Aislar o suprimir el posible ruido del servo de las líneas de señal

Construiré un circuito para controlar un brazo robótico que no es un pequeño kit de juguete. Habrá sensores de movimiento, sistemas de retroalimentación, módulos de control de brazos robóticos. Así que las señales digitales volarán por todas partes. La comunicación de datos será sobre I2C.

El brazo robótico tiene 6 servomotores, 2 x Servo 5521MG (Corriente de funcionamiento 750 mA - 1,2 A @ 6V), 4 x Servo MG996R (Corriente de funcionamiento 500 mA - 900mA @ 6V) y su posible ruido me preocupa.

Estoy planeando usar fuentes de alimentación separadas, pero la conexión a tierra debe ser común para pasar la señal de control del servo.

Encontré algunas ideas, como usar ferrita en cables de servo, optoaislador, ¿cuál sería la mejor opción?

¿Qué prácticas de diseño de PCB debo seguir para evitar la influencia del ruido en las líneas de señal?

brazo robótico

Tal vez sería bueno conocer una topología de servos y su tipo, así como la topología de comunicaciones.
@MarkoBuršič agregándolos a la pregunta.

Respuestas (4)

Probablemente podría salirse con la suya simplemente arrojando algunas tapas de desacoplamiento al suelo. Antes de comenzar a considerar algún tipo de estrategia de aislamiento, debe configurar algún tipo de circuito de prueba y verificar si hay ruido con un osciloscopio. Los generadores de funciones funcionan muy bien para probar servos si tiene algunos disponibles.

Tengo un osciloscopio y un generador de funciones decentes en casa y muy buenos en el laboratorio de la escuela. Lo intentaré, gracias.

Al encabezar el diseño de PCB, siempre es bueno conocer las interferencias. Creo que en su caso es importante una buena capa de tierra en la PCB. Si los sensores son sensibles, primero haga dos conexiones a tierra diferentes (conexión a tierra analógica y de alimentación) y dirija la placa de circuito impreso. Luego, conecte las dos tierras en un lugar con una conexión a tierra (objeto de pcb con el que puede conectar dos redes); por ejemplo, el conector de alimentación. Por lo tanto, casi no habrá fallas de compensación debido a la alta corriente. La distancia espacial también ayuda, cuando hay una brecha o incluso una ruta a tierra (la ruta entre redes rara vez se usa, principalmente en señales de reloj f> 1MHz) entre la alimentación y el analógico, la interferencia es aún menor.

Puede usar el optoacoplador, es la filosofía de tener el nivel de tierra lo más inestable posible, por lo que si uno es más alto que el otro, no habría interferencia. No soy fanático de esta filosofía, solo es buena cuando tienes un conector en un campo industrial con normas y pruebas de descarga. Cuando tenga miedo de los picos entrantes pero no quiera vender su producto y no tenga que hacer estas pruebas, tal vez primero use un rc de paso bajo, esto es más barato y necesita menos espacio. Puede comenzar con una resistencia de cero ohmios y, si mide hasta picos altos, agregue tapas y aumente las r.

Para el ruido de alta frecuencia, siempre es una buena idea poner límites en todo el tablero. Algunas tapas pequeñas (~100nF) para desacoplamiento y tapas más grandes (~47uF) para estabilizar las salidas de potencia durante cambios rápidos.

Esta es una pregunta muy seria. Primero, apantallar todos los cables. El cribado es una sola red que rodea todo el sistema. Utilice la conexión en estrella para gnd. Lo que significa que conecta toda la tierra en su fuente de alimentación (y protección), o la tierra de cada placa a la protección, en caso de que tengan fuentes de alimentación completamente separadas. Compruebe cuidadosamente todas las rutas de retorno actuales. Utilice aislamiento óptico u otro entre las partes digitales y de potencia del sistema. Utilice el filtro de modo común en la entrada de alimentación. Y recuerda, siempre hay algo que olvidas, así que prepárate para la sangre, el sudor y las lágrimas.

Con cables de servo realmente largos (5 pies más o menos) tuve un éxito limitado al agregar condensadores de filtro y un inductor de supresión de ruido. Pero si desea una estabilidad perfecta del ruido, compre un optoaislador (de sparkfun) o construya su propio optoaislador en línea. El problema principal es el ruido inducido en la línea de datos PWM de los cables de alimentación del servomotor, muchos picos que entran en la línea de datos cuando el motor funciona. Con el optoaislador, esos picos no se transfieren a los datos. Incluya un MOSFET tipo N para reorientar los datos PWM a la polaridad original.ingrese la descripción de la imagen aquí