Reducción del ruido del motor de CC

Question

Estoy diseñando un circuito con un motor de corriente continua Motorreductores reversibles de 12V DC - 70RPM y algunas otras cosas, incluyendo una MCU y un LÁSER, todo impulsado desde una única fuente de 12V y estoy preocupado por el gran ruido de ondulación de HF del motor (eléctrico más que radiativo, pero no hay daño en la reducción de ambos).

No he trabajado mucho con motores antes, sin embargo, de la lectura de los artículos en esta comunidad y algunas búsquedas en otros lugares en Internet, parece que hay algunas técnicas para hacer frente a este ruido y me preguntaba si podía obtener alguna respuesta educada sobre la validez y los inconvenientes de algunas de las técnicas que he encontrado.

1. Condensadores pequeños (1 o 10nF) conectados a través de los terminales en una variedad de combinaciones incluyendo entre Vcc/Gnd, dos entre Vcc/Gnd con el medio conectado al exterior de la caja, y una combinación de los dos anteriores. No polarizados si el motor necesita funcionar en ambos sentidos.

2. Conectar directamente a tierra la carcasa del motor.

3. Inductor de choque en serie con el Vcc del motor.

4. Emplear una topología de filtrado más compleja cerca del motor.

5. Retorcer y apantallar los cables del motor y aislarlos físicamente del resto del circuito.

6. Mantener la tierra del motor separada de la tierra del resto del circuito y conectarla directamente a los terminales de la fuente de alimentación si es posible (o lo más cerca posible si no) para evitar problemas de bucle de tierra (¿tierra en estrella?)

7. Encerrar el motor físicamente dentro de una caja metálica (y conectar a tierra esa caja).

8. Utilizar condensadores electrolíticos de gran tamaño (1000uF+) y baja ESR conectados lo más cerca posible de otros equipos sensibles entre su Vcc y Gnd (ánodo a Vcc, cátodo a Gnd), o colocar estos grandes condensadores junto a la propia fuente de alimentación en todas las líneas de salida.

9. Pasar algunos de los otros equipos a través de un regulador lineal (no estoy seguro de que sean especialmente buenos para rechazar el ruido de alta frecuencia)

10. Colocación de diodos junto a la fuente de alimentación para diferentes líneas que conducen a diferentes sistemas.

Buscando una respuesta genérica con respecto a la eficacia de las técnicas anteriores y tal vez más con respecto a la protección del ruido del motor de corriente continua, no algo específico para ese motor como ese proyecto es en realidad más, ahora sólo soy curioso y creo que sería útil tener esta información disponible en un solo lugar para futuros proyectos y otras personas interesadas.

Answer 1

Siempre debe colocar un condensador entre los terminales del motor, incluso si su circuito no se ve afectado, porque el arco de las escobillas crea ruido de rf que puede interferir con otros equipos (por ejemplo, radios AM). La recomendación habitual es instalar dos condensadores cerámicos de 0,1uF, uno conectado desde cada terminal del motor a la carcasa. Esto "pone a tierra" la carcasa a rf sin el peligro de tener una conexión de CC expuesta.

La ondulación puede ser un problema para los equipos sensibles que tienen un mal rechazo de la fuente de alimentación, pero los condensadores de filtro y los reguladores normales suelen eliminarla. Otra preocupación es el pico de corriente y la caída de tensión que se produce al arrancar el motor. Este motor tiene una corriente de parada de sólo 390mA, por lo que siempre que su suministro de 12V puede manejar que usted no debería tener que preocuparse por ello. Sólo asegúrese de que el motor y su circuito de control está conectado directamente a la fuente de alimentación, y ejecutar los cables separados a los otros dispositivos.

Answer 2

En cuanto a sus puntos para reducir el ruido:

1. Condensadores pequeños (1 o 10nF)

Eso es correcto, excepto la mención de la polaridad de los condensadores: de todos modos los condensadores deben ser cerámicos, diseñados para trabajar en alta frecuencia, no electrolíticos o de papel, incluso si el motor va a trabajar sólo en una dirección. Coloca estos condensadores lo más cerca posible del motor, y del driver del motor si utilizas un driver PWM.

Utilizar condensadores electrolíticos de gran tamaño (1000uF+) y baja ESR conectados lo más cerca posible de otros equipos sensibles entre su Vcc y Gnd (ánodo a Vcc, cátodo a Gnd), o colocar estos grandes condensadores junto a la propia fuente de alimentación en todas las líneas que salen.

Lo más probable es que el uso de condensadores grandes sólo sea parcialmente efectivo, principalmente durante el arranque/parada/inversión del motor. Una mejor protección contra el ruido es - hacer fuentes de alimentación separadas para el circuito de potencia y para la parte de control, incluso si ambos requieren los mismos 12V. Su p.9 es exactamente sobre esto.

Retorcer y apantallar los cables del motor y aislarlos físicamente del resto del circuito.

La mayor causa de transmisión de ruido por el motor (a través de los cables y por el aire) es el encendido de las escobillas. Por lo tanto, si su motor no es nuevo, compruebe las condiciones de las escobillas y del conector, y rectifique el conector si es necesario.

También planifique su topología de cables como una estrella (con la fuente de alimentación en el centro) con rayos (partes de su esquema) e intente evitar la realización de cadenas contenidas de consumidores.

Estrella:

consumidor 2 <---cables---> Fuente de alimentación <--cables--> consumidor 1

Cadena:

Fuente de alimentación <--cables--> consumidor 1 <--cables---> consumidor 2

Answer 3

Tu motor tiene una corriente relativamente baja, así que a menos que tengas un buen modelo de tu motor, el mejor enfoque es experimental.

Deje espacio en su placa para el inductor de estrangulamiento. Tenga un pequeño condensador soldado directamente en el terminal del motor. Tenga un desacoplamiento suficiente en las líneas de alimentación que alimentan el controlador del motor.

Luego prueba con algunos valores para los condensadores y para el inductor de estrangulamiento y mide el ruido en los suministros con un osciloscopio (o un analizador de espectro si tienes uno).

Answer 4

Varios puntos que, de alguna manera, aún no se han mencionado.

1. Toda la ruta de alimentación desde el puente hasta el motor debe estar cuidadosamente apantallada. La pantalla, si es posible, debe estar conectada a la caja del motor. En el lado de la placa el blindaje debe estar conectado a través de condensadores a la tierra, y en algún lugar del sistema debe estar conectado a la tierra directamente.
2. Cerca del puente deberías tener condensadores de entrada para proporcionar energía durante la conmutación. Me refiero a condensadores pequeños para reaccionar rápidamente y a varios condensadores grandes que tengan suficiente energía para mantener la tensión incluso durante los picos de corriente. Normalmente son cientos de microfaradios.
3. Utilice estranguladores de modo común o mejores filtros preparados en su línea de alimentación para permitir prácticamente sólo la corriente continua. Todos los efectos de conmutación deben limitarse al puente y al cable hacia el motor.
4. Por supuesto, un buen diseño es muy importante. Piense siempre en dónde va la corriente, reduzca el flujo magnético, recuerde que en un sistema de conmutación no sólo se conmuta la corriente del motor, sino también las puertas de los transistores de puente, los condensadores de refuerzo y a veces otras cosas.

También las ferritas alrededor del cable son una buena idea.

Buena suerte.

Answer 5

actualmente los Arduninos son muy sensibles a este tipo de ruido, los lcd son mucho más... La principal solución para este tipo de situaciones, es un; snubber son ampliamente recomendados para ser utilizados en conjunción con cargas de inductancia como motores.

Algunos artículos con diseños y calculadoras subber.