Ondas en la alimentación de la cámara raspberrypi, ¿bucle de tierra? ¿interferencias eléctricas?

Question

Yo ejecuto una grabadora de vídeo en un vehículo construido en Jetson Nano (muy similar a la frambuesa pi). Se ejecuta en 5V . El vehículo tiene una fuente de alimentación de 24V. Yo alimentar la grabadora de vídeo con un convertidor de 24V a 5V de grado automotriz.

La Jetson nano se conecta con una cámara Raspberrypi con un cable plano. Cuando grabo vídeo, me aparece un ruido parecido a una onda en la señal de vídeo en momentos aleatorios. Y si la onda aparece, aparece en un intervalo de 1 segundo(solo por lo que veo, no hay mediciones/pruebas realizadas) . Este es el diagrama de conexión y las diferencias de voltaje entre los nodos.

La tierra de la placa Jetson y la tierra de la carrocería del vehículo no están conectadas, hay una diferencia de potencial de algunos mVs. Esto es lo que se muestra en el diagrama.

Los chicos de software que trabajan en el controlador de la cámara dicen que podría ser una interferencia eléctrica. Tenemos una configuración similar en nuestro entorno de laboratorio y no somos capaces de reproducir el ruido. Dudamos de la fuente de alimentación, la vibración, la interferencia de 4G LTE, la interferencia del GPS. El cable utilizado para conectar la cámara con la placa a veces toca los puertos HDMI/pantalla de la placa Jetson Nano.

Hoja de datos de la cámara : https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Dev/RaspberryPi/ov5647_full.pdf

Vídeo de muestra : Vídeo1 Vídeo 2 Líneas de color

A veces las líneas son de color y otras veces son blancas

Qué puede ser diferente entre un vehículo y el entorno del laboratorio, cómo me aseguro de que la toma de tierra es buena en el vehículo. ¿Y cómo compruebo y me aseguro de que esto se debe a una interferencia eléctrica? ¿O cualquier otra interferencia?

¿Esto se debe a los bucles de tierra?

Este es el convertidor utilizado, los vendedores dicen que este es un convertidor buck no aislado y hay unos aislados que se utilizan en dispositivos relacionados con la radio para tener menos ruido, ¿tiene esto algo que ver?

Answer 1

A primera vista, parece que la configuración del coche está interfiriendo. Sin embargo, no se puede decir con seguridad si no ha probado su configuración "basada en el coche" fuera del coche. Además, no tenemos suficiente información en la mano con respecto a la completa (por ejemplo, todos los dispositivos conectados a 24V y cerca de la placa Jetson), pero no desesperes y sigue los siguientes pasos de resolución de problemas para determinar por ti mismo una posible fuente de interferencia (puede ser un proceso largo, pero no hay otra manera).

En lo que sigue, estoy asumiendo que usted está usando un único et totalmente funcional grabadora de vídeo que ha probado en su buena configuración de laboratorio Jetson, para cualquier prueba en el banco y en el coche.

Verifique la configuración de Jetson basada en el coche en el laboratorio

Sácalo completamente del coche y enchúfalo a una fuente de alimentación de 5V en tu laboratorio. ¿Funciona como se espera?

Si no es así, hay que identificar el componente "malo": ¿es la cámara, es la placa Jetson o es el cable entre ambas? Para ello, intercambia las dos cámaras junto con el cable plano entre la configuración "basada en el coche" y la "que funciona bien" y vuelve a probar, ¿sigue la placa o la cámara?

Si sigue la cámara + el cable plano, intercambia los dos cables planos. ¿Sigue a la cámara o al cable?

Verificar el convertidor DC-DC de 5V en el laboratorio

Si no has encontrado ningún problema en el paso anterior, saca el convertidor DC-DC de 5V del coche y conéctalo a una fuente de alimentación de 24V. Enchufa la configuración de la Jetson "basada en el coche" al convertidor y prueba de nuevo. ¿Funciona como se esperaba?

Si no es así, puede que quieras mirar por qué el convertidor DC-DC de 5V está interfiriendo con tu configuración.

• Si tienes un segundo convertidor DC-DC, cámbialo. ¿Te da un mejor resultado?
• ¿El Jetson y el convertidor DC-DC están bien conectados a tierra?
• ¿Hay picos notables en la salida?

Identificar la fuente de interferencia en el coche

Has comprobado que tu configuración "basada en el coche" funciona perfectamente fuera del coche, ¡esto ya es una gran noticia! Vuelve a instalarlo en el coche para el siguiente paso.

Ahora viene la parte más difícil que es identificar la fuente de ruido en el coche. Para ello, tendrás que ser capaz de encender y apagar (o enchufar/desenchufar de la corriente), uno por uno, todos los posibles dispositivos conectados a la alimentación de 24V y cualquier dispositivo en las proximidades del Jetson, la cámara y el convertidor DC-DC de 5V.

Con suerte, cuando un dispositivo esté apagado, notarás una mejora o una degradación. Anótalo y comunícalo aquí, para que podamos intentar ayudarte más. Sigue apagando dispositivos uno a uno, puede que observes resultados más interesantes.

Definitivamente podría ser más de un dispositivo, por lo que cada vez que usted está apagando un dispositivo y volver a probar su configuración, asegúrese de observar cualquier cambio en el flujo visual de la cámara. Si ves un cambio notable pero el flujo no se ha arreglado del todo, mantén ese dispositivo apagado y sigue adelante.

Si a pesar de todos tus esfuerzos no puedes identificar una fuente de interferencia en el coche, ¡no estás de suerte! En ese caso, podría ser que la configuración "basada en el coche" (5V DC-DC + Jetson + Cámara) se comportara mal en el coche a pesar de funcionar bien en una fuente de alimentación de sobremesa. Esto es bueno, todavía has aislado el problema a esta parte del sistema solamente.

Si has identificado la fuente y tu flujo está ahora completamente arreglado, entonces ¡bravo, ya sabes quién es el intruso! En ese momento, podemos revisar cómo podría este dispositivo interferir con su configuración Jetson, tendrá que enviarnos más información sobre ese dispositivo :)

Identificar el problema de configuración en el coche

Esta puede ser la razón por la que has venido en primer lugar, pero hasta que no hayas pasado por los pasos anteriores, no hay razón para aterrizar aquí de inmediato.

He aquí los aspectos generales en los que hay que fijarse:

• ¿Está la configuración de Jetson montada en un recinto aislado eléctricamente (además del objetivo de la cámara)? Si no es así, ¿puede conseguir una caja metálica para probarla?
• ¿Importa la orientación del montaje? (por ejemplo, en vertical o en horizontal)
• ¿Están todos los cables que intervienen en el montaje en buen estado? ¿Se han probado también en el laboratorio? Si no es así, llévalos al laboratorio y pruébalos.
• ¿Hay alguna descamación (aunque sea mínima) en alguno de los conectores que intervienen en el montaje?
• ¿La configuración depende de la temperatura? (por ejemplo, la temperatura ambiente del coche es más cálida o más fría que la del laboratorio)
• ¿Hay algún otro cambio de condiciones ambientales entre el laboratorio y el coche?

Si ninguno de ellos te lleva al problema, en ese punto, yo miraría hacia el dispositivo de grabación de vídeo. Vuelve al paso anterior, ¿qué hay de diferente en comparación con la configuración del laboratorio que podría afectar a la grabadora de vídeo?

Buena suerte.

Answer 2

Ponga un tapón electrolítico grande (25v al menos, preferiblemente 35v o 50v lo que tenga por ahí) en la línea de 24v y vea si eso lo arregla.

Los voltajes de los coches son ruidosos y tu jetson nano y tu cámara no parecen tener grandes filtros de ruido, ni tu línea de 24v parece diseñada para alimentar electrónica sensible

Answer 3

Analicemos detenidamente los vídeos (en lugar de tratar de hacer arreglos rápidos inmediatos):

• la corrupción aparece a rayas. Rayas completas, no parciales, y en todo el ancho de la pantalla;
• las rayas pueden tener tintes de imagen útil en ellas, por lo que no se trata de una corrupción total del color, sino de un problema de "ajuste";
• VSYNC y HSYNC permanecen estables, la imagen no parpadea ni salta en el cuadro ni en la pantalla;
• hay veces que la imagen es muy limpia, mientras que parece que siempre tiene el problema, en realidad hay veces que se muestran un par de fotogramas sin corrupción;
• A veces, en el tercer vídeo, todo el cuadro se vuelve de color.

Veamos la interfaz de la cámara. Es muy simple, con el pulso VSYNC, y el pulso HSYNC, y los datos dentro del tiempo del pulso HSYNC. Intenta averiguar que podría pasar a nivel de la interfaz para que aparezcan los efectos visibles - no puedo encontrar ninguno. La corrupción de VSYNC/HSYNC afectaría el posicionamiento de la imagen en la pantalla, y la desalineación horizontal. El problema de HSYNC también causaría desalineación horizontal y ondulación de la imagen hacia los lados. Esto no ocurre.

El problema con los datos es posible, VDD-DO tiene el nivel típico de 1.8V. Pero el patrón de rayas dice contra la corrupción de datos espurios, e incluso si hay algún dispositivo de interferencia alrededor de causar la corrupción del nivel de datos no creo que va a ser tan sincronizado causando rayas puras.

Así que concluyo que el problema NO está en la interfaz de la cámara.

Sospecho que el problema está en la propia cámara. La corrupción de los colores - corrupción, no anulación total del color ya que podemos ver una imagen dentro de las franjas corruptas - puede ser causada por una mala calibración del nivel de negro. La calibración, según la hoja de datos, se realiza:

Los píxeles inferiores "apantallados ópticamente", así como los píxeles laterales, pueden ser utilizados por el firmware de la cámara para ajustar el nivel de negro - para cada cuadro en general, y para cada línea individualmente:

Creo que hay un problema con los niveles de negro. O bien algo óptico hace que los sensores de control den niveles erróneos como referencia para el negro (por ejemplo, algo en el coche que emite la luz - incluso en el espectro no visible para el ojo - radar de obstáculos, radar meteorológico, o simplemente el LED del sistema de seguridad del coche), o es un problema de EMI que causa la corrupción de las señales dentro de la cámara haciendo que utilice niveles de negro erróneos.

De la hoja de datos veo que es posible apagar BLC a través del bit 0 del registro BLC CTRL00. También se puede desactivar ABLC a través del bit 6 del registro BLC CTRL02. No tengo ni idea de lo que pasará ya que la documentación no da más información sobre la programación de la cámara.

Se me ocurre una de las pruebas más sencillas: cubrir el objetivo (completamente) con algo sólido que no deje pasar (nada) de luz y ver si las rayas persisten. Proteger todo el cuerpo de la cámara contra la luz y usar una jaula metálica contra la EMI (teniendo el escudo conectado a tierra de la cámara), y ver si las rayas persisten.

A continuación, debe haber directrices para los diseños de los dispositivos de automoción. Por favor, revíselas y asegúrese de cumplirlas formalmente. Espero que ya lo hayas hecho, mencionando por si acaso que no te pilles algún problema conocido por ello.

Answer 4

La interfaz de la cámara al Nano es MIPI CSI-2. CSI-2 envía señales de sincronización en banda como parte de la carga útil de datos, pero requiere un par de relojes separado para sincronizar las tramas de bytes de datos.

Viendo el resultado, mi conjetura es que algún solenoide grande está emitiendo suficiente campo magnético como para perturbar las líneas del CSI-2 o quizás el propio sensor, dada la naturaleza orientada a la fila de los fallos.

Si tu cámara está en la misma carcasa, es posible que ese ruido llegue a tu plano de tierra en el Nano y haga estragos en el sensor. Intenta añadir algún filtro de modo común (por ejemplo, choques de modo común, bolas de ferrita) a todas las líneas de alimentación y E/S. Además, conecta la caja a la carrocería del vehículo.

Si la cámara NO está en la misma carcasa que el Nano, no lo hagas . CSI-2 es una tecnología LVDS de bajo consumo que está diseñada para enlaces dentro del dispositivo, no para largas distancias.

En su lugar, considere la posibilidad de convertir a FPD-Link o GMSL en cada extremo del cable de la cámara (puede comprarlos como conjuntos estándar.) GMSL y FPD-Link son estándares de serdes con auto-reloj que utilizan un único coaxial para la conexión de la cámara. Ambos admiten la alimentación por coaxial e I2C, todo ello en el mismo cable coaxial. GMSL y FPD-Link utilizan los conectores FAKRA estándar de la industria.

Este enfoque de los serdes con reloj automático resuelve muchos problemas en el entorno del vehículo que el CSI-2 no puede abordar. Te animo a seguir su ejemplo.

Answer 5

Esto es algo de frecuencia relativamente baja, yo buscaría un DC/DC que no sea muy estable por alguna razón. Intenta desconectar cualquiera de ellos y reemplazarlos con un suministro de laboratorio. Así que empieza con lo que es fácil de quitar, el grande de 5V.