予期しないセンサー出力電圧の上昇

製品にShinyei PPD-60PV微粒子センサーを使用していますが、テストで非常に奇妙なことに気づき、それを説明する方法がわかりません。インターフェースアダプターボードへのケーブル接続により、WildFireボードに接続されています。WildFireは、USBポートを介して5Vで駆動されます。PPD-60PVには、インターフェースアダプターボードを介して行われる2つの5V / GND接続と、インターフェースアダプターボードを介してWildFireのA7 ADC入力に配線されたアナログ出力があります。

私の製品は、（1）Wi-Fi接続、および（2）オフラインの2つの基本的な動作モードをサポートしています。私が発見したのは、Wi-Fiモードでは、PPD-60PVセンサーのアナログ出力が約1ボルト上昇するように見えることです。ESP8266がWi-Fiネットワークに接続した後にのみ、この電圧の上昇が少しずつ（数秒以上）発生することがわかりました（そして、症状を徹底的に絞り込みました）。また、ESP8266をリセットすると（したがって、Wi-Fiネットワークから切断されると）、徐々に（同じ期間にわたって）通常のベースライン値に回復します。

さらに診断実験を行ったところ、5V / GND接続をそのままにしてWildFireからアナログ出力を完全に切り離し、オシロスコープでプローブしても、センサーのアナログ出力のこの電圧上昇が発生していることがわかりました。

また、同じ電源に2つのアセンブリを接続し、そのうちの1つをWi-Fiモードにして、そのうちの1つをオフラインモードにすると、オフラインモードユニットで電圧上昇現象が発生します。上昇は確かにそこにあり、ユニット自体がWi-Fiモードのときよりも程度が小さいことも注目に値します（例：600mV-700mV）。

絶縁された電源（バッテリーパックなど）に接続されたオフラインユニットは、Wi-Fi接続されたユニットに物理的に近接しているにもかかわらず、電圧が上昇しません。

おそらくそれが接地経路の抵抗の問題だったのではないかと思いましたが、ここではすべてがかなり短いため、両方のセンサーの接地接続からWildFireの接地までの抵抗をそれぞれ0.2オームで測定し、システムの合計電流を約300mA（従来のベンチトップ5V電源のLCDに表示されます）。私の考えでは、これは1Vの上昇を説明するものではありません。

私の理解では、PPD-60PVアナログ出力は低インピーダンスのバッファ付き出力であるということでしたが、それはデータシートから完全に明確ではありません。現在、困惑している/困惑しているため、次に何をしたらよいかわからない。

それでは、私の悲しい質問に移ります。私がここで観察していることの根本的な原因は何でしょうか？この問題を解決するために次に何をすべきかについて、どのようなアドバイスがありますか？

システムが検出にフォトダイオードを使用している場合、それは比較的高ゲインの増幅器/積分器に接続されており、強い電磁界（wifi）により、ダイオードのジャンクションによって整流され、出力に現れる誘導AC電圧が発生する可能性があります。これが問題である場合は、Wi-Fiトランスミッターからの距離を増やすか、フォトダイオードの周囲のシールドを追加することで解決できます。私はあなたのセンサーがフォトダイオードの周りにすでにいくつかのシールドを持っているに違いない。

何らかの理由で、粒子センサーは2.4Ghz帯域から高周波ノイズを拾う傾向があります。微粒子センサーのPCBレイアウトまたは回路を制御できないため、EMI制御のオプションが制限されます。できることがいくつかあります。

1）メーカーに知らせます。彼らが問題を解決する可能性はほとんどありません

2）ユニットをシールドする
まず、ユニットを、アナログ信号と電源信号用の穴だけがある金属製の筐体に置きます。最良の金属筐体は銅製であり、銅テープを使用して不要な穴を塞ぎます。アルミニウムは機能しますが、優れたシールド材ではありません。2.4Ghz信号がセンサーに影響を与える可能性がある2つの方法があります。1つは、ボードに接続された電源とアナログワイヤを介して伝導性エミッションであり、もう1つは空気を介してです。

金属製の筐体（電源とアナログ信号以外の穴はありません）を配置しても、信号が上昇する場合。これは、信号が配線を通過していることを示唆しています。ワイヤを通過する場合は、フェライトとフィルタコンデンサを追加してインダクタンスを増やします。フェライトはワイヤのインダクタンスを増加させ、ワイヤの外側に追加できます。高周波信号は常に最小のインダクタンスの経路をたどります。インダクタンスを増加させると、並列抵抗負荷の状況で抵抗を増加させると電流が減少するのと同様に、信号の「電流経路が変更されます」。

伝導性エミッションに問題がなければ、すばらしいです。微粒子センサーは空気にアクセスできないと動作しません。したがって、高周波信号をブロックしながら十分な空気の流れを可能にするために、ボックスに穴を開けてさらに実験する必要があります。ボックスを接地すると役立つ場合があります。別の場所で接地してみてください。私はあなたのセットアップを見ることができないので、私は地面に良い位置をコメントすることができません。

EMIの問題にはテストと忍耐が必要です。

あなたの問題がされていることと思われる実施 WiFiモジュールからのEMI（放射ありません）。電源と信号リードのRF電流をフェライトビーズでブロックしてみてください。さらに良いことには、ビーズのどちらかの側のグランドにコンデンサを追加することによって、各リードのパイネットワークフィルタを構築します。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

すべてのリード、特にESP8266側をできるだけ短く、直接配線します。

センサーはRF放射の影響を受ける可能性があります。工場での量産作業でこの影響が出てきました。

テストする1つの方法は

a）電源をセンサーに接続する

b）電池式マルチテスターに​​よるモニター出力

c）別のUSB LiPoバッテリーパックを使用してESP8266に電力を供給し、Wifi接続モードにします。ESP8266とセンサー/センサー電源/マルチテスターの間には物理的なワイヤー接続がないため、影響はRF放射を介してのみ発生します。

d）ESP8266とセンサーの間の距離を3メートルから数センチメートルまで変化させる

e）距離が短いときに電圧上昇が発生するかどうかを観察します

EMC感受性は既知の問題です。認証プロセスの一環として、大量生産された電子製品がEMC感受性試験を受けることは一般的です。ウィキペディアを参照してください。「放射性フィールド感受性テストは、通常、RFまたはEMパルスエネルギーの高出力ソースと、テスト中の潜在的な犠牲者またはデバイス（DUT）にエネルギーを向ける放射アンテナを含みます。」

テストトランスミッタは、xxx V / mで電界強度を生成し、広い周波数範囲で掃引します。たとえば、EN61000-6-3は30 MHz — 230 MHz、30 dBuV / mおよび230 MHz — 1 GHz、37 dBuV / mです。