Reducción del ruido del motor de CC

Estoy diseñando un circuito con un motor de CC Motores de engranajes reversibles de 12 V CC - 70 RPM y algunas otras cosas que incluyen una MCU y un LÁSER, todos impulsados ​​​​por una sola fuente de 12 V y me preocupa la gran ondulación del ruido de alta frecuencia del motor (eléctrico en lugar de radiativo pero no hay daño en la reducción de ambos).

No he trabajado mucho con motores antes, sin embargo, al leer los artículos de esta comunidad y buscar en otros lugares de Internet, parece que hay algunas técnicas para lidiar con este ruido y me preguntaba si podría obtener alguna respuesta educada. sobre la validez y los inconvenientes de algunas de las técnicas que he encontrado.

  1. Condensadores pequeños (1 o 10 nF) conectados entre los terminales en una variedad de combinaciones que incluyen entre Vcc/Gnd, dos entre Vcc/Gnd con el centro conectado al exterior de la caja y una combinación de los dos anteriores. No polarizado si el motor necesita funcionar en ambos sentidos.

  2. Puesta a tierra directa de la carcasa del motor.

  3. Inductor de estrangulamiento en serie con el Vcc del motor.

  4. Empleando una topología de filtrado más compleja cerca del motor.

  5. Retorcer y blindar los cables del motor y aislarlos físicamente del resto del circuito.

  6. Mantener la tierra del motor separada de la tierra del resto del circuito y conectarla directamente a los terminales de la fuente de alimentación si es posible (o lo más cerca posible si no) para evitar problemas de bucle de tierra (¿conexión a tierra en estrella?)

  7. Encerrar el motor físicamente dentro de una caja de metal (y conectar a tierra esa caja).

  8. Usar condensadores electrolíticos grandes (1000uF+) y de baja ESR conectados lo más cerca posible de otros equipos sensibles entre su Vcc y Gnd (ánodo a Vcc, cátodo a Gnd), o colocar estos grandes condensadores junto a la fuente de alimentación en todas las líneas saliendo

  9. Hacer funcionar algunos de los otros equipos a través de un regulador lineal (no estoy seguro de si estos son particularmente buenos para rechazar el ruido de HF)

  10. Colocación de diodos junto a la fuente de alimentación para diferentes líneas que conducen a diferentes sistemas.

Buscando una respuesta genérica con respecto a la efectividad de las técnicas anteriores y quizás más con respecto a la protección contra el ruido del motor de CC, no algo específico para ese motor ya que ese proyecto en realidad terminó, ahora solo tengo curiosidad y creo que sería útil tener esta información disponible en un solo lugar para futuros proyectos y otras personas interesadas.

¿Qué tensión y corriente necesita el motor?
De la hoja de datos, 12V y 30mA (sin carga) a 390mA de parada.
Esta es una buena lista. Tenga cuidado con el n. ° 8: Demasiada capacitancia en Vcc puede mantener su microcontrolador encendido mucho después de que desconecte la alimentación de su circuito. Esto es particularmente problemático cuando desea reiniciar su producto. Apagas la alimentación, esperas unos segundos, la vuelves a encender, pero el microcontrolador en realidad nunca se reinicia...
Si el problema es el ruido de alta frecuencia, no es necesario que los condensadores sean grandes. Deben estar lo más cerca posible del dispositivo que están protegiendo (cuando gobernaban los DIP, había enchufes con capacitores incorporados para ciertas familias estándar que tenían energía y tierra ubicadas constantemente en el paquete). 0.1uF era un valor típico , IIRC. Si usa capacitores grandes, el suministro principal es más apropiado, y un indicador LED del suministro ayudará con el "apagado real", como lo menciona @bitsmack
De hecho, es posible que los capacitores grandes no pasen HF también. La tradición equipara los límites más grandes con los más pequeños (por década o más) para una ruta de mayor frecuencia.
Otro punto es si el motor se enciende/apaga o si usa PWM. Deberá tener en cuenta los efectos de los filtros en el motor y la carga del puente, así como en el momento del cambio. La mayoría de los filtros son inofensivos, pero una tapa enorme en el motor puede ser un problema.

Respuestas (6)

Siempre debe colocar un condensador entre los terminales del motor, incluso si su circuito no se ve afectado, porque el arco eléctrico crea ruido de radiofrecuencia que puede interferir con otros equipos (por ejemplo, radios AM). La recomendación habitual es instalar dos condensadores cerámicos de 0,1 uF, uno conectado desde cada terminal del motor a la caja. Esto 'conecta a tierra' el caso a rf sin el peligro de tener una conexión de CC expuesta.

La ondulación puede ser un problema para los equipos sensibles que tienen un rechazo de fuente de alimentación deficiente, pero los condensadores y reguladores de filtro normales generalmente lo eliminarán. Otra preocupación es el pico de corriente y la caída de voltaje que ocurren al arrancar el motor. Este motor tiene una corriente de bloqueo de solo 390 mA, por lo que si su suministro de 12 V puede manejarlo, no debería tener que preocuparse por eso. Solo asegúrese de que el motor y su circuito de control estén conectados directamente a la fuente de alimentación y conecte cables separados a los otros dispositivos.

En cuanto a sus puntos para reducir el ruido:

  1. Condensadores pequeños (1 o 10nF)

Eso es correcto, excepto por la mención de la polaridad del capacitor: de todos modos, los capacitores deben ser de cerámica, diseñados para trabajar en alta frecuencia, no electrolíticos o de papel, incluso si el motor funcionará solo en una dirección. Coloque estos condensadores lo más cerca posible del motor y del controlador del motor si está utilizando un controlador PWM.

Usar condensadores electrolíticos grandes (1000uF+) y de baja ESR conectados lo más cerca posible de otros equipos sensibles entre su Vcc y Gnd (ánodo a Vcc, cátodo a Gnd), o colocar estos grandes condensadores junto a la fuente de alimentación en todas las líneas saliendo..

Lo más probable es que el uso de condensadores grandes solo sea parcialmente efectivo, principalmente durante el arranque/parada/marcha atrás del motor. Una mejor protección contra el ruido es hacer fuentes de alimentación separadas para el circuito de alimentación y para la parte de control, incluso si ambas requieren los mismos 12V. Su p.9 es exactamente sobre esto.

Retorcer y blindar los cables del motor y aislarlos físicamente del resto del circuito.

La principal causa del ruido transmitido por el motor (a través de cables y por aire) es el encendido de las escobillas. Entonces, si su motor no es nuevo, verifique las escobillas y las condiciones del conector, y muela el conector si es necesario.

También planifique su topología de cables como una estrella (con la fuente de alimentación en el centro) con rayos (partes de su esquema) e intente evitar la creación de una cadena contenida de consumidores.

Estrella:

consumidor 2 <---cables---> Fuente de alimentación <---cables--> consumidor 1

Cadena:

Fuente de alimentación <---cables--> consumidor 1 <---cables---> consumidor 2

Su motor tiene una corriente relativamente baja, por lo que, a menos que tenga un buen modelo de su motor, el mejor enfoque es experimental.

Deje espacio en su placa para el inductor de estrangulamiento. Tenga un condensador pequeño soldado directamente en la terminal del motor. Disponer de un desacoplamiento suficiente en las líneas eléctricas que alimentan el accionador del motor.

Luego intente con algunos valores para los condensadores y para el inductor de choque y mida el ruido en los suministros con un alcance (o un analizador de espectro si tiene uno).

Varios puntos que de alguna manera aún no se mencionaron.

  1. Toda la ruta de alimentación desde su puente hasta el motor debe estar cuidadosamente protegida. El escudo, si es posible, debe estar conectado al recinto del motor. En el lado de su placa, el blindaje debe estar conectado a tierra a través de capacitores, y en algún lugar del sistema debe estar conectado a tierra directamente.
  2. Cerca del puente debe tener condensadores de entrada para proporcionar energía durante la conmutación. Me refiero a pequeñas capitalizaciones para reaccionar rápidamente y varias grandes capitalizaciones que tendrán suficiente energía para mantener el voltaje incluso durante los picos de corriente lenta. Normalmente son cientos de microfaradios.
  3. Utilice estranguladores de modo común de mejores filtros listos para usar en su línea eléctrica para permitir prácticamente solo corriente continua. Todos los efectos de conmutación deben limitarse al puente y al cable hacia el motor.
  4. Por supuesto, un buen diseño es muy importante. Piense siempre a dónde va la corriente, reduzca el flujo magnético, recuerde que en el sistema de conmutación no solo se conmuta la corriente del motor, también se conectan las puertas de los transistores, los condensadores de refuerzo y, a veces, otras cosas.

También las ferritas alrededor del cable son una buena idea.

¡Buena suerte!

actualmente los Arduninos son muy sensibles a este tipo de ruido, los lcd son mucho más... La principal solución para este tipo de situaciones, es a; amortiguadores son ampliamente recomendados para ser utilizados junto con cargas de inductancia como motores.

Algunos artículos con diseños y calculadoras subber

Lo mismo aquí, descubrí que los drones baratos son realmente malos y normalmente es un motor el culpable. Lo realmente extraño es que normalmente no es más débil que el resto, pero agregar condensadores cerámicos ayuda mucho. Descubrí que una parte físicamente más grande parece más confiable, terminé usando las de los viejos PCB de retroiluminación LED de pantalla plana.

También relevante, esto ayuda con la "enfermedad del dron loco", que normalmente es el problema de la interferencia de RF.

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