Vorrei iniziare considerando il tuo schema di messa a terra. Probabilmente il tuo motore è guidato da PWM, accendendo e spegnendo rapidamente la tensione, e probabilmente a 50kHz. Questo significa che a volte abbiamo una corrente abbastanza pesante che fluisce attraverso il motore, e poi un breve momento dopo, nessuna corrente. Ciò causa un paio di problemi.
Filtro dell'alimentazione
Il primo passo è assicurarsi di avere i condensatori di disaccoppiamento tra i lati positivo e negativo della batteria vicino a ciascun componente. Questi forniscono un percorso a bassa impedenza per le correnti ad alta frequenza. Il che è un altro modo di dire, forniscono una riserva di carica nelle vicinanze per soddisfare improvvise richieste di corrente senza andare fino alla batteria.
messa a terra
Considera questi circuiti:
Qui, i resistori R1, R2 e R3 non sono in realtà resistori, ma rappresentano la resistenza nei fili. Ho modellato il tuo sensore sonar come una sorgente di tensione ideale V1 e disegnato in un amplificatore operazionale U1 per rappresentare il tuo amplificatore. Il tuo circuito reale è ovviamente più complicato, ma questo dimostrerà il problema.
Considera il caso MALE . Quando il motore è in funzione, una corrente pesante scorre in R1 e R2. Secondo la legge di Ohm, ci sarà una caduta di tensione in queste resistenze, in modo molto significativo, R2. Quando il motore è acceso, la "terra" in V1 è significativamente diversa dalla "terra" in U1. Queste differenze sono amplificate da U1.
Se riordiniamo il motore in modo che sia più simile allo schema GOOD , allora le correnti del motore causeranno comunque una caduta di tensione su R1, ma ciò influenzerà il sensore e l'amplificatore in modo uniforme, quindi non è un problema. C'è ancora il potenziale per R3 di rovinare le cose, ma la corrente è probabilmente piccola.
Nello schema BEST , colleghiamo l'amplificatore e il sensore a un punto comune per evitare anche questo problema. Questa si chiama terra stellare . Le correnti del tuo sensore e dell'amplificatore sono probabilmente abbastanza piccole da non essere necessarie, ma ce l'hai comunque.
È importante ricordare che abbiamo appena considerato il lato terra della batteria, ma queste stesse preoccupazioni possono valere anche per l'altro lato della batteria. L'illuminazione deriva dal considerare dove fluiscono le correnti e dove si sta misurando una tensione, considerare quale sia il riferimento per quella tensione.
Accoppiamento induttivo
L'altra fonte di rumore può essere l'accoppiamento induttivo involontario. Quando la corrente scorre attraverso il motore, la corrente scorre in un ciclo. La corrente in questo circuito crea un campo magnetico. Man mano che questo campo cresce e si restringe attraverso l'accensione e lo spegnimento del motore da parte del driver PWM, tutti gli altri fili nel circuito subiranno una variazione di tensione in base alla legge di induzione .
Per ridurre al minimo questo effetto, si desidera mantenere piccole le induttanze vaganti. Considerare che la corrente del percorso fisico deve fluire dalla batteria, attraverso i circuiti di pilotaggio del motore, al motore, al driver e alla batteria. Questo farà un ciclo. Più grande è questo anello, maggiore è la sua induttanza. Rendi il circuito il più piccolo possibile mantenendo i collegamenti a terra e positivi della batteria il più vicini possibile.
Fai lo stesso per il tuo sensore sonar. Inoltre, evita che i due si avvicinino o siano paralleli l'uno all'altro, poiché ciò rafforza la loro reciproca induttanza.
Se ciò si rivela insufficiente per risolvere il problema, puoi prendere in considerazione la costruzione di un amplificatore differenziale . Non lo descriverò in dettaglio, dal momento che sospetto che questi altri cambiamenti saranno sufficienti e che la corretta progettazione di un sistema di amplificazione differenziale sia abbastanza complessa da meritare una domanda a sé stante. Tuttavia, se gli altri problemi vengono risolti, un amplificatore differenziale ben progettato può rifiutare il rumore così bene da poter misurare segnali veramente minuscoli sepolti nel rumore, come gli impulsi elettrici generati dai nervi.
