¿Es este un caso de bucle de tierra?

Estoy tratando de alimentar un motor de 24 V CC con 2 baterías de 12 V, un Arduino y un controlador de motor Cytron MD10C. Seguí la descripción en el sitio web de Cytron sobre cómo conectar el Arduino y el motor a la placa del controlador. Las 2 baterías se conectan en serie para proporcionar 24 V, luego a las entradas de alimentación de la placa del controlador.

En la primera prueba con este esquema, hubo varios problemas, lo más importante es que el cable GND entre el Arduino y la placa del controlador se quemó y aparecieron algunas chispas en la placa del controlador cuando el motor se encendió usando una señal de Arduino. El Arduino también tuvo algunas dificultades y siguió reiniciando.

Me preguntaba si este es un caso de bucle de tierra. En caso afirmativo, ¿cómo se debe aislar la sección de datos de la placa Arduino/controlador de la corriente alta?

Una de las baterías también está conectada al Arduino para proporcionar una corriente de entrada de 12 V (ahora sé que esto es una mala práctica, pero lo dejé en el esquema en caso de que pudiera desempeñar un papel). En el futuro, el Arduino se alimentará con un regulador de conmutación CC/CC desde los mismos cables de 24 V que van al controlador del motor.

Por extraño que parezca, el esquema funciona perfectamente cuando el Arduino está alimentado por USB (desde la PC) y la placa del controlador por un convertidor de pared de CA de 120 V/5 V. El controlador del motor también tiene botones de prueba que permiten probar la placa y alimentar el motor sin necesidad de una MCU externa. Al usar esos botones, no hay chispas, ni cables quemados.

La hoja de datos de Cytron no indica si la placa del controlador está aislada, por lo que pensé que la corriente del motor podría atravesarla, luego al Arduino y luego a la batería.

El motor es un motor de 24 V CC (consume menos de 10 amperios), similar a un motor de limpiaparabrisas. Las baterías son baterías de coche de 12V.

Arduino - Controlador de motor - Esquema de motor de CC

ACTUALIZAR:

Gracias por tus respuestas. A continuación se muestra un esquema sugerido que utiliza un regulador reductor de CC/CC para proporcionar los 12 V al Arduino. También agregué fusibles en serie con el banco de baterías. ¿Supongo que la tierra compartida eliminaría la posibilidad de cortocircuito?

Arduino - Controlador de motor - Esquema de motor de CC (ACTUALIZADO)

No conozco las partes internas del MD10C, pero PWR- probablemente esté más o menos conectado directamente a GND. Entonces, tiene un cortocircuito o al menos una ruta de muy baja impedancia entre Arduino GND y PWR, con una diferencia de potencial de 12V.
¿Por qué no solo un terreno común y sacar el punto medio de 12 V de sus baterías conectadas en serie a su Arduino? La carga desequilibrada debe ser muy pequeña.
Su primera oración dice "motor de 12 voltios", pero en otra parte dice "motor de 24 voltios", ¿cuál es?
Pequeña pregunta sobre el convertidor DC-DC, ¿los terminales -ve se conectan entre sí dentro del convertidor?
@OliverBroad No he podido encontrar una hoja de datos para él y la descripción no dice que esté aislado, por lo que supongo que se conecta.

Respuestas (2)

No es un bucle de tierra. Pero un cortocircuito :ingrese la descripción de la imagen aquí

Utilice siempre fusibles con baterías.

En cambio, puede hacerlo así, de modo que solo haya un terreno común :ingrese la descripción de la imagen aquí

El inconveniente es la carga desequilibrada de la batería. Lo que significa que la batería izquierda se agota más rápido y es posible que se dañe cuando el equipo se descarga por completo. Recomiendo un balanceador de batería o una fuente de alimentación de 24V-12V en su lugar.

Pregunta de novato: mi pensamiento inicial sobre la solución del problema de OP ejecuta un gnd separado del motor a la referencia de 0v entre las baterías. Tengo la sensación persistente de que no sería una buena idea, mirando su solución. ¿Verdad?
O un convertidor de 24V a 5V para alimentar el terminal VCC del aduino
@StianYttervik Todavía tendría un cortocircuito a través de su nuevo cable en lugar del PCB Arduino. Los voltajes son relativos, depende completamente de usted lo que llama 0V, y en este caso tiene más sentido etiquetar el terminal más a la izquierda como 0V, los terminales de la batería del medio como 12V y el más a la derecha como 24V. Lo importante es no conectar una fuente de tensión entre GND y PWR-.
@patstew Según tengo entendido, el polo GND en el motor es para una tierra de referencia (y tierra del instrumento, para pwm y señales) y no para hacer funcionar el motor. ¿Esto no es así?
Creo que el desequilibrio de un arduino en la batería de un automóvil se verá eclipsado por la corriente de un motor de 10 A, por lo que, dependiendo de la frecuencia con la que funcione el motor, el inconveniente probablemente no sea tan significativo.
@StianYttervik Solo hay 2 polos en el motor en la imagen, y tampoco 'GND' ya que el controlador le permite invertir la polaridad.
El controlador de motor GND no es independiente de PWR- y no puede configurarlos en diferentes voltajes, a menos que tenga un controlador de motor que se describa específicamente como 'aislado'. La razón de tener conexiones separadas es facilitar la conexión de la tierra de referencia cuando cada circuito tiene suministros diferentes y evitar la captación de ruido en las líneas de control.

Es casi seguro que hay un cortocircuito en la batería de la izquierda.

El controlador del motor se describe como un "Puente H", lo que significa que cambia ambos terminales del motor, por lo que no usa un suministro dividido positivo y negativo para permitirle invertir el motor, en su lugar, enruta el positivo al terminal negativo y negativo del motor. al terminal positivo del motor.

Una revisión rápida con un probador de continuidad debería confirmar que la batería -ve se conecta a tierra de entrada lógica en el controlador del motor.

Sugeriría lo siguiente:

  1. Use la placa del motor para la conexión a tierra de Arduino (a menos que use un convertidor DC-DC aislado )
  2. Agregue una resistencia en serie en Arduino positivo (a menos que use una conversión DC-DC)

Si puede confirmar que el Arduino está conectado a tierra a través del controlador del motor, no realice una segunda conexión a tierra a la batería. Dejar esto evita una situación en la que la tierra pesada de la batería se interrumpe y la corriente del motor fluye a través del cable de conexión más ligero y el plano de tierra de Arduino. El consumo de corriente del Arduino debe ser lo suficientemente bajo como para pasar fácilmente a través de la tierra del cable de control liviano.

Si no usa un convertidor DC-DC, sugeriría agregar una resistencia en serie en la conexión de la batería a arduino (recordando tomar 12V desde el punto medio, NO 24V). Probablemente pueda "permitirse" 10-100 ohmios dependiendo de cuántos LED estén en uso, y esto actuará como una barrera económica para evitar que el ruido de conmutación del controlador del motor llegue al Arduino. Supongo que puede bajar 5V y aún así cumplir con el requisito de 7v.

Cuando se utiliza un convertidor CC-CC aislado , las cosas se simplifican, ya que ahora el único punto en común entre el controlador del motor y el Arduino es a través del conector de control. Esto significa que las fallas de CC en el lado del motor no deberían poder volver al Arduino.

También me preocupa un poco que una batería de "12 V" pueda estar más cerca de los 14 V cuando está descargada y puede exceder el voltaje de entrada máximo indicado por Arduino, pero si se usa un DC-DC con la clasificación adecuada, esto será irrelevante.

¿Es este un caso de bucle de tierra?
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