Zniwelowanie przesłuchu na przewodach sygnałowych - metody ekranowania i izolacji

Witam,

Do rzeczy... Mam kilka przewodów sygnałowych do wysyłania pewnych danych i kilka przewodów do odbierania danych. Dane odbierane są akurat analogowo (a wysyłane cyfrowo) i przewody wysyłające dane powodują znaczne zakłócenia (do nawet 1.2V). Przewody wysyłające to linka 1mm^2 ale z konieczności ze zdjętą izolacją zewnętrzną (czyli został sam przewód i jego kolorowa izolacja, a ta biała otoczka oplatająca wszystkie z przewodów została zdjęta). Natomiast przewód odbierający dane to jedna żyła standardowej skrętki.

Ze względu na niewielką ilość miejsca przewody są blisko siebie przy mikrokontrolerze (później rozchodzą się i nie stykają w innym miejscu) , także przesłuch występuje tylko na odcinku jakiś 10-15 cm.

I tutaj moje pytanie. Jak go zniwelować? Wystarczy owinąć dodatkowo taśmą kilka razy? nałożyć kilka warstw opasek termokurczliwych? Czy też może jakoś je zaekranować? Jeśli tylko ekran wchodzi w grę to mógłbym prosić o wskazówki, jak go zbudować? Dodam jeszcze, że wymiana przewodów na inne nie wchodzi w grę, gdyż są częścią dużo większej instalacji.

Serdecznie proszę o pomoc wszystkich, którzy mają jakieś doświadczenie w takich sprawach

Jaka jest impedancja wejściowa linii, na którą wchodzi przesłuch?
Przy dużej impedancji wejściowej łatwiej indukują się przesłuchy.

Obawiam się, że nie mam takich danych. Jak można to sprawdzić? Na Wikipedii jest co prawda wzór, ale napięcie na tej linii jest zmienne (napięcie jest właśnie tym sygnałem, który później jest przetwarzany przez ADC, a natężenia nie znam i nie mam możliwości sprawdzenie na tą chwilę.

Czy jak owinę te 15 cm narażone na przesłuchy innym przewodem, lub drutem, który podłączę do masy, to wystarczy?

1] Co jest odbiornikiem danych? Opisz urządzenie.
2] Czy mikroprocesor wysyła dane? Opisz dane portu, abo podaj symbol.

Dane wysyła i odbiera ESP32 Devkit V1, aczkolwiek nie ma to chyba dużego znaczenia. Przeprowadziłem serię testów i prób, które jednoznacznie wskazują na przesłuch we wskazanym przeze mnie miejscu.

Pewnie zaekranowanie by pomogło, ale chyba na początek lepiej spróbować wysyłać dane po łączu cyfrowym wtedy gdy nie są odbierane dane analogowe.

Askabius napisał:

Przewody wysyłające to linka 1mm^2 ale z konieczności ze zdjętą izolacją zewnętrzną (czyli został sam przewód i jego kolorowa izolacja, a ta biała otoczka oplatająca wszystkie z przewodów została zdjęta).

Po co aż takie grube? Nie lepiej cienkie, ale za to w ekranie?

Askabius napisał:

Natomiast przewód odbierający dane to jedna żyła standardowej skrętki.

Jedna? Jakim sposobem? Gdzie jest poziom odniesienia?

yego666 napisał:

Pewnie zaekranowanie by pomogło, ale chyba na początek lepiej spróbować wysyłać dane po łączu cyfrowym wtedy gdy nie są odbierane dane analogowe.

Niestety to nie wchodzi w grę, opóźnienia byłyby za duże, a dane analogowe muszą być odbierane de facto w czasie rzeczywistym.

Dodano po 3 [minuty]:

jdubowski napisał:

Po co aż takie grube? Nie lepiej cienkie, ale za to w ekranie?

Zapewne, gdybym wiedział, że bedą z tym problemem to bym tak zrobił, ale już za późno na takie gdybanie, ja tylko proszę o wskazówkę jak zrobić taki ekran oraz który z przewodów zaekranować (ten na którym pojawiają się przesłuchy, czy te, które powodują przesłuchy?

jdubowski napisał:

Jedna? Jakim sposobem? Gdzie jest poziom odniesienia?

Jedna z ośmiu, pozostałe mają inne funkcje tj. 2xGND, 2x5V, i inne sygnałowe, ale one nie powodują zakłóceń czego jestem pewien, gdyż to sprawdziłem.

Askabius napisał:

tylko proszę o wskazówkę jak zrobić taki ekran

Demontujesz te przewody które są, zakładasz nowe ekranowane.

Askabius napisał:

który z przewodów zaekranować (ten na którym pojawiają się przesłuchy, czy te, które powodują przesłuchy?

Jedne i drugie najlepiej, jeśli mozliwości są ograniczone to ekranować te gdzie jest transmisja analogowa.

Askabius napisał:

Jedna z ośmiu, pozostałe mają inne funkcje tj. 2xGND, 2x5V, i inne sygnałowe, ale one nie powodują zakłóceń czego jestem pewien, gdyż to sprawdziłem.

Tego nie wiemy, w transmisji analogowej prowadzenie masy ma kluczowe znaczenie i może być tak że napiecie zakłóceń odkłada się na połączeniu masy.

Askabius napisał:

Jedna z ośmiu, pozostałe mają inne funkcje tj. 2xGND, 2x5V, i inne sygnałowe, ale one nie powodują zakłóceń czego jestem pewien, gdyż to sprawdziłem.

Szkoda, bo jak by były dwie linie, to zawsze można sygnał analogowy przesyłać symetrycznie, a "na miejscu" odwracać jeden z sygnałów i sumować oba - wtedy zakłócenia się wzajemnie znoszą (tak działa np. instalacja mikrofonowa z wejściem symetrycznym).

Z Twojego opisu kabelków wynika, że częstotliwość sygnału analogowego nie jest zbyt wielka.
Jeśli źródło sygnału analogowego ma znaczącą wydajność, mógłbyś zamienić sygnał napięciowy na prądowy.

Askabius napisał:

Dane wysyła i odbiera ESP32 Devkit V1, aczkolwiek nie ma to chyba dużego znaczenia. Przeprowadziłem serię testów i prób, które jednoznacznie wskazują na przesłuch we wskazanym przeze mnie miejscu.

Jeszcze jest jedna możliwość, ale nie wiem, czy w ESP32 jest dostępna.
Mianowicie, uczono mnie, że co jest krótkie w czasie, jest szerokie w paśmie. Może masz możliwość zmiany stromości zboczy sygnału cyfrowego (np. przy konfiguracji GPIO)? - zmniejszenie stromości zmniejszy emisję zakłóceń cyfrowych.

Przy problemie ze zmianą okablowania, można spróbować ratować się następująco:
1] Zmniejszyć stromość zboczy sygnału cyfrowego. Jeśli nie można programowo, to w szereg z nadajnikiem wtrąć rezystor 22R-62R (konieczne eksperymenty).
2] Zmniejszyć impedancję wejściową odbiornika przez dodanie rezystora (blisko płytki ESP32) między sygnał i GND na początek w granicach 6K - 15K. Wprawdzie spadnie poziom sygnału użytecznego, ale znacznie większy będzie spadek zakłóceń cyfrowych, które mają charakter pojemnościowy, tu też potrzebne eksperymenty aby dobrać optymalną wartość.
3] Można dodać niewielki kondensator na linii analogowej przy wejściu do ESP32 (do GND) np. 1nF. (nie napisałeś jak szerokie jest pasmo analogowe). Tu też trzeba poeksperymentować.

Jeśli powyższe zmiany nie będą wystarczająco skuteczne pozostaje tylko zmiana w okablowaniu.

A może by tak przesłać sygnał analogowy dwiema liniami różnicowo?

Zakłócenia będą synfazowe wiec wzmacniacz różnicowy po stronie odbiorczej większość wyeliminuje

Przesyłanie sygnału analogowego różnicowo jest najbardziej racjonalne, ale wymaga różnicowego nadajnika i rożnicowego odbiornika w postaci wzmacniacza różnicowego lub transformatora.
To spora ingerencja w układ, ale przynajmniej kolega Askabius ma skrętkę do dyspozycji.

Dzięki wszystkim za wskazówki, będę kombinował i podzielę się wynikami pracy. Zacznę chyba od rezystora pomiędzy linią sygnału a GND, mam nadzieję, że zadziała