Mam urządzenie RC zasilane z akumulatora 3,7 V, który zawiera silnik i sonar 40 kHz. Napięcie na czujniku sonaru jest wzmacniane, a następnie dostosowywane. Silnik napędzany jest przez PWM 2KHz.

Gdy silnik jest wyłączony, wszystko działa dobrze. Kiedy silnik jest włączony, mam spadek 2 kHz 0,5 V na VBAT i trudno się go pozbyć - prawdopodobnie z powodu długich przewodów do silnika. Mam diodę na 2-przewodowym silniku.

W każdym razie dużym problemem jest to, że dostaję także skok czujnika 2kHz 10mV na czujniku. Powoduje to hałas, który uniemożliwia analizę odczytów sonaru. Stosunek sygnału do szumu nie jest wystarczająco duży.

szum czujnika przy wyłączonym silniku:

szum czujnika, gdy silnik jest włączony:

Naprawdę nie mogę zmienić rozstawu przewodów silnika, a spadek VBAT nie stwarza żadnego innego problemu. Czy istnieje sposób na uniknięcie takiego hałasu?

Zacznę od rozważenia twojego planu uziemienia. Twój silnik jest prawdopodobnie napędzany przez PWM, szybko włączając i wyłączając napięcie i prawdopodobnie przy 50 kHz. Oznacza to czasami, że przez silnik przepływa dość duży prąd, a chwilę później nie ma prądu. To powoduje kilka problemów.

Filtrowanie zasilacza

Pierwszym krokiem jest upewnienie się, że masz kondensatory odsprzęgające między dodatnią i ujemną stroną baterii w pobliżu każdego elementu. Zapewniają one ścieżkę o niskiej impedancji dla prądów o wysokiej częstotliwości. Innymi słowy, zapewniają pobliską rezerwę mocy, aby zaspokoić nagłe zapotrzebowanie na prąd bez konieczności sięgania do akumulatora.

Grunt

Rozważ te obwody:

Tutaj rezystory R1, R2 i R3 nie są tak naprawdę rezystorami, ale reprezentują rezystancję drutów. Modelowałem czujnik sonaru jako idealne źródło napięcia V1 i narysowałem wzmacniacz operacyjny U1, który reprezentuje twój wzmacniacz. Twój rzeczywisty obwód jest oczywiście bardziej skomplikowany, ale pokaże to problem.

Rozważ przypadek BAD . Kiedy silnik pracuje, duży prąd płynie w R1 i R2. Zgodnie z prawem Ohma nastąpi spadek napięcia w tych rezystancjach, co najważniejsze, R2. Gdy silnik jest włączony, „masa” w V1 znacznie różni się od „masy” w U1. Różnice te są wzmacniane przez U1.

Jeśli ponownie ustawimy silnik tak, aby był bardziej DOBRY schemat, wówczas prądy silnika będą nadal powodować spadek napięcia powyżej R1, ale wpłynie to w równym stopniu na czujnik i wzmacniacz, więc nie jest to tak duży problem. Nadal istnieje potencjał, że R3 może zepsuć wszystko, ale prąd jest prawdopodobnie niewielki.

Na schemacie BEST łączymy wzmacniacz i czujnik ze wspólnym punktem, aby również uniknąć tego problemu. To się nazywa gwiazda . Prądy czujnika i wzmacniacza są prawdopodobnie na tyle małe, że nie jest to konieczne, ale i tak masz.

Ważne jest, aby pamiętać, że właśnie wzięliśmy pod uwagę stronę masy akumulatora, ale te same obawy mogą dotyczyć w równym stopniu drugiej strony akumulatora. Oświecenie bierze się z rozważenia, gdzie płyną prądy i gdzie mierzysz napięcie, zastanów się, jakie jest odniesienie dla tego napięcia.

Sprzężenie indukcyjne

Drugim źródłem hałasu może być niezamierzone sprzężenie indukcyjne. Gdy prąd przepływa przez silnik, prąd płynie w pętli. Prąd w tej pętli wytwarza pole magnetyczne. Gdy pole to rośnie i kurczy się poprzez włączanie i wyłączanie silnika przez sterownik PWM, wszystkie inne przewody w obwodzie będą podlegać zmianie napięcia zgodnie z prawem indukcji .

Aby zminimalizować ten efekt, chcesz zachować małe indukcyjności błądzące. Należy wziąć pod uwagę, że prąd fizyczny musi płynąć z akumulatora, przez obwody napędowe silnika, do silnika, z powrotem do sterownika i z powrotem do akumulatora. Spowoduje to utworzenie pętli. Im większa jest ta pętla, tym wyższa jest jej indukcyjność. Zrób pętlę tak małą, jak to możliwe, utrzymując uziemienie i dodatnie połączenia akumulatora tak blisko siebie, jak to możliwe.

Zrób to samo dla czujnika sonaru. Unikaj także, aby oba biegły blisko siebie lub równolegle do siebie, ponieważ zwiększa to ich wzajemną indukcyjność.

Jeśli okaże się to niewystarczające do rozwiązania problemu, możesz rozważyć zbudowanie wzmacniacza różnicowego . Nie będę go szczegółowo opisywał, ponieważ podejrzewam, że te inne zmiany będą wystarczające, a prawidłowe zaprojektowanie układu wzmacniacza różnicowego jest na tyle złożone, że zasługuje na własne pytanie. Jeśli jednak zostaną rozwiązane inne problemy, dobrze zaprojektowany wzmacniacz różnicowy może tak dobrze odrzucić szum, że może zmierzyć naprawdę niewielkie sygnały zakopane w szumie, takie jak impulsy elektryczne generowane przez nerwy.