Touchscreen verändert USB-Signale

[krambambuli]

Hallo zusammen,

in einem aktuellen Projekt nutze ich den RevPi Core3 bzw. Core3+ mit 8GB Speicher. Um Analoge Spannungen im mV und µV-Bereich zu messen, nutze ich eine 24Bit USB-Messkarte welche direkt über einen der beiden USB-Ports angeschlossen ist. Zusätzlich ist ein Touchscreen von Iiyama (PROLITE TF1015MC-B2) mit HDMI und USB (für das Touch-Signal) angeschlossen. Soweit so gut.

Wenn ich nur die Messkarte angeschlossen habe, messe ich aktuell sehr präzise Spannungen im Bereich 50µV bis hin zum mehreren hundert mV. Sobald ich jedoch den Touchscreen verbinde, wird die Spannungsmessung verfälscht. Beispielsweise von 0,000992V auf 0,000550V. Sie ändert sich also um über 400µV! Voran könnte das liegen? Teilweise ist die Abweichung sogar noch größer oder auch mal negativ...

Ich habe aktuell bereits vieles ausprobiert:
- Verbindung über aktive USB Hubs um USB Spannungen zu erhöhen
- Verbindung über passive USB-Hubs
- Verschiedene Messkarten des gleichen Herstellers
- Andere Spannungsbereiche
- Verschiedene RevPis mit verschiedenen USB-Bibliotheken (Libusb1 etc.) und Raspbian 8 und 9
- Lesen der Messwerte in C und Python
- Unterschiedliche Kabel
- Versuche nach mehreren Stunden "Einschwingdauer"
- Spannungsversorgung der Messkarte über zwei USB Ports (mit USB Adapter-Kabel USB-A auf 2x USB-A)

Mittlerweile bin ich da leider echt ratlos Hat jemand weitere Ideen?

VG,
Kristian

[dirk]

Hi Kristian, das sieht ja nach einer verzwickten Situation aus. Ich denke die ganzen Überlegungen, die Du gemacht hast sind erstklassig.
Hier eine Idee: Touch Screen entfernen und von einem USB Stick Daten lesen/schreiben Traffic erzeugen. Besteht der Messfehler auch hier dann lässt es auf ein Software-Thema schließen.

[krambambuli]

Hi Dirk!

danke für die Infos. Ich habe den Touchscreen gestern mal mit zwei anderen Netzteilen eingesetzt. Dabei gab es keine bzw. deutlich weniger Probleme. Es scheint also ein Problem mit dem DC Wandler zu sein. Ich nutze den Touchscreen und den RevPi in einem Gehäuse mit 24V-Netzteil. Wobei der Touchscreen seine 12V DC über einen Recon REC15E-4812SZ DC/DC Wandler bekommt. Ich werde mir ein Oszilloskop besorgen und weitere Tests machen. Es wäre hier nur sehr ärgerlich wenn ich den DC/DC Wandler tauschen muss, da ich bereits eine bestückte Platine damit im Einsatz habe...

Beste Grüße!

[dirk]

Hi Kristian, dann danke für Dein positives Feedback und weiterhin viel Erfolg.

[dirk]

Hi Kristian, hier noch ein Feedback von intern, die Dein Fehlerbild ebenfalls analysiert haben:

Hallo, ich habe da eine Vermutung: Sowohl bei dem Touch Screen wie auch bei der Messkarte könnte der Becher vom USB Stecker mit der GND Leitung des USB Stecker verbunden sein. Je nach Aufbau der Messkarte könnte nun ein Fehlerstrom über den USB Schirm fließen und die Messung verfälschen.

Eine Ansatz wäre es den USB Schirm an einem Ende zu durchtrennen und die Trennstelle mit 100nF zu brücken. Der Kondensator sorgt dafür dass der Schirm für hochfrequente Einstrahlungen quasi nicht getrennt ist, Gleichströme aber unterbunden werden. Mit großer Wahrscheinlichkeit ist der Effekt dann weg.

Ich hoffe es hilft Dir weiter.

[krambambuli]

Hallo Dirk,

vielen Dank für die Rückmeldung. Ich konnte das Problem lösen. Die Störungen wurden tatsächlich durch den DC/DC Wandler erzeugt. Dieser sollte nach Herstellerangaben mit den beiden Kondensatoren C3 und C4 entstört werden (je 1500pF):

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Bei Tests hatte ich die Kondensatoren entfernt und musste feststellen, dass diese das Problem verursacht hatten. So ganz erklären kann ich das nicht, aber nun läuft es. Zusätzlich habe ich die Zuleitung durch das 24V Schaltnetzteil mit einer Ferrithülse entstört, das verringert weitere Störungen. Nun läuft alles super! Trotzdem vielen Dank für die Hinweise.

VG,
Kristian

[dirk]

Hi Krisitan, vielen Dank für Dein positives Feedback.