Interferencia de motores en la señal PWM

Me estoy construyendo un chasis de robot controlado por RC. Hay un receptor RC adjunto en la solución y tengo un transmisor RC remoto. Cuando los motores no están funcionando, obtengo una señal perfectamente limpia en la salida de mi receptor... una señal PWM. Aquí hay un seguimiento rápido cuando los motores NO están funcionando:

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Cuando enciendo los motores y luego los hago funcionar, la señal medida en la salida PWM se convierte en la siguiente:

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Si miras de cerca, puedes ver la buena señal (cada 20 ms) pero con mucho, mucho ruido.

Aquí hay una foto de mi chasis robótico:

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Mi escenario funcionaba anteriormente, pero en esta configuración, dos cosas han cambiado:

  1. Estoy usando una hoja de metal para mi chasis.
  2. Estoy usando 4 motores nuevos que no había usado antes. Son motores de 170 RPM como se encuentran aquí:

https://www.servocity.com/html/170_rpm_econ_gearmotor__638354.html

Mis preguntas son:

  1. ¿Qué está introduciendo este "ruido" cuando los motores funcionan?
  2. ¿Cómo puedo eliminar el ruido?

Desafortunadamente, soy un tipo de "software" y la electrónica mecánica no es mi zona de confort, pero estoy dispuesto a aprender/estudiar.

Mirando hacia adelante a cualquier ayuda.

... más tarde ...

Tengo una nueva pista, coloqué mi analizador de señal digital en un GPIO que de otro modo no se usaría en la Raspberry Pi y cuando los motores no estaban funcionando, la señal era constante. Sin embargo, cuando hice funcionar los motores, se encontraron interferencias... ver:

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Esto me hace pensar que la "configuración" está recibiendo una tonelada de interferencia cuando los motores funcionan... pero no sé cómo aliviar el problema.

neil

... más tarde ... después de la propuesta de respuesta de Richard ...

Soldé 3 condensadores por motor. Cada condensador era 0.1uF. Un condensador en el +/- del motor y dos condensadores desde los terminales del motor hasta la carcasa.

Ver (perdón por el desenfoque):

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Luego volví a ejecutar las pruebas y capturé una nueva grabación del analizador de señales. Lamentablemente, nada obvio ha cambiado. Ver:

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Sin motores en marcha, una línea perfectamente plana.

¡Sería útil dar la solución exacta si das el esquema!
Hola Raj, el esquema de alto nivel es que tengo un H-Bridge dual L298N. Tiene OUT1 y OUT2 conectados a las entradas del motor DC. Tiene una fuente de 12V y una tierra común a la Raspberry Pi. Hay 3 entradas en el L298N desde el Pi que son IN1, IN2 y ENABLEA. Los tres están conectados a los pines GPIO de salida. Aplico un 1 a IN1 y un 0 a IN2. ENABLEA está siendo pulsado con PWM de período 1000usecs (1 ms) y un ciclo de trabajo del 100%, manteniendo efectivamente ENABLEA alto.
Tu foto de toda la asamblea parece un poco "aleatoria". No hay nada de malo en eso cuando estás haciendo diseño mecánico e integración. Pero es posible que deba comenzar a limpiar el cableado y prestar más atención al blindaje y la conexión a tierra. Asegúrese de observar el ruido en sus buses terrestres y eléctricos. Parece bastante probable que necesite una aplicación generosa de condensadores de derivación y filtrado de baja y alta frecuencia. Y considere usar cableado blindado para sus motores. Y separar los dos lados del cableado al motor solo crea un gran bucle magnético que irradia hash. Torcer los cables.
Gracias de nuevo, Richard, ahora estoy en el trabajo, pero durante el fin de semana intentaré "limpiar" el tablero. Tienes 110% de razón en que todo fue "golpeado". Mi pensamiento suelto fue ensamblarlo rápidamente y validar que todo "funcionó", pero creo que estoy aprendiendo que en algunos casos (este por ejemplo), tengo que tener en cuenta el diseño físico para que la función funcione. Un aspecto de aprendizaje completamente nuevo en mi viaje eléctrico/electrónico.
Su imagen borrosa del motor muestra que tiene los cables negro y rojo saliendo en direcciones opuestas y a través de orificios separados en el gran panel perforado de metal. Esa es una forma realmente excelente de generar EMI. Mantenga ese par de cables negro/rojo bien retorcidos. E incluso blindado si es posible. Cualquier cosa físicamente entre los cables negro y rojo es un transformador gigante de radiación EMI.
¿Sería una idea usar un optoacoplador o un pequeño relé para evitar cualquier EMI entre la señal de control y el motor?
Hola, Paul, había pedido algunos estranguladores y me llegaron, pero parece que no puedo encontrar una buena combinación de condensador/estrangulador que funcione para mí. La semana pasada ordené un montón de optoacopladores... 50 piezas de PC123 por $7.50. Pasarán algunas semanas antes de que lleguen... pero esa es, de hecho, mi próxima mejor esperanza.

Respuestas (3)

Los motores de CC con escobillas son conocidos por arrojar EMI (interferencia electromagnética). La solución PRIMARIA es usar un buen condensador de derivación (como una cerámica de 0,1 uF) justo en los pines de alimentación del motor. LO MÁS CERCANO que puedas llegar a los cepillos.

A veces, con motores más grandes, se necesita un filtrado adicional en forma de condensadores de derivación e incluso elementos de filtro pi con inductores en serie...

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Estas fotos son de un buen tutorial sobre la reducción de EMI: http://www.stefanv.com/rcstuff/qf200005.html

La derivación adicional de las líneas de alimentación y de señal también es beneficiosa. Los condensadores pueden causar una respuesta lenta en los sensores si usa demasiado. No se necesitan condensadores grandes para ser efectivos en la derivación ("filtrado") de EMI.

El blindaje y la conexión a tierra son, en el mejor de los casos, un "arte gris". A medio camino entre la ingeniería y la magia aplicada.

Richard, MUCHAS gracias por la respuesta. Tengo algunos condensadores no polarizados de 0,1 uf y los probaré ahora.

Neil, estará en los inductores/condensadores para actuar como un filtro de paso bajo que ayudará a mantener el ruido bajo.

Saludos,

david m

Hola Dave, he pedido algunas bobinas de 100uH para agregarlas al circuito. No tengo bobinas en mi cubeta de piezas... así que pasarán un par de semanas antes de que me las entreguen antes de que las pruebe. También voy a probar los giros de alambre que sugiere Richard.

Acabo de arreglar las interferencias generadas por una pequeña bomba rotativa de paletas, controlada por un PWM de 100 Hz con perlas de ferrita . Enrolle un par de vueltas con los cables del motor alrededor de la cuenta, prestando atención a distribuir las vueltas. Ventaja: fácil de instalar, sin cambio de PCB.

Interferencia de motores en la señal PWM
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