Redução do ruído do motor DC

Estou projetando um circuito com um motor DC de 12V DC reversível Gearhead Motors - 70RPM e algumas outras coisas, incluindo um MCU e um LASER, todos acionados a partir de uma única fonte de 12V e estou preocupado com a grande ondulação de ruído HF do motor (elétrico em vez de radiativo) mas nenhum dano na redução de ambos).

Eu não trabalhei muito com motores muito antes, no entanto, ao ler os artigos nesta comunidade e algumas pesquisas em outros lugares na internet, parece que existem algumas técnicas para lidar com esse ruído e fiquei pensando se poderia obter alguma resposta educada. sobre a validade e os inconvenientes de algumas das técnicas que encontrei.

1. Capacitores pequenos (1 ou 10nF) conectados através dos terminais em uma variedade de combinações, incluindo entre Vcc / Gnd, dois entre Vcc / Gnd com o meio conectado ao exterior do gabinete e uma combinação dos dois acima. Não polarizado se o motor precisar funcionar nos dois sentidos.

2. Aterre diretamente a carcaça do motor.

3. Indutor de estrangulamento em série com o Vcc do motor.

4. Empregando uma topologia de filtragem mais complexa perto do motor.

5. Torcer e proteger os cabos do motor e isolá-los fisicamente do restante do circuito.

6. Manter o aterramento do motor separado do aterramento do restante do circuito e conectá-lo diretamente aos terminais da fonte de energia, se possível (ou o mais próximo possível, se não) para evitar problemas de loop de aterramento (aterramento em estrela?)

7. Encerrar o motor fisicamente dentro de uma caixa de metal (e aterrar a caixa).

8. Usando capacitores eletrolíticos grandes (1000uF +), com baixo ESR, conectados o mais próximo possível de outros equipamentos sensíveis entre seus Vcc e Gnd (ânodo para Vcc, cátodo para Gnd) ou colocando esses grandes capacitores ao lado da fonte de energia em todas as linhas levando para fora.

9. Operação de alguns dos outros equipamentos através de um regulador linear (Não tenho certeza se estes são particularmente bons em rejeitar ruídos de alta frequência)

10. Colocando diodos próximos à fonte de energia para diferentes linhas, levando a diferentes sistemas.

Procurando uma resposta genérica sobre a eficácia das técnicas acima e talvez mais sobre a proteção contra o ruído do motor DC, não algo específico para esse motor quando o projeto realmente acabou, agora estou curioso e acho que seria útil ter essas informações disponível em um local para projetos futuros e outras pessoas interessadas.

Você sempre deve colocar um capacitor nos terminais do motor, mesmo que seu circuito não seja afetado, porque o arco da escova cria um ruído de RF que pode interferir com outros equipamentos (por exemplo, rádios AM). A recomendação usual é instalar dois capacitores de cerâmica de 0,1 uF, um conectado a cada terminal do motor no gabinete. Isso 'aterra' o caso para rf sem o risco de ter uma conexão CC exposta.

A ondulação pode ser um problema para equipamentos sensíveis que têm pouca rejeição da fonte de alimentação, mas os capacitores e reguladores normais de filtro geralmente a eliminam. Outra preocupação é o pico de corrente e a queda de tensão que ocorrem ao dar partida no motor. Este motor tem uma corrente de estol de apenas 390mA, portanto, desde que sua fonte de 12V possa suportar, você não precisará se preocupar com isso. Apenas certifique-se de que o motor e seu circuito de controle estejam conectados diretamente à fonte de alimentação e passe fios separados para os outros dispositivos.

Em relação aos seus pontos para reduzir o ruído:

1. Capacitores pequenos (1 ou 10nF)

Isso está correto, exceto pela menção da polaridade do capacitor: de qualquer maneira, os capacitores devem ser cerâmicos, projetados para trabalhar em alta frequência, não eletrolíticos ou papel, mesmo que o motor funcione apenas em uma direção. Coloque esses capacitores o mais próximo possível do motor e do driver do motor, se você estiver usando um driver PWM.

Usando capacitores eletrolíticos grandes (1000uF +), com baixo ESR, conectados o mais próximo possível de outros equipamentos sensíveis entre seus Vcc e Gnd (ânodo para Vcc, cátodo para Gnd) ou colocando esses grandes capacitores ao lado da fonte de energia em todas as linhas levando para fora ..

Provavelmente, o uso de capacitores grandes será apenas parcialmente eficaz, principalmente durante a partida / parada / ré do motor. Melhor proteção contra ruídos é - fazer fontes de alimentação separadas para o circuito de energia e parte de controle, mesmo que ambas exijam os mesmos 12V. Sua p.9 é exatamente sobre isso.

Torcer e proteger os cabos do motor e isolá-los fisicamente do restante do circuito.

A principal causa de ruído transmitido pelo motor (através de cabos e pelo ar) é a ignição das escovas. Portanto, se o seu motor não for novo, verifique as condições das escovas e do conector e, se necessário, retifique o conector.

Além disso, planeje sua topologia de fios como uma estrela (com a fonte de alimentação no centro) com raios (partes do seu esquema) e tente evitar a criação de correntes contidas nos consumidores.

Estrela:

consumidor 2 <---wires---> PowerSupply <---wires--> consumidor 1

Cadeia:

PowerSupply <---wires--> consumidor 1 <---wires---> consumidor 2

Seu motor tem corrente relativamente baixa; portanto, a menos que você tenha um bom modelo, a melhor abordagem é experimental.

Deixe espaço na sua placa para indutor de estrangulamento. Tenha um pequeno capacitor soldado diretamente no terminal do motor. Tenha desacoplamento suficiente nas linhas de energia que alimentam o acionador do motor.

Em seguida, tente com alguns valores para os capacitores e para o indutor de estrangulamento e meça o ruído nas fontes com um escopo (ou um analisador de espectro, se você tiver um).

Vários pontos que de alguma forma ainda não foram mencionados.

1. Todo o percurso de potência da ponte ao motor deve ser cuidadosamente blindado. A blindagem, se possível, deve ser conectada ao gabinete do motor. No lado da placa, a blindagem deve ser conectada através de capacitores ao terra e, em algum lugar do sistema, deve ser conectada diretamente ao terra.
2. Perto da ponte, você deve ter capacitores de entrada para fornecer energia durante a comutação. Refiro-me às pequenas maiúsculas para reagir rapidamente e várias grandes que terão energia suficiente para manter a tensão, mesmo durante os picos de corrente de ling. Normalmente são centenas de microfarads.
3. Use o modo comum de filtros melhor preparados na sua linha de energia para permitir virtualmente apenas a corrente contínua. Todos os efeitos de comutação devem ser limitados à ponte e ao cabo em direção ao motor.
4. Obviamente, um bom layout é muito importante. Sempre pense em onde a corrente vai, reduza o fluxo magnético, lembre-se de que, no sistema de comutação, não é apenas a corrente do motor que é comutada, mas também as portas dos transistores de ponte, capacitores de reforço e às vezes outras coisas.

Também ferrites ao redor do cabo são uma boa idéia.

Boa sorte!

atualmente os Arduninos são muito sensíveis a esse tipo de ruído, o LCD é muito mais ... A principal solução para esse tipo de situação é: amortecedor, eles são largamente recomendados para serem usados ​​em conjunto com cargas de indutância como motores.

Alguns artigos com subbertas e calculadoras

Mesmo aqui, descobri que os drones baratos são realmente ruins e normalmente é um motor que é o culpado. O mais estranho é que normalmente não é mais fraco que o resto, mas a adição de capacitores de cerâmica ajuda muito. Descobri que uma parte fisicamente maior parece mais confiável, e acabei usando as de PCBs de retroiluminação LED de tela plana antigas.

Também relevante, isso ajuda com a "doença do drone louco", que normalmente é o problema de interferência de RF.