Ruido MAX6675 y 50Hz

Estoy construyendo uno de esos hornos de reflujo de bricolaje a partir de un horno tostador, un termopar tipo K, una placa de conexión MAX6675, un SSR y un Arduino.

Tengo muchos problemas para obtener una medición de temperatura confiable del MAX6675. Con el Arduino alimentado (a través de una conexión USB) pero la parte principal del circuito desconectada, obtengo una buena medición de temperatura. Pero tan pronto como enchufo la corriente, se vuelve loco. Ni siquiera es particularmente predecible; la mayoría de las veces, solo lee cero, pero a veces lee alrededor de 750 grados, otras veces se mueve hacia arriba y hacia abajo entre cero y cien grados más o menos.

Es un poco difícil saberlo, pero parece que simplemente enchufar el pin de tierra del circuito principal es suficiente para causar esto. Supongo que tengo un problema de ruido, y dado que parece ser la conexión a tierra la que lo hace, supongo que es un bucle de tierra.

El termopar es un tipo de sonda atornillable, que he aislado del cuerpo del horno con cinta kapton. He conectado el blindaje trenzado a tierra del Arduino; en el alcance, esto mejora considerablemente la situación del ruido, aunque no parece hacer mucha diferencia en la medición. Inicialmente, tenía el MAX6675 montado bastante cerca del SSR, pero desde entonces lo he movido, nuevamente sin que haya mucha diferencia.

¿Qué más debo probar? ¿Sería un buen movimiento conectar la tierra de arduino a la tierra principal? (El Arduino está siendo alimentado desde una computadora portátil que probablemente no tenga muy buena conexión a tierra).

¡Gracias por cualquier sugerencia!

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FWIW, esto es lo que muestra el 'alcance entre T+ y T-:

Gráficas de dominio de tiempo y frecuencia de entrada de termopar

Los picos cada 40 ms se ven bastante desagradables, pero no es inmediatamente obvio para mí qué los causaría. Hay un relé de estado sólido cerca, pero está apagado en esta etapa, por lo que no esperaría cambiar el ruido de él.

Respuestas (3)

Si su computadora portátil se alimenta a través de un enchufe de salida de CA de dos pines, entonces no habrá conexión a tierra. Además de que no hay tierra, el cable de "0 voltios" de la computadora portátil subirá y bajará al ritmo de varios voltios pp a la frecuencia del cargador de la computadora portátil. Es casi seguro que será una fuente de alimentación conmutada que funcione a unos 100 kHz.

Le recomendaría que haga lo que sugiere, pero como un ínterin rápido, conecte un cable del Arduino 0 voltios al cuerpo del horno.

La computadora portátil se alimenta de un enchufe de 3 pines, pero si eso se traduce en que la conexión a tierra del USB esté conectada a tierra es más de lo que puedo decir por el momento. Parece que necesito romper el cable de tierra de la red eléctrica en la caja de control y establecer una buena tierra como primer paso.
Simplemente pruebe con un cable entre el arduino 0V y la estructura metálica del horno.
Fue más fácil romper el cable de tierra al lado del arduino, lo cual hice. Entonces, ahora el cable de tierra de la red está conectado tanto a la tierra de arduino como al blindaje del termopar. También agregué una perla de ferrita con clip, aunque admito libremente que tengo un pensamiento mágico en ese punto. El resultado es una mejora, pero aún no es excelente: a temperatura ambiente, enchufar la red eléctrica hace que la temperatura medida baje de 19 grados a 12 grados. Es utilizable, pero no maravilloso.
Ok, pruebe 100 nF a través de la entrada al ADC que está utilizando.
Se me acabaron pero tengo algunos pedidos. Informaré de nuevo.

Parece que su acoplamiento de ruido CM es demasiado. Los métodos de reducción estándar incluyen estranguladores de alto mu CM y tapas de derivación para hacer referencia a tierra analógica de 0 V local de baja impedancia.

Si esa tierra está flotando, entonces la energía puede transportar ruido de CM y otro estrangulador de CM con tapa a tierra de CA para aumentar aún más la relación de impedancia para reducir los niveles de ruido.

Es necesario un blindaje activo adicional cuando lo anterior no está suficientemente conectado a tierra con cubierta en la entrada del ADC únicamente.

Luego, cuando esto no es suficiente, un buen amplificador operacional CMRR con filtro de muesca de 50 Hz puede eliminar > 60 dB si CM está dentro del rango de aceptación.

El truco no es adivinar, sino intentar empeorarlo, luego identificar el acoplamiento de la fuente, conducido y/o radiado, luego diseñar el método de atenuación por relaciones de impedancia y proteger o equilibrar la fuente de ruido con los mismos métodos, par trenzado, blindaje, etc.

A menudo, AC gnd es suficiente para hacer una gran mejora pero imperfecta, entonces el promedio de software o el acondicionamiento de la señal también pueden ser útiles.

Gracias por tus pensamientos. El acondicionamiento de software no es de mucha utilidad en este punto, ya que el ruido es lo suficientemente malo como para que el MAX6675 dé una lectura de cero o esté fuera de escala. Intentaré agregar un estrangulador CM y ver si mejora las cosas.
No estoy seguro de lo que constituye una mu alta. ¿Le importa sugerir un dispositivo? Tenga en cuenta que el estrangulador deberá estar lo más cerca posible de la ruptura del MAX6675 (no se supone que introduzca nada entre los cables bimetálicos que vienen del termopar y los terminales del dispositivo de conversión).

Instale un filtro RC en ambos cables del termopar. No necesita la temperatura exacta, por lo que un error de unos pocos grados con resistencias de 100 ohmios insertadas y sus juntas de soldadura es un experimento que vale la pena. El filtro también necesita condensadores, así que usemos TRES: uno diferencial, después de las resistencias, justo al lado del MÁXIMO; los otros DOS van de V+thermcoup a GND justo al lado del MAXIM, y de V-thermcoup al mismo punto de soldadura GND. Yo iría con cerámica de 1uF. Resultado: 1.6KHz F3dB.

También podría sesgar el termopar en VDD/2 (¿2,5 voltios?) en lugar de dejar que la naturaleza y sus campos eléctricos empujen hacia arriba y hacia abajo ese pequeño voltaje diferencial; haga un divisor de voltaje de VDD a GND, y conecte UNO de los cables del termopar al nodo VDD/2.

El termopar es del tipo conectado a tierra (es decir, el blindaje está conectado a T-), por lo que, como mínimo, ¡eso requeriría algo de cuidado!
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