µC (Arduino) y tratamiento del ruido del termopar

Recientemente usamos un arduino junto con una placa de conexión MAX31856 para medir la temperatura del termopar tipo J y luego replicarlo como un KTY xxx a través de un potenciómetro digital (MCP4261).

Así que toda esta gente se está comunicando a través de SPI y todo está bien y elegante hasta que encendemos el motor de inducción en el que está montado el termopar (probablemente encapsulado en el estator, no sé la posición exacta)... entonces todo se vuelve loco por la conducción. EMI...

Creo (obviamente en realidad...) que el termopar no está eléctricamente en contacto con el estator, pero tan pronto como comenzamos a hacer funcionar el motor, incluso sin carga, el Arduino se reinicia o simplemente da lecturas completamente falsas (generalmente más altas que las reales).

Ahora la pregunta es: ¿cómo debo lidiar con eso? Ya aislé el suministro Arduino de +12 V a través de un CC/CC, pero también podría hacer un bucle de tierra si el termopar está conectado a tierra en algún lugar...

¿Mi única opción es pasar por un SPI optoacoplado y un suministro aislado al MAX31856?

¡Gracias por la ayuda!

Bagazo


Para responder a algunos de los comentarios:

  • Sí, el motor funciona con un inversor que toma su energía de un paquete de baterías (es una aplicación EV). Este paquete de baterías está aislado del suministro de +12 V a través de un CC/CC aislado y el arduino está nuevamente aislado a través de otro CC/CC aislado de 12 V/12 V (ayudó mucho con otros problemas de EMI).

  • El arduino realmente ya no se reinicia (ya que aislamos su suministro) pero da medidas incorrectas. Por ejemplo: establecemos un umbral por encima del cual se apaga un ventilador y cuando aceleramos el motor, el ventilador se enciende brevemente por el ruido EMI captado por el termopar que da una lectura alta falsa. Luego, cuando soltamos el acelerador, simplemente se detiene... Alimentar el arduino con una batería da los mismos resultados...

  • El termopar no está conectado a través de un par trenzado desde las terminales del motor hasta el arduino, pero eso es algo que podemos cambiar. Sin embargo, el camino dentro del motor no está en nuestras manos...

Probablemente ruido de EMI, intente colocar un límite de 0.1uF en los cables del termopar justo en el chip MAX.
Además, ¿este motor funciona con un suministro totalmente separado? El termopar no debe estar conectado a tierra de ninguna manera con el motor, ya que efectivamente haría que no funcionara. Por lo tanto, su única fuente de ruido debe ser EMI radiada.
Si el Arduino se reinicia, el problema probablemente esté en su suministro, no en el termopar. ¿Puede entrar en los detalles de todos los suministros que está utilizando en su sistema?
¿Está su termopar conectado a través de un cable de par trenzado blindado? ¿Está conectada a tierra la carcasa del motor? "Ya aislé el suministro Arduino de +12 V a través de un CC/CC, pero también podría hacer un bucle de tierra si el termopar está conectado a tierra en alguna parte...", no si está correctamente aislado. Intente encender el Arduino con una batería: ¿todavía se reinicia o da lecturas 'completamente falsas'?

Respuestas (1)

Supongo que el motor también funciona con un VFD, que es notoriamente ruidoso.

Intente agregar una muestra de resistencia en los cables T/C, tal vez 100 ohmios, y aumente los capacitores de la hoja de datos en un orden de magnitud (a 1uF X7R y 100nF X7R).

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Mantenga las resistencias físicamente pequeñas para que el diferencial de temperatura entre los extremos sea mínimo. Idealmente, podría injertar un par de resistencias SMT más pequeñas (0805 o 1206 está bien) entre el bloque de terminales y el chip. Puede probarlo con resistencias con plomo colgando del bloque de terminales, pero el error de temperatura será mayor de lo necesario.

Un blindaje conectado a tierra (en la placa de circuito impreso) en los cables del termopar y cualquier cable conductor de extensión del termopar también puede ayudar.

Hola Spehro. Definitivamente intentaré agregar las tapas de 1 µF / 100nF. Solo tengo curiosidad sobre el efecto en el µV que proviene del termopar... Sé que la entrada Tk es probablemente de muy alta impedancia, pero ¿no perderé algo de voltaje en el proceso?
Sin mencionar que la corriente de polarización del chip es muy baja, sin embargo, existe cierta interacción con la detección de ruptura (opcional). 100 ohmios es lo suficientemente bajo, debería ser mínimo.