Снижение шума двигателя постоянного тока

Я разрабатываю схему с двигателем постоянного тока 12 В постоянного тока с реверсивными двигателями с редуктором - 70 об / мин и некоторыми другими вещами, включая микроконтроллер и лазер, все они питаются от одного источника 12 В, и меня беспокоят большие пульсации ВЧ шума от двигателя (электрические, а не радиационные). но нет ничего плохого в уменьшении обоих).

Раньше я мало работал с двигателями, однако, прочитав статьи в этом сообществе и немного поискав в других местах в Интернете, кажется, что есть несколько методов борьбы с этим шумом, и мне было интересно, могу ли я получить какой-нибудь образованный ответ. о валидности и недостатках некоторых методов, с которыми я столкнулся.

  1. Небольшие конденсаторы (1 или 10 нФ), подключенные к клеммам в различных комбинациях, в том числе между Vcc/Gnd, два между Vcc/Gnd со средним подключением к внешней стороне корпуса, и комбинация двух вышеуказанных. Неполяризованный, если двигатель должен работать в обе стороны.

  2. Непосредственное заземление корпуса двигателя.

  3. Дроссель дросселя последовательно с Vcc двигателя.

  4. Использование более сложной топологии фильтрации вблизи двигателя.

  5. Скручивание и экранирование кабелей двигателя и их физическая изоляция от остальной части цепи.

  6. Сохранение заземления двигателя отдельно от заземления остальной части цепи и подключение его непосредственно к клеммам источника питания, если это возможно (или как можно ближе, если нет), чтобы избежать проблем с контуром заземления (заземление звездой?)

  7. Физически заключить двигатель в металлический корпус (и заземлить этот корпус).

  8. Использование больших (1000 мкФ+) электролитических конденсаторов с низким ESR, подключенных как можно ближе к другому чувствительному оборудованию между их Vcc и Gnd (анод к Vcc, катод к Gnd), или размещение этих больших конденсаторов рядом с самим источником питания на всех линиях. выведение.

  9. Запуск некоторого другого оборудования через линейный регулятор (не уверен, что он особенно хорош для подавления ВЧ-шума)

  10. Размещение диодов рядом с источником питания для разных линий, ведущих к разным системам.

Ищу общий ответ об эффективности вышеперечисленных методов и, возможно, больше о защите от шума двигателя постоянного тока, а не что-то конкретное для этого двигателя, поскольку этот проект фактически завершен, теперь мне просто любопытно, и я думаю, что было бы полезно получить эту информацию. доступны в одном месте для будущих проектов и других заинтересованных людей.

Какое напряжение и ток нужны двигателю?
Из таблицы данных 12 В и 30 мА (без нагрузки) до 390 мА.
Это хороший список. Будьте осторожны с # 8: слишком большая емкость на Vcc может держать ваш микроконтроллер включенным еще долго после того, как вы отключите питание от своей схемы. Это особенно проблематично, когда вы хотите перезапустить свой продукт. Вы отключаете питание, ждете несколько секунд, снова включаете, но микроконтроллер так и не сбрасывается...
Если речь идет о высокочастотном шуме, конденсаторы не должны быть большими. Они должны быть как можно ближе к устройству, которое они защищают (когда господствовали DIP, были розетки со встроенными конденсаторами для определенных семейств, которые имели питание и землю, постоянно расположенные на корпусе). 0,1 мкФ было типичным значением. , IIRC. При использовании больших конденсаторов более подходящим является основной источник питания, а светодиодный индикатор от источника питания поможет при «фактическом отключении питания», как упоминалось @bitsmack.
На самом деле большие конденсаторы тоже могут не пропускать ВЧ. Традиция сочетает большие колпачки с меньшими (на десятилетие или более) для более высокочастотного тракта.
Другой вопрос, работает ли двигатель вкл/выкл или если вы используете ШИМ. Вам нужно будет учитывать влияние фильтров на нагрузку двигателя и моста, а также во время переключения. Большинство фильтров безвредны, но массивная крышка двигателя может стать проблемой.

Ответы (6)

Вы всегда должны подключать конденсатор к клеммам двигателя, даже если ваша цепь не затронута, потому что искрение щеток создает радиопомехи, которые могут мешать другому оборудованию (например, AM-радио). Обычно рекомендуется установить два керамических конденсатора емкостью 0,1 мкФ, по одному от каждой клеммы двигателя к корпусу. Это «заземляет» корпус на ВЧ без опасности открытого соединения постоянного тока.

Пульсации могут быть проблемой для чувствительного оборудования с плохим подавлением напряжения питания, но обычные фильтрующие конденсаторы и стабилизаторы обычно устраняют их. Еще одной проблемой являются скачки тока и провалы напряжения, возникающие при запуске двигателя. Этот двигатель имеет ток останова всего 390 мА, поэтому, если ваш источник питания 12 В может выдержать, вам не нужно об этом беспокоиться. Просто убедитесь, что двигатель и его схема управления подключены напрямую к источнику питания, а к другим устройствам проложите отдельные провода.

Что касается ваших пунктов по снижению шума:

  1. Маленькие конденсаторы (1 или 10 нФ)

Все верно, за исключением упоминания о полярности конденсаторов: все равно конденсаторы должны быть керамические, рассчитанные на работу под высокой частотой, а не электролитические или бумажные, даже если двигатель будет работать только в одном направлении. Разместите эти конденсаторы как можно ближе к двигателю и к драйверу двигателя, если вы используете ШИМ-драйвер.

Использование больших (1000 мкФ+) электролитических конденсаторов с низким ESR, подключенных как можно ближе к другому чувствительному оборудованию между их Vcc и Gnd (анод к Vcc, катод к Gnd), или размещение этих больших конденсаторов рядом с самим источником питания на всех линиях. выводит..

Скорее всего, использование больших конденсаторов будет лишь частично эффективным, в основном во время пуска/останова/реверса двигателя. Лучшая защита от шума - сделать отдельные блоки питания для силовой цепи и для управляющей части, даже если для обоих требуется одинаковое 12В. Ваш п.9 как раз об этом.

Скручивание и экранирование кабелей двигателя и их физическая изоляция от остальной части цепи.

Основной причиной передачи шума двигателем (по кабелям и по воздуху) является возгорание щеток. Поэтому, если ваш двигатель не новый, проверьте состояние щеток и разъема и при необходимости притрите разъем.

Также планируйте топологию проводов в виде звезды (с источником питания в центре) с лучами (частями вашей схемы) и старайтесь избегать создания цепи, содержащей потребителей.

Звезда:

потребитель 2 <---провода---> PowerSupply <---провода--> потребитель 1

Цепь:

PowerSupply <---провода--> потребитель 1 <---провода---> потребитель 2

Ваш двигатель имеет относительно низкий ток, поэтому, если у вас нет хорошей модели вашего двигателя, лучший подход — экспериментальный.

Оставьте место на плате для дросселя. Припаяйте небольшой конденсатор непосредственно к клемме двигателя. Обеспечьте достаточную развязку на силовых линиях, питающих привод двигателя.

Затем попробуйте с несколькими значениями для конденсаторов и индуктора дросселя и измерьте шум источников питания с помощью осциллографа (или анализатора спектра, если он у вас есть).

Несколько моментов, которые почему-то еще не были упомянуты.

  1. Весь путь питания от вашего моста к двигателю должен быть тщательно экранирован. Экран по возможности следует соединить с корпусом двигателя. Со стороны вашей платы экран должен быть подключен через конденсаторы к земле, а где-то в системе он должен быть подключен к земле напрямую.
  2. Рядом с мостом у вас должны быть входные конденсаторы для обеспечения питания во время коммутации. Я имею в виду маленькие конденсаторы, которые быстро реагируют, и несколько больших конденсаторов, у которых будет достаточно энергии, чтобы удерживать напряжение даже во время пиковых токов. Обычно это сотни микрофарад.
  3. Используйте синфазные дроссели или более качественные готовые фильтры на вашей линии электропередачи, чтобы фактически пропустить только постоянный ток. Все эффекты переключения должны быть ограничены мостом и кабелем по направлению к двигателю.
  4. Конечно, хорошая планировка очень важна. Всегда думайте о том, куда идет ток, уменьшайте магнитный поток, помните, что в системе переключения переключается не только ток двигателя, но и затворы мостовых транзисторов, повышающие конденсаторы и иногда другие вещи.

Также хорошей идеей являются ферриты вокруг кабеля.

Удачи!

в настоящее время ардунино очень чувствительны к этому типу шума, ЖК-дисплеи гораздо более... Основное решение для таких ситуаций: a; демпферы широко рекомендуется использовать совместно с индуктивными нагрузками в качестве двигателей.

Некоторые статьи с суббер дизайнами и калькуляторами

То же самое и здесь, я обнаружил, что дешевые дроны действительно плохие, и обычно виноват один двигатель. Действительно странно то, что он обычно не слабее остальных, но добавление керамических конденсаторов очень помогает. Я обнаружил, что физически большая часть кажется более надежной, в итоге я использовал те, что были на старых печатных платах со светодиодной подсветкой плоского экрана.

Также важно, что это помогает при «болезни безумных дронов», которая обычно является проблемой радиопомех.

Снижение шума двигателя постоянного тока
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v