Eu tenho um dispositivo RC alimentado por uma bateria poli de 3,7V, que inclui um motor e um sonar de 40KHz. A voltagem através do sensor de sonar é amplificada e então aumentada. O motor é acionado por um PWM de 2KHz.

Quando o motor está desligado, tudo funciona bem. Quando o motor está ligado, tenho uma queda de 2kHz 0,5V no VBAT e é difícil me livrar disso - provavelmente por causa dos longos fios do motor. Eu tenho um diodo no motor de 2 fios.

Enfim, o grande problema é que também recebo um pico de 2kHz 10mV no sensor. Isso cria ruído que impede a análise das leituras do sonar. A relação sinal / ruído não é grande o suficiente.

ruído do sensor quando o motor está desligado:

ruído do sensor quando o motor está ligado:

Eu realmente não posso mudar o medidor dos fios do motor e a queda do VBAT não cria nenhum outro problema. Existe uma maneira de evitar esse barulho?

Eu começaria considerando seu esquema de aterramento. Seu motor provavelmente está sendo acionado por PWM, ligando e desligando rapidamente a tensão e provavelmente a 50kHz. Isso significa que, às vezes, temos uma corrente bastante pesada fluindo através do motor e, em seguida, um breve momento depois, sem corrente. Isso causa alguns problemas.

Filtragem da fonte de alimentação

O primeiro passo é garantir a desacoplamento dos capacitores entre os lados positivo e negativo da bateria perto de cada componente. Eles fornecem um caminho de baixa impedância para correntes de alta frequência. O que é outra maneira de dizer, eles fornecem uma reserva de energia próxima para suprir as súbitas demandas de corrente, sem ir até a bateria.

Aterramento

Considere estes circuitos:

Aqui, os resistores R1, R2 e R3 não são realmente resistores, mas representam a resistência nos fios. Modelei seu sensor de sonar como uma fonte de tensão ideal V1 e desenhei em um amplificador operacional U1 para representar seu amplificador. Seu circuito atual é obviamente mais complicado, mas isso demonstrará o problema.

Considere o caso MAU . Quando seu motor está funcionando, uma corrente pesada está fluindo em R1 e R2. Pela lei de Ohm, haverá uma queda de tensão nessas resistências, mais significativamente, no R2. Quando o motor está ligado, o "terra" em V1 é significativamente diferente do "terra" em U1. Essas diferenças são amplificadas por U1.

Se reorganizarmos o motor para ser mais parecido com o esquema BOM , as correntes do motor ainda causarão uma queda de tensão acima de R1, mas isso afetará igualmente o sensor e o amplificador, por isso não é um problema. Ainda há o potencial do R3 estragar tudo, mas a corrente provavelmente é pequena.

No esquema BEST , conectamos o amplificador e o sensor a um ponto comum para evitar esse problema também. Isso é chamado de solo estelar . As correntes do sensor e do amplificador provavelmente são pequenas o suficiente para que isso não seja necessário, mas você já tem.

É importante lembrar que acabamos de considerar o lado terra da bateria, mas essas mesmas preocupações podem se aplicar igualmente ao outro lado da bateria. A iluminação vem da consideração de onde as correntes estão fluindo e de onde você está medindo uma tensão, considere qual é a referência para essa tensão.

Acoplamento indutivo

A outra fonte de ruído pode ser um acoplamento indutivo não intencional. Quando a corrente está fluindo através do seu motor, a corrente está fluindo em um loop. A corrente neste loop cria um campo magnético. À medida que esse campo cresce e diminui com a ativação e desativação do motor pelo driver PWM, todos os outros fios do seu circuito sofrerão uma alteração na tensão pela lei da indução .

Para minimizar esse efeito, você deseja manter pequenas indutâncias perdidas. Considere que o caminho físico atual deve fluir da bateria, através do circuito de acionamento do motor, para o motor, de volta para o motorista e de volta para a bateria. Isso fará um loop. Quanto maior esse loop, maior a sua indutância. Faça esse loop o menor possível, mantendo o aterramento e as conexões positivas da bateria o mais próximo possível.

Faça o mesmo com o seu sensor de sonar. Além disso, evite que os dois funcionem próximos ou paralelos um ao outro, pois isso torna sua indutância mútua mais forte.

Se isso for insuficiente para resolver o problema, considere construir um amplificador diferencial . Não vou descrevê-lo em detalhes, pois suspeito que essas outras alterações serão suficientes, e projetar adequadamente um sistema de amplificador diferencial é complexo o suficiente para merecer uma pergunta própria. No entanto, se as outras questões forem abordadas, um amplificador diferencial bem projetado pode rejeitar o ruído tão bem que pode medir sinais verdadeiramente minúsculos enterrados no ruído, como os impulsos elétricos gerados pelos seus nervos.