¿Por qué conectar un dispositivo de alta corriente a mi circuito digital provoca un comportamiento extraño?

Sin detalles es imposible dar una respuesta específica. Mira estas cosas de cerca:

1. puesta a tierra Este es exactamente el síntoma que obtienes de una mala estrategia general de puesta a tierra. Sin un diagrama de bloques que muestre la potencia y las conexiones a tierra de todo lo conectado, es imposible dar un consejo específico. Sin embargo, visualice cuidadosamente todas las corrientes de retorno a tierra y considere que cualquier corriente en un conductor de tierra causará una compensación de tierra.

2. Desacoplamiento local . Asegúrese de que haya una tapa de cerámica de aproximadamente 1 µF lo más cerca posible entre cada par de pines de alimentación y tierra de cada chip. Estas conexiones deben ser cortas, porque incluso una pequeña inductancia en serie reduce significativamente su eficacia.

3. Capacidad de sobretensión de la fuente de alimentación. Asegúrese de que haya suficiente capacidad de depósito a granel en la fuente de alimentación para manejar los transitorios durante el tiempo que le tome a la fuente de alimentación ponerse al día y entregar más corriente.

4. Diodos de captura inductivos. Asegúrese de que cualquier posible carga inductiva, que incluye cualquier carga externa, tenga un diodo de polaridad inversa a través de ella. Para voltajes de hasta 50-100 V aproximadamente, estos deben ser Schottky debido a su alta velocidad. Esto se aplica a las cargas impulsadas por CC. Dado que siempre funcionan con una polaridad, el diodo puede cortocircuitar con seguridad la otra polaridad. Como Tut señaló en un comentario, para las cargas de CA, se deben usar circuitos de amortiguación y/o recorte más complicados.

Considere estos dos circuitos:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

¿Son lo mismo? En el modelo de elementos agrupados lo son. Sin embargo, nuestro modelo pasa por alto lo que puede ser un hecho relevante: los cables reales tienen resistencia. Vamos a presentar un par de esquemas que modelan eso:

^{simular este circuito}

Considere en el circuito de la derecha lo que sucede a medida que cambia la corriente consumida por el motor. En un momento está apagado y dibujando 0A, luego está encendido y dibujando 1A. Este 1A debe fluir a través de R1 y R3. Por la ley de Ohm , entonces debe haber una caída de voltaje a través de estas resistencias de$1A\cdot 1\Omega = 1V$. Con 1 V del voltaje de suministro perdido en cada uno de R1 y R3, desde la perspectiva del microcontrolador, el voltaje de suministro es repentinamente de 10 V, no de 12 V.

A muchos dispositivos electrónicos digitales no les gusta que su voltaje de suministro cambie rápidamente. Ocurren problemas adicionales cuando hay varios dispositivos que intentan comunicarse entre sí a través de un bus digital, pero las altas corrientes en los rieles de suministro le dan a cada dispositivo una idea diferente de lo que es "tierra". Mire "tierra" para la MCU y el motor en este caso. Todas las resistencias tienen 1A y, por lo tanto, 1V entre ellas. ¡La "tierra" en la MCU es 1 V diferente a la "tierra" en el motor! Si estos son dispositivos digitales que están señalando un "0" al hacer un voltaje igual a "tierra", no se comunicarán muy bien cuando no puedan ponerse de acuerdo sobre qué es "tierra".

Una solución a esto es ejecutar ambas conexiones de suministro de energía para cada dispositivo hasta la batería o el regulador de voltaje, y hacer allí todas las conexiones de suministro de energía para cada dispositivo. Esta es la situación modelada en el circuito de la izquierda. Aquí, cuando el motor se encienda, habrá alta corriente en R5 y R7. Habrá una caída de voltaje aquí, pero al motor no le importará. Mientras tanto, la corriente en R6 y R8 no cambia, al igual que el voltaje. Por lo tanto, el voltaje de suministro visto por el microcontrolador es constante.

No tiene que hacer esto todo el tiempo, para cada dispositivo, pero sí debe pensar en dónde se ejecutarán las altas corrientes cuando su circuito incluya dicho dispositivo. Recuerde que todos sus cables tienen cierta resistencia y, por lo tanto, experimentarán una caída de voltaje cuando las corrientes altas los atraviesen. Luego planifique sus cables o pistas para que las altas corrientes no fluyan a través del suministro de los componentes sensibles, causando problemas de ruido.

Esta es sólo una posible explicación. Otras respuestas sin duda proporcionarán posibilidades adicionales.