Comenzaría considerando su esquema de conexión a tierra. Su motor probablemente esté siendo impulsado por PWM, encendiendo y apagando rápidamente el voltaje, y probablemente a 50 kHz. Esto significa que a veces tenemos una corriente bastante fuerte que fluye a través del motor y luego, un momento después, no hay corriente. Esto causa un par de problemas.

Filtrado de la fuente de alimentación

El primer paso es asegurarse de tener capacitores de desacoplamiento entre los lados positivo y negativo de la batería cerca de cada componente. Estos proporcionan un camino de baja impedancia para corrientes de alta frecuencia. Otra forma de decirlo es que proporcionan una reserva de energía cercana para satisfacer las demandas repentinas de corriente sin llegar hasta la batería.

Toma de tierra

Considere estos circuitos:

Aquí, las resistencias R1, R2 y R3 en realidad no son resistencias, sino que representan la resistencia en los cables. Modelé su sensor de sonda como una fuente de voltaje ideal V1 y dibujé un amplificador operacional U1 para representar su amplificador. Su circuito real es, por supuesto, más complicado, pero esto demostrará el problema.

Considere el caso MALO . Cuando su motor está funcionando, una fuerte corriente fluye en R1 y R2. Por la ley de Ohm, habrá una caída de voltaje en estas resistencias, más significativamente, R2. Cuando el motor está encendido, la "tierra" en V1 es significativamente diferente de la "tierra" en U1. Estas diferencias son amplificadas por U1.

Si reorganizamos el motor para que se asemeje más al esquema BUENO , entonces las corrientes del motor aún causarán una caída de voltaje sobre R1, pero eso afectará al sensor y al amplificador por igual, por lo que no es un gran problema. Todavía existe la posibilidad de que R3 arruine las cosas, pero es probable que la corriente allí sea pequeña.

En el esquema BEST , conectamos el amplificador y el sensor a un punto común para evitar ese problema también. Esto se llama tierra estelar . Las corrientes de su sensor y amplificador probablemente sean lo suficientemente pequeñas como para que esto no sea necesario, pero ahí lo tiene de todos modos.

Es importante recordar que solo hemos considerado el lado de tierra de la batería, pero estas mismas preocupaciones pueden aplicarse igualmente al otro lado de la batería. La iluminación proviene de considerar dónde fluyen las corrientes y dónde está midiendo un voltaje, considere cuál es la referencia para ese voltaje.

Acoplamiento inductivo

La otra fuente de ruido puede ser un acoplamiento inductivo no deseado. Cuando la corriente fluye a través de su motor, la corriente fluye en un bucle. La corriente en este bucle crea un campo magnético. A medida que este campo crece y se reduce a través del encendido y apagado de su motor por el controlador PWM, todos los demás cables en su circuito experimentarán un cambio de voltaje por la ley de inducción .

Para minimizar este efecto, desea mantener pequeñas las inductancias parásitas. Considere la ruta física que la corriente debe fluir desde la batería, a través del circuito de conducción del motor, al motor, de vuelta al controlador y de vuelta a la batería. Esto hará un bucle. Cuanto más grande es este bucle, mayor es su inductancia. Haga que ese bucle sea lo más pequeño posible manteniendo las conexiones a tierra y positivas de la batería lo más cerca posible.

Haz lo mismo con tu sensor de sonda. Además, evite que los dos funcionen cerca uno del otro o en paralelo, ya que esto hace que su inductancia mutua sea más fuerte.

Si esto resulta insuficiente para abordar el problema, puede considerar construir un amplificador diferencial . No lo describiré en detalle, ya que sospecho que estos otros cambios serán suficientes, y diseñar correctamente un sistema de amplificador diferencial es lo suficientemente complejo como para merecer una pregunta propia. Sin embargo, si se abordan los demás problemas, un amplificador diferencial bien diseñado puede rechazar el ruido tan bien que puede medir señales verdaderamente minúsculas enterradas en el ruido, como los impulsos eléctricos generados por los nervios.