1. Problemhintergrund: Durch Universalnetzteile verursachte Störungen
Beim Einsatz von Ultraschall-Füllstandsmessgeräten der KUS-Serie mit Universalnetzteilen für 220 V bis 24 V/12 V traten bei den Kunden zwei wesentliche Probleme auf:
- Fehler bei der seriellen Kommunikation (Unterbrechung der RS485-Kommunikation);
- Messabweichung (bei einer tatsächlichen Entfernung von 3 m traten Schwankungen von etwa 1 m auf).
Getestete Leistungsmodule:
- Modul zur Umwandlung von 220 V Wechselstrom in 24 V Gleichstrom
- Modul zur Umwandlung von 220 V Wechselstrom in 12 V Gleichstrom
2. Prüfprotokoll für 12-V-Gleichstrom-Stromversorgungsmodul
Tabelle 1: Testschritte und Ergebnisse für das 12-V-Stromversorgungsmodul
| Testschritt | Details zur Operation | Testergebnisse |
|---|---|---|
| 1. Welligkeitsmessung | Oszilloskop-Messspitzen, angeschlossen an V+ und V-, Wechselstromkopplung, Bandbreitenbegrenzung 20 MHz | Welligkeit: 20–30 mV Dreieckwelle, wodurch Welligkeit als Ursache für Messfehler ausgeschlossen wird |
| 2. Test ohne Erdung | Leistungsmodul nicht geerdet, Sensor misst eine tatsächliche Entfernung von 3 m | Der Messwert schwankte um 1 m, Schwellenwertanpassung ungültig; nach Umschaltung auf das Labornetzteil wieder normal |
| 3. Erdungstest | Leistungsmodul geerdet, Sensorkabel von 220-V-Leitungen ferngehalten | Messung genau (3 m); Fehler traten erneut auf, als sich die Kabel in der Nähe von 220-V-Leitungen befanden |
3. Prüfung des 24-V-Gleichstrom-Stromversorgungsmoduls und Fehleranalyse der Kommunikation
Tabelle 2: Test des 24-V-Leistungsmoduls im Vergleich zu Kommunikationsproblemen
| Testszenario | Flugverbot-Status | Leistung der RS485-Kommunikation | Messergebnisse | Eigenschaften von Interferenzwellen |
|---|---|---|---|---|
| Standardtest | Nicht geerdet | Häufige Kommunikationsstörungen, gelegentliche Verbindung | Fehlerhafte Messwerte, Schwellenwertanpassung ungültig | Spitze-Spitze-Störspannung 13 V, 50 Hz (Netzkopplung) |
| Optimierter Test | Geerdet + GND an V- angeschlossen | Stabile Kommunikation, keine Unterbrechungen | Genaue Messungen, die der tatsächlichen Entfernung entsprechen | Keine offensichtlichen Störungen (Abbildung 3) |
Grundursache für Kommunikationsfehler:
- Wenn V+ und V- nicht auf Masse liegen, entsteht eine Potentialdifferenz zwischen den RS485-Signalen und Masse, was zu Störungen führt.
- Lösung: GND mit V- kurzschließen, um die Potentialdifferenz zu beseitigen (Abbildung 4).
4. Vier Kernpunkte für die universelle Stromversorgung (Zusammenfassung)
- Erdungspriorität: Das Leistungsmodul muss ordnungsgemäß geerdet sein, um V- mit dem Erdpotential in Einklang zu bringen;
- Signal-Bezugsmasse: Verbinden Sie GND mit V-, um die Potentialdifferenz bei RS485 auszugleichen;
- Kabelisolierung: Halten Sie einen Abstand von mindestens 30 cm zwischen den Sensorkabeln und den 220-V-Leitungen ein;
- Sicherheitshinweis: Achten Sie darauf, dass die Sensorkabel nicht mit 220-V-Hochspannung in Berührung kommen, um einen Stromschlag zu vermeiden.
5. Vergleich von Wellenformen und Unterdrückung von Interferenzen
(1) Störung zwischen V+ und Masse (nicht geerdet): 42,8 V Spitze-Spitze, 50 Hz Netzstörung; ;
(2) RS485-Signal (geerdet): Störungen beseitigt, Kommunikationsstabilität 100%. .
