Снижение шума двигателя постоянного тока

Я проектирую схему с двигателем постоянного тока с реверсивными редукторными двигателями 12 В постоянного тока - 70 об / мин и некоторыми другими элементами, включая MCU и LASER, все приводимые от одного источника 12 В, и меня беспокоит сильная пульсация высокочастотного шума от двигателя (электрическая, а не излучающая) но никакого вреда в уменьшении обоих).

Я не так много работал с моторами раньше, однако, читая статьи в этом сообществе и некоторые поиски в Интернете, кажется, есть несколько методов для борьбы с этим шумом, и мне было интересно, смогу ли я получить какой-то образованный ответ на обоснованность и недостатки некоторых методов, с которыми я столкнулся.

1. Небольшие конденсаторы (1 или 10 нФ) подключены к клеммам в различных комбинациях, в том числе между Vcc / Gnd, двумя между Vcc / Gnd с серединой, соединенной с внешней стороной корпуса, и комбинацией двух вышеупомянутых. Неполяризован, если двигатель должен работать в обоих направлениях.

2. Непосредственно заземление корпуса двигателя.

3. Дроссельная катушка индуктивности последовательно с Vcc двигателя.

4. Использование более сложной топологии фильтрации близко к двигателю.

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

6. Держите заземление двигателя отдельно от заземления остальной части цепи и подключайте его напрямую к клеммам источника питания, если это возможно (или как можно ближе), чтобы избежать проблем контура заземления (заземление звезды?)

7. Заключение двигателя в металлический корпус (и заземление этого корпуса).

8. Используя большие (1000 мкФ +) электролитические конденсаторы с низким ЭПР, подключенные как можно ближе к другому чувствительному оборудованию между их Vcc и Gnd (анод к Vcc, катод к Gnd) или размещая эти большие конденсаторы рядом с самим источником питания на всех линиях вывод.

9. Запуск некоторого другого оборудования через линейный регулятор (не уверен, что они особенно хороши в подавлении высокочастотного шума)

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

В поисках общего ответа об эффективности вышеупомянутых методов и, возможно, больше о защите от шума двигателя постоянного тока, а не чего-то особенного для этого двигателя, поскольку этот проект фактически завершен, теперь мне просто любопытно и думаю, что было бы полезно получить эту информацию доступны в одном месте для будущих проектов и других заинтересованных лиц.

Вы должны всегда устанавливать конденсатор на клеммы двигателя, даже если ваша цепь не подвержена влиянию, потому что искрение щетки создает высокочастотный шум, который может мешать работе другого оборудования (например, AM-радио) Обычная рекомендация - установить два керамических конденсатора по 0,1 мкФ, по одному подключенных от каждой клеммы двигателя к корпусу. Это «обосновывает» случай без риска наличия незащищенного соединения постоянного тока.

Пульсация может быть проблемой для чувствительного оборудования, которое имеет плохой отказ источника питания, но обычные фильтрующие конденсаторы и регуляторы обычно устраняют это. Другая проблема - всплеск тока и падение напряжения, возникающие при запуске двигателя. Этот двигатель имеет ток останова всего 390 мА, поэтому при условии, что ваш источник питания 12 В может справиться с этим, вам не нужно беспокоиться об этом. Просто убедитесь, что двигатель и его цепь управления подключены непосредственно к источнику питания, и проложите отдельные провода к другим устройствам.

Что касается ваших очков, чтобы уменьшить шум:

1. Маленькие конденсаторы (1 или 10 нФ)

Это верно, за исключением упоминания полярности конденсаторов: в любом случае конденсаторы должны быть керамическими, предназначенными для работы под высокой частотой, а не электролитическими или бумажными, даже если двигатель будет работать только в одном направлении. Разместите эти конденсаторы как можно ближе к двигателю и к драйверу двигателя, если вы используете драйвер ШИМ.

Используя большие (1000 мкФ +) электролитические конденсаторы с низким ЭПР, подключенные как можно ближе к другому чувствительному оборудованию между их Vcc и Gnd (анод к Vcc, катод к Gnd) или размещая эти большие конденсаторы рядом с самим источником питания на всех линиях выводя ..

Скорее всего, использование больших конденсаторов будет эффективным только частично, главным образом при запуске / останове / реверсировании двигателя. Лучшая защита от шума - создание отдельных источников питания для силовой цепи и управляющей части, даже если для обоих требуется одинаковое 12В. Твой п.9 именно об этом.

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

Основной причиной передачи шума двигателем (через кабели и по воздуху) является воспламенение щеток. Поэтому, если ваш двигатель не новенький, пожалуйста, проверьте состояние щеток и разъема, и при необходимости отшлифуйте разъем.

Также спланируйте свою топологию проводов как звезду (с источником питания в центре) с лучами (части вашей схемы) и постарайтесь избежать создания цепочки, содержащейся в потребителях.

Star:

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

Сеть:

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

У вашего двигателя относительно низкий ток, поэтому, если у вас нет хорошей модели вашего двигателя, лучший подход - экспериментальный.

Оставьте место на вашей доске для дросселя индуктора. Имейте маленький конденсатор, непосредственно впаянный в терминал двигателя. Иметь достаточную развязку на линиях электропитания, которые питают драйвер двигателя.

Затем попробуйте ввести несколько значений для конденсаторов и дроссельной катушки и измерить шум на источниках питания с помощью прицела (или анализатора спектра, если он у вас есть).

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

1. Весь путь питания от вашего моста к двигателю должен быть тщательно экранирован. Экран, если возможно, должен быть подключен к корпусу двигателя. Со стороны вашей платы экран должен быть подключен через конденсаторы к земле, а где-то в системе он должен быть подключен непосредственно к земле.
2. Рядом с мостом у вас должны быть входные конденсаторы для подачи питания во время переключения. Я имею в виду маленькие колпачки для быстрого реагирования и несколько больших колпачков, у которых будет достаточно энергии для поддержания напряжения даже во время пиков тока. Обычно это сотни микрофарад.
3. Используйте синусоидальные дроссели лучше готовых фильтров на вашей линии электропередачи, чтобы фактически пропустить только постоянный ток. Все эффекты переключения должны быть ограничены мостом и кабелем в направлении двигателя.
4. Конечно, хорошая верстка очень важна. Всегда думайте о том, куда идет ток, уменьшая магнитный поток, помните, что в системе коммутации переключается не только ток двигателя, это также мостовые транзисторные затворы, повышающие конденсаторы и иногда другие вещи.

Также хорошо подходят ферриты вокруг кабеля.

Удачи!

в настоящее время ардунино очень чувствительны к этому типу шума, ЖК-дисплеи гораздо больше ... Основным решением для такого типа ситуаций является; они широко рекомендуются для использования в сочетании с индуктивными нагрузками в качестве двигателей.

Некоторые статьи с Subber Desings и калькуляторы

То же самое здесь, я обнаружил, что дешевые дроны действительно плохие, и обычно виновником является один мотор. Действительно странно то, что обычно он не слабее остальных, но очень помогает добавление керамических конденсаторов. Я обнаружил, что физически большая часть кажется более надежной, в конечном итоге, использовались старые печатные платы с плоским экраном со светодиодной подсветкой.

Также важно, что это помогает при «болезни сумасшедшего беспилотника», которая обычно является проблемой радиочастотных помех.