別の配線(リレーや交流電源線など)と一緒に結束していませんか？　シビアな信号線はノイジーな線から離すのが鉄則です。

この回答へのお礼

ありがとうごさいます
自作品です
光電センサーでパルスを読み取る、１パルスにつき2倍カウンターです
シュミットは通してます
74hc14、74hc123ap
です

しかし、今もう一回やり直そうと思います
次はArduinoでやろうと思いますが
ラズベリーパイより簡単ですか？

お礼日時：2018/08/12 10:53