Riduzione del rumore del motore CC

Sto progettando un circuito con un motore DC 12V DC Motoriduttori reversibili a ingranaggi - 70 RPM e alcune altre cose tra cui una MCU e un LASER, tutte guidate da una singola fonte 12V e sono preoccupato per il grande ripple di rumore HF dal motore (elettrico piuttosto che radiativo ma nessun danno nel ridurre entrambi).

Non ho lavorato molto con i motori molto prima, tuttavia dalla lettura degli articoli in questa community e da alcune ricerche su Internet, sembra che ci siano alcune tecniche per gestire questo rumore e mi chiedevo se avrei potuto ottenere una risposta istruita sulla validità e gli svantaggi di alcune delle tecniche che ho riscontrato.

1. Piccoli condensatori (1 o 10nF) collegati tra i terminali in una varietà di combinazioni tra cui tra Vcc / Gnd, due tra Vcc / Gnd con il centro collegato all'esterno della custodia e una combinazione delle due precedenti. Non polarizzato se il motore deve funzionare in entrambe le direzioni.

2. Messa a terra diretta dell'involucro del motore.

3. Induttore di soffocamento in serie con il Vcc del motore.

4. Impiegando una topologia di filtro più complessa vicino al motore.

5. Torcere e schermare i cavi del motore e isolarli fisicamente dal resto del circuito.

6. Mantenere la terra del motore separata dalla terra del resto del circuito e collegarlo direttamente ai terminali della fonte di alimentazione, se possibile (o il più vicino possibile in caso contrario) per evitare problemi di loop di massa (messa a terra a stella?)

7. Racchiudere il motore fisicamente all'interno di una custodia di metallo (e mettere a terra quella custodia).

8. Utilizzando grandi (1000uF +) condensatori elettrolitici a basso ESR collegati il ​​più vicino possibile ad altre apparecchiature sensibili tra i loro Vcc e Gnd (Anodo a Vcc, Cathode a Gnd) o posizionando questi grandi condensatori vicino alla fonte di alimentazione stessa su tutte le linee portando fuori.

9. Far funzionare alcune delle altre apparecchiature attraverso un regolatore lineare (non sono sicuro che siano particolarmente efficaci nel respingere il rumore ad alta frequenza)

10. Posizionamento di diodi accanto alla fonte di alimentazione per linee diverse che portano a sistemi diversi.

Alla ricerca di una risposta generica per quanto riguarda l'efficacia delle tecniche di cui sopra e forse di più per quanto riguarda la protezione dal rumore del motore CC, non qualcosa di specifico per quel motore in quanto quel progetto è effettivamente finito, ora sono solo curioso e penso che sarebbe utile avere queste informazioni disponibile in un posto per progetti futuri e altre persone interessate.

Dovresti sempre posizionare un condensatore attraverso i terminali del motore anche se il circuito non è interessato, poiché l'arco della spazzola crea rumore RF che può interferire con altre apparecchiature (ad es. Radio AM). La consueta raccomandazione è di installare due condensatori ceramici da 0,1 uF, uno collegato da ciascun terminale del motore all'involucro. Questo "fonda" il caso di RF senza il pericolo di avere una connessione CC esposta.

L'ondulazione può essere un problema per le apparecchiature sensibili che hanno uno scarso rifiuto dell'alimentazione, ma i normali condensatori e regolatori del filtro generalmente lo eliminano. Un'altra preoccupazione è il picco di corrente e la caduta di tensione che si verifica all'avvio del motore. Questo motore ha una corrente di stallo di soli 390 mA, quindi a condizione che l'alimentazione a 12V possa gestire che non dovresti preoccuparti. Assicurati solo che il motore e il suo circuito di controllo siano collegati direttamente alla fonte di alimentazione e conduci fili separati verso gli altri dispositivi.

Per quanto riguarda i tuoi punti per ridurre il rumore:

1. Piccoli condensatori (1 o 10nF)

Esatto, fatta eccezione per la menzione della polarità del condensatore: comunque i condensatori devono essere in ceramica, progettati per funzionare ad alta frequenza, non elettrolitici o carta anche se il motore funzionerà solo in una direzione. Posizionare questi condensatori il più vicino possibile al motore e al driver del motore se si utilizza un driver PWM.

Utilizzando grandi (1000uF +) condensatori elettrolitici a basso ESR collegati il ​​più vicino possibile ad altre apparecchiature sensibili tra i loro Vcc e Gnd (Anodo a Vcc, Cathode a Gnd), o posizionando questi grandi condensatori vicino alla fonte di alimentazione stessa su tutte le linee portando fuori ..

Molto probabilmente l'uso di condensatori di grandi dimensioni sarà solo parzialmente efficace, principalmente durante l'avvio / arresto / inversione del motore. Una migliore protezione dal rumore è: realizzare alimentatori separati per il circuito di potenza e per la parte di controllo anche se entrambi richiedono lo stesso 12V. Il tuo p.9 riguarda esattamente questo.

Torcere e schermare i cavi del motore e isolarli fisicamente dal resto del circuito.

La principale causa del rumore trasmesso dal motore (attraverso i cavi e per via aerea) è l'accensione delle spazzole. Quindi, se il tuo motore non è nuovo, controlla le spazzole e le condizioni del connettore e, se necessario, rettifica il connettore.

Pianifica anche la tua topologia a filo come una stella (con l'alimentatore al centro) con raggi (parti del tuo schema) e cerca di evitare la creazione di una catena contenuta dai consumatori.

Stella:

consumer 2 <---wires---> PowerSupply <---wires--> consumer 1

Catena:

PowerSupply <---wires--> consumer 1 <---wires---> consumer 2

Il tuo motore ha una corrente relativamente bassa, quindi a meno che tu non abbia un buon modello di motore, l'approccio migliore è sperimentale.

Lasciare spazio sulla scheda per l'induttore di starter. Hanno un piccolo condensatore saldato direttamente sul terminale del motore. Disaccoppiamento sufficiente sulle linee elettriche che forniscono il driver del motore.

Quindi provare con alcuni valori per i condensatori e per l'induttore di induttanza e misurare il rumore sugli alimentatori con un ambito (o un analizzatore di spettro se ne hai uno).

Diversi punti che in qualche modo non erano ancora stati menzionati.

1. L'intero percorso di alimentazione dal ponte al motore deve essere accuratamente schermato. Lo schermo, se possibile, dovrebbe essere collegato alla custodia del motore. Sul lato della scheda, lo schermo deve essere collegato a terra tramite condensatori e da qualche parte nel sistema deve essere collegato direttamente a terra.
2. Vicino al ponte dovresti avere condensatori di ingresso per fornire energia durante la commutazione. Intendo i tappi piccoli per reagire rapidamente e diversi tappi grandi che avranno abbastanza energia per mantenere la tensione anche durante i picchi di corrente. Normalmente sono centinaia di microfarad.
3. Usa induttanze di modo comune di filtri meglio preparati sulla tua linea di alimentazione per consentire praticamente solo la corrente continua. Tutti gli effetti di commutazione devono essere limitati al ponte e al cavo verso il motore.
4. Certo, un buon layout è molto importante. Pensa sempre a dove va la corrente, riduci il flusso magnetico, ricorda che nel sistema di commutazione non è solo la corrente del motore a essere commutata, ma è anche transistor su cancelli, amplificatori di condensatori e talvolta altre cose.

Anche le ferriti attorno al cavo sono una buona idea.

In bocca al lupo!

attualmente gli Arduninos sono molto sensibili a questo tipo di rumore, gli LCD sono molto di più ... La soluzione principale per questo tipo di situazioni, è una; snubber sono ampiamente raccomandati per essere utilizzati in combinazione con carichi di induttanza come motori.

Alcuni articoli con disegni e calcolatori secondari

Lo stesso qui, ho scoperto che i droni economici sono davvero cattivi ed è normalmente un motore che è il colpevole. La cosa davvero strana è che in genere non è più debole del resto, ma l'aggiunta di condensatori ceramici aiuta molto. Ho trovato una parte fisicamente più grande sembra più affidabile, ho finito per usare quelli di vecchi PCB a retroilluminazione a LED a schermo piatto.

Anche rilevante, questo aiuta con "malattia del drone pazzo" che normalmente è il problema delle interferenze RF.